Кротовые норы: теория проходимых червоточин и путешествия во времени

Когда Солнце станет палачом

Согласно расчетам астрофизиков, через 5 миллиардов лет наша звезда уничтожит Землю. Однако ждать этого срока не придется. Уже через миллиард лет жизнь на планете станет невозможной: океаны испарятся, температура взлетит до венерианских значений, растительный мир выгорит дотла, а за ним последуют и животные. Наш дом превратится в безжизненную пустыню. Миллиард лет — гигантский срок для человека, но ничтожный для эволюции. Однако есть куда более близкие угрозы. Астероиды, пандемии и ядерные конфликты — это лишь верхушка айсберга. Куда реальнее перенаселение, истощение ресурсов, экологический коллапс или пробуждение супервулканов. Все это способно поставить крест на цивилизации уже через несколько столетий. Марс в этой ситуации — не спасение, а всего лишь отсрочка, крошечный аванпост обреченного вида. Настоящий выход лежит за пределами Солнечной системы. Но как туда добраться?

Ближайшая звезда, Альфа Центавра, находится в четырех световых годах от нас. Максимальная скорость, которую когда-либо развивал рукотворный аппарат (зонд «Паркер»), составила 0,064% от скорости света. Даже если в будущем мы научимся разгоняться до 1-2% световой, перелет займет сотни лет. И это без учета радиации, микрометеоритов и безумного количества «подводных камней». Вот тут-то на сцену и выходят кротовые норы — те самые червоточины, которые в фильме «Интерстеллар» спасли человечество. Осталось разобраться: что произойдет с вами, если вы решитесь шагнуть внутрь? Можно ли там выжить? Куда вас занесет — в прошлое или будущее? И главное: кто (или что) вообще способно создать такой портал?

А если сложить космос, как ковер?

Представьте две точки. Для простоты пусть это будут Земля и Проксима b. Между ними — 4,24 световых года. Даже фотону нужно больше четырех лет, чтобы преодолеть этот отрезок. Но что, если пространство-время можно сжать, словно восточный ковер? Приблизить две точки друг к другу, соединив их коротким туннелем. Это и есть кротовая нора — срез, позволяющий читернуть законы физики и телепортироваться на миллиарды световых лет практически мгновенно.

Впервые математический «червячный ход» описали Эйнштейн и Розен в 1935 году. Их модель, известная как «мост Эйнштейна-Розена», соединяла черную и белую дыры (о существовании которых тогда еще не подозревали). Теоретически это были идеальные космические порталы, ведущие в любую точку Вселенной или даже в другую вселенную. Но есть нюанс: классические мосты Эйнштейна-Розена схлопываются быстрее, чем свет успевает пройти сквозь них. Чтобы успеть, нужно двигаться быстрее фотонов, что запрещено физикой. К тому же, если тоннель действительно соединяет черную дыру с белой, в начале пути вас ждет сингулярность — точка, где известные нам законы перестают работать. Она скорее отправит вас в загробные миры, нежели к далеким звездам.

Как удержать дыру во Вселенной открытой

Настоящий прорыв случился в 1988 году, когда Кип Торн опубликовал работу, математически описывающую  проходимые  червоточины. Через такую мог бы пройти и человек, и космический корабль. Но и тут возникла проблема: горловина норы стремится захлопнуться. Удержать ее открытой может только так называемая экзотическая материя. Слышите этот термин впервые? Поясним на пальцах.

Обычная материя — это вещество с положительной энергией, плотностью и давлением. Экзотическая же материя — полная противоположность. У нее отрицательная энергия, негативное давление, и она не притягивает пространство-время, а... отталкивает его. Звучит как фантастика, но один пример у нас все-таки есть. В 1948 году голландский физик Хендрик Казимир предположил, что вакуум не пуст, а наполнен квантовыми флуктуациями. Экспериментально этот эффект подтвердил в 1997 году Стивен Ламото, измерив силу притяжения между металлической сферой и пластиной на расстоянии в сотни нанометров. Эффект Казимира — единственный точно зафиксированный случай рождения той самой экзотической материи.

Проблема в масштабах. Ее рождается ничтожно мало, экспериментальным путем, и для удержания кротовой норы понадобилась бы энергия, сопоставимая с энергией планет или даже звезд. На 99,9% можно быть уверенным, что в обозримом будущем человечество не создаст ничего подобного. Но, как говорил Артур Кларк, любая достаточно развитая технология неотличима от магии. Поэтому вполне допустимо, что где-то в далеком будущем наши потомки или иная, бесконечно более развитая цивилизация смогут намеренно поставить проходимую кротовую нору. Возможно, именно такую, как в «Интерстелларе».

Что увидит тот, кто войдет внутрь

Итак, вы подлетаете к червоточине. Приливные силы не разорвали корабль на части, радиация не испепелила его раньше времени. Вы входите внутрь. И тут мнения расходятся. Согласно одной гипотезе, путешествие будет мгновенным — вас просто окатит вспышкой света, и все. Другая интерпретация обещает небольшое, но ощутимое расстояние, которое придется преодолеть. В «Интерстелларе» герои не могли ничего контролировать, лишь наблюдали за призрачным миром между мирами. В фильме «Контакт» (1997) по роману Карла Сагана главная героиня, пролетая сквозь червоточину, испытывала жестокую вибрацию и видела немыслимые визуальные эффекты, но выжила.

Вывод: при правильных условиях (особенно если нора создана искусственно) человек может пройти сквозь нее и остаться невредимым.

А теперь — главный сюжетный поворот. Кротовая нора — это еще и машина времени. Представьте, что у нас есть два конца одной норы: X и Y. Горловину X мы оставляем неподвижной на 100 лет. А горловину Y разгоняем до околосветовой скорости на тот же срок. Согласно теории относительности, между ними возникает временно́й разрыв. Грубо говоря, X останется в прошлом (скажем, в 2012 году), а Y окажется в будущем (в 2026-м). Входя со стороны X, вы переместитесь в прошлое на 100 лет. Входя со стороны Y — скачок в будущее. Получается, что космические порталы могут содержать в себе эффекты настоящей машины времени.

Там, где физика встречается с магией

Кротовые норы оставляют после себя больше вопросов, чем черные и белые дыры вместе взятые. Кип Торн считал идею интересной, но едва ли практичной. Стивен Хокинг категорически отрицал возможность путешествий во времени через червоточины. Сегодня ученые относятся к ним с осторожным скепсисом. Но математически они возможны. А остальное — вопрос технологий и поколений, которые придут после нас.

Ведь когда-то даже смартфоны казались невероятным колдовством. А уже в этом десятилетии частные компании планируют высадку на Марс. Если это возможно, то почему однажды не станет возможным и мост между мирами? Край будущего начинается там, где мы перестаем бояться заглядывать в пропасть. И делаем шаг.