Сквозь кротовые червоточены
Как известно, самая высокая скорость в мире — у света. В вакууме она составляет 300 тысяч километров в секунду. За время, которое вы потратили на чтение этих строк, свет успевает «добежать» до Луны и вернуться обратно. Причём не один раз, а несколько.
Уходим в нуль-пространство
Тем не менее, в космических масштабах и такая скорость может показаться черепашьей. До ближайшей к нам звезды Проксима Центавра и её планет свет доберётся лишь через 4,2 года. А чтобы преодолеть расстояние до ближайшей к нашему Млечному Пути галактики — Туманности Андромеды, — свету понадобится около 2,5 миллиона лет.
По самым оптимистичным подсчётам, наиболее быстроходный космический корабль может разогнаться до скорости в 90% световой (из-за различных ограничений, накладываемых теорией относительности Эйнштейна). Но значит ли это, что о дальних космических путешествиях человечеству остаётся только мечтать? К слову, писатели-фантасты давным-давно решили эту проблему. Проще всего, по их мнению, опровергнуть теорию относительности и создать-таки сверхсветовой двигатель, работающий на какой-нибудь там антиматерии. Или уйти в под гипер или нуль-пространство, где нет ни расстояний, ни времени в нашем понимании. И всё, ты уже в другой галактике; при этом не летишь миллионы лет через весь космос, а легко, быстро и изящно проникаешь сквозь него.
Что самое интересное, второй вариант, в отличие от первого, вовсе не противоречит идеям Эйнштейна. Иными словами, общая теория относительности допускает возможность проникновения сквозь пространство через некие каналы, называемые «кротовыми норами», или «червоточинами» (wormholes).
«Тихо, тихо ползи, улитка, по склону Фудзи…»
Чтобы наглядно представить себе это, давайте возьмём обычный лист бумаги. Ровно посредине него проведём карандашную линию. Мягко, без излома, изогнём этот лист по форме книги — так, чтобы след карандаша, пересекая «переплёт», находился на обеих «страницах».
Теперь у нас один край листа с карандашной линией нависает над другим. Возьмём толстую иглу и проткнем оба края листа где-нибудь рядом с карандашной линией. Дырки, естественно, окажутся одна над другой. Для полноты впечатления можно ещё взять соломинку для коктейля, отрезать кусочек длины, равной расстоянию между краями листа, и вставить его в дырки.
Такая нехитрая конструкция как раз и есть двумерная модель нашего трёхмерного пространства, а пластиковый «канал», соединяющий дырки, — модель межпространственной «кротовой норы».
Карандашная же линия нужна для того, чтобы представить один из двух возможных путей преодоления пространства. Если посадить на один конец линии (на верхней половине листа) самую маленькую в мире, едва видимую глазу улитку и заставить её двигаться вперёд, то на преодоление всего листа она затратит многие часы. Улитка будет двигаться строго по прямой линии — то есть, с её точки зрения, кратчайшим путём.
При этом, поскольку улитка крошечная по сравнению с размерами листа, она, скорее всего, даже не заметит искривления своего «пространства» — как человек, идущий пешком, не замечает кривизны поверхности Земли. Рано или поздно улитка переползет через «переплёт» и окажется на нижней стороне листа — и, в конце концов, достигнет цели. Цели, которой она могла бы достичь намного раньше, оглядевшись по сторонам и воспользовавшись пластиковым «каналом».
Улитка — это наш космический корабль. Лист с карандашной линией — это пространство, соединяющее Землю и нужную нам звёздную систему. Как и улитке, нам кажется, что пространство — прямое и, только двигаясь по прямой линии от Земли до выбранной звезды, мы можем достичь цели. На самом же деле пространство совершенно не обязано быть прямым. Оно может быть изогнутым — например, как наш лист бумаги. И тогда все, что нам нужно, — это найти где-то поблизости аналог трубочки для коктейля — «кротовую нору» — и суметь воспользоваться ею.
Сквозь «кротовины» — к звёздам?
К сожалению, о практическом использовании «кротовых нор» для достижения удалённых космических объектов речь пока не идёт. Их свойства, разновидности, места возможного нахождения пока известны лишь теоретически — хотя, согласитесь, и это уже немало. Ведь мы имеем множество примеров того, как казавшиеся чисто умозрительными построения теоретиков приводили к возникновению новых технологий, в корне менявших жизнь человечества. Атомная энергетика, компьютеры, мобильная связь, генная инженерия… да мало ли что ещё?
Пока же о «кротовых норах», или «червоточинах», известно следующее. В 1935 году Альберт Эйнштейн и американо-израильский физик Натан Розен высказали предположение о существовании своего рода туннелей, соединяющих различные удалённые области пространства. В то время их ещё не называли «червоточинами», или «кротовинами», а просто — «мосты Эйнштейна-Розена». Поскольку для возникновения таких мостов требовалось очень сильное искривление пространства, время их существования было очень коротким. Никто и ничто не успело бы «пробежать» по такому мосту — под влиянием гравитации он почти сразу же «схлопывался».
А стало быть, оставался совершенно бесполезным в практическом смысле, хотя и занятным следствием общей теории относительности.
Однако позднее появились идеи о том, что некоторые межпространственные туннели могут существовать достаточно долгое время — при условии, что они наполнены некоей экзотической материей с отрицательной плотностью энергии. Такая материя будет создавать вместо притяжения гравитационное отталкивание и тем самым препятствовать «охлопыванию» канала. Тогда же появилось и название «червоточина». Кстати, наши учёные предпочитают название «кротовина», или «кротовая нора»: смысл тот же, а звучит гораздо приятнее…
Гигантские кротовые норы
Американский физик Джон Арчибальд Уилер (1911-2008 годы), развивая теорию «червоточин», предположил, что они пронизаны электрическим полем; больше того, сами электрические заряды являются, по сути, горловинами микроскопических «червоточин». Российский же астрофизик академик Николай Семёнович Кардашёв считает, что «кротовые норы» могут достигать гигантских размеров и что в центре нашей Галактики находятся вовсе не массивные чёрные дыры, а устья таких «нор».
Практический интерес для будущих космических путешественников будут представлять «кротовые норы», которые удерживаются в стабильном состоянии достаточно долгое время и к тому же пригодны для прохождения через них космических кораблей.
Американцы Кип Торн и Майкл Моррис создали теоретическую модель таких каналов. Однако их стабильность обеспечивается «экзотической материей», про которую ничего толком неизвестно и в которую, возможно, земной технике лучше даже не соваться.
А вот российские теоретики Сергей Красников из Пулковской обсерватории и Сергей Сушков из Казанского федерального университета выдвинули идею о том, что стабильность кротовой норы может достигаться и безо всякой отрицательной плотности энергии, а просто за счёт поляризации вакуума в «норе» (так называемый механизм Сушкова).
В общем, сейчас существует целый набор теорий «кротовых нор» (или, если угодно, «червоточин»). Весьма общая и умозрительная классификация делит их на «проходимые» — стабильные, червоточины Морриса — Торна, и непроходимые — мосты Эйнштейна — Розена. Кроме того, червоточины различаются по масштабам — от микроскопических до гигантских, сопоставимых по размерам с галактическими «чёрными дырами». Ну и, наконец, по своему назначению: «внутримировые» (intra-universe), соединяющие различные места одной и той же изогнутой Вселенной, и «межмировые» (inter-universe), позволяющие попасть в другой пространственно-временной континуум.