Как построить машину времени?

К полудню 28 июня 2009 года в нарядно украшенном зале кембриджского Колледжа Гонвилла и Киза все было готово для встречи гостей. Шампанское остывало на льду, надувные шары празднично парили у потолка. Под надписью «Добро пожаловать, путешественники во времени!» в одиночестве скучал Стивен Хокинг.

Сообщение о грандиозной вечеринке было обнародовано только после ее завершения. Поэтому чокнуться бокалами с ученым могли бы лишь те, кто, прочтя объявление, сумел бы вернуться во времени назад. Увы, Хокинг не без горечи констатировал, что так никого и не дождался. Даже «Хокинг из будущего» не явился и не рассказал себе самому основы заветной «Теории всего», которая могла бы увенчать грандиозное здание современной физики.

Но, может быть, ученый чего-то не договаривает? В конце концов, сегодня машинами времени занимаются не только писатели-фантасты, но и самые серьезные ученые. И принципиальных ограничений на их создание пока не найдено, а физики любят замечать: «Что не запрещено, то обязательно к исполнению». Мы назовем лишь несколько возможностей, которые позволили бы Хокингу из будущего переместиться во времени.

Хокинг набирает скорость

Классическое время Ньютона было универсальным, неизменным и однонаправленным, как течение реки или полет стрелы. Все изменилось благодаря Эйнштейну: уже в специальной теории относительности он показал, что движение времени становится то быстрее, то медленнее, в зависимости от скорости перемещения в пространстве. И если Хокинг будет лететь достаточно быстро относительно Земли, то все происходящее на ней пронесется для него будто в ускоренном кино — и он переместится в будущее.

Фото

Точнее говоря, уже перемещается: такие путешествия мы все совершаем постоянно, хотя это почти незаметно при скоростях, с которыми нам обычно приходится иметь дело. Каждый раз, проведя восемь нудных часов в самолете, пересекающем Атлантику на скорости 920 км/ч, Стивен Хокинг оказывается только на 10 наносекунд в будущем. И даже действующий рекордсмен путешествий во времени космонавт Геннадий Падалка, который провел на МКС в общей сложности 820 дней, двигаясь по околоземной орбите со средней скоростью 27600 км/ч, переместился в будущее всего на пару десятков миллисекунд. Это, наверное, не слишком впечатляет: пока мы не найдем способ ускорить Стивена Хокинга до околосветовых скоростей, эффекты специальной теории относительности останутся для него мизерными — как и для нас. Однако они заметны и важны для науки и точных технологий, например при наблюдении частиц, разогнанных в Большом адронном коллайдере, или при сопоставлении сигналов времени, приходящих со спутников GPS.

Хокинг в поле гравитации

Из физики Эйнштейна вытекают и другие способы изменить скорость течения времени. В описании общей теории относительности оно неотделимо от пространства, представляя часть единого четырехмерного континуума. Поэтому все, что искривляет пространство, будет деформировать и время. Так действует, например, гравитация: чем она сильнее, тем медленнее движется время. Этот эффект был доказан даже прямыми измерениями, проведенными американским Национальным институтом стандартов и технологий (NIST). Синхронизировав пару сверхточных атомных часов, ученые немного приподняли одни из них, слегка удалив от центра тяжести Земли, и вскоре между часами обнаружились расхождения. Если бы не этот эффект, Геннадий Падалка оказался бы в будущем еще немного дальше. Зато так «молодеют» подводники: после полугода на глубине 300 м они выигрывают у нас около 500 наносекунд.

Но чтобы замедление времени было действительно ощутимо, понадобится гравитационное поле намного мощнее земного. Тут Хокинг из будущего мог бы обратить внимание на самые плотные объекты во Вселенной — например, нейтронные звезды. У их поверхности гравитация столь велика, что время здесь может течь в разы неторопливей, чем на Земле. А уж в окрестностях черных дыр его замедление будет еще заметнее. Если Стивену Хокингу довелось бы падать в одну из них, то в какой-то момент его личное время стало бы течь настолько медленнее остальной Вселенной, что перед его тускнеющими глазами пронеслась бы вся будущая история мира.

Но даже если в будущем люди научатся ускорять космические корабли до околосветовой скорости или найдут способ выжить близ черной дыры, вряд ли Стивен Хокинг мог бы навестить самого себя в прошлом и подсказать секреты «Теории всего». Все эти «старые эйнштейновские» способы позволяют перемещаться лишь вперед, а в прошлое ведут совсем другие дороги.