Главным здесь является понятие «петля времени». Этот термин уже встречался в нашей книге и означает логический парадокс при совершении в прошлом действия, изменяющего уже состоявшееся настоящее. В научных трудах, посвященных физике микромира, также можно встретиться с понятием «петля времени», которое вытекает из определенных теоретических предпосылок. Но, как следует из формул, никакие превращения не нужны для образования петли времени, если мы имеем несколько связанных друг с другом источников тахионов. Каждый новый сигнал будет получен не позже, как следовало бы, а раньше предыдущего. Но самое любопытное – это то, что тахион при переходе к другой системе координат может оказаться в ней частицей с отрицательной энергией, а также то, что он может двигаться обратно во времени из будущего в прошлое.
Таким образом, тахионы, предстающие частицами, существование которых сразу возможно и невозможно, воплощают парадоксальность современной физики. Формально ученые принимают подобные частицы с отрицательной энергией за античастицы с положительной энергией, двигающиеся во времени в обычном направлении.
Аналогичным образом когда-то решил проблему позитрона знаменитый теоретик Поль Дирак. Он предложил рассматривать позитрон, то есть частицу с массой электрона, но заряженную положительно, просто-напросто как пустое место, дырку на сплошном фоне обычных электронов с отрицательным зарядом.
Поль Дирак (1902–1984)
Выдающийся британский физик-теоретик, один из создателей квантовой механики.
Из этого многие ученые делают простой вывод: тахионов или нет, или их взаимодействие с обычными частицами невозможно. Другие ученые предлагают усложнить само представление о причинности, как уже усложнились в современной физике многие представления, считая, что в особых случаях следствие может опережать при – чину.
Однако никакие самые тонкие эксперименты не показали нам пока, что такое явление возможно. А критерием истинности любой теории является ее опытное подтверждение. Здесь у физиков есть устойчивое мнение, что если тахионы существуют, и связанные с ними парадоксы имеют место, то сфера их проявления – ультрамалые пространства и сверхкраткие временные интервалы. Тут возникает любопытный вопрос: а стоит ли иметь сверхсветовые скорости, чтобы прилагать их в таком масштабе?
Но, во-первых, силы, сжимающие атомное ядро, действуют тоже на очень маленьких расстояниях, однако лишь благодаря им существует окружающий нас мир материальных тел. И вполне может быть, что тахионы также играют в нашей Вселенной не менее важную роль. Ну, а во-вторых, теоретически изучаемые на тахионах парадоксы движения со сверхсветовой скоростью еще могут пригодиться на практике. Ведь обязательно придет время, когда ученые начнут практические исследования возможностей преодоления светового предела скорости.
Глава 15. Время сингулярного безвременья
Был ли Большой взрыв началом времени – или Вселенная существовала и до него? Лет десять назад такой вопрос казался нелепым. В размышлениях о том, что было до Большого взрыва, космологи видели не больше смысла, чем в поисках пути, идущего от Северного полюса на север. Но развитие теоретической физики и, в частности, появление теории струн заставило ученых снова задуматься о предначальной эпохе.
Г. Венециано. Миф о начале времен
Что же можно сказать о времени до начала Вселенной? Возникло ли время вместе с нашим миром – или существовало «всегда»? Сегодня в среде физиков-теоретиков все больше кристаллизуется точка зрения, что время в сверхплотном состоянии космологической сингулярности принципиально меняет свои свойства. При рождении новых вселенных из вакуумной пены происходит формирование физических законов и изменение всех физических параметров включая размерности пространства и времени.
С давних пор философы спорят о том, есть ли у Вселенной определенное происхождение, или она существовала всегда. Общая теория относительности подразумевает конечность бытия – расширяющаяся Вселенная должна была возникнуть в результате Большого взрыва. Мы знаем, что живем в расширяющейся Вселенной. Так называемая стандартная модель, доминирующая в современной космологии, утверждает, что если бы мы двигались вспять по времени, то пришли бы к сингулярности – точке, которая содержит все вещество и всю энергию Вселенной. Однако стандартная модель не позволяет нам описать эту сингулярность потому, что законы физики неприменимы к точке, соответствующей бесконечно большой плотности вещества и энергии. Неудивительно, что патриарх современной космологии Джон Уилер утверждал, что Большой взрыв ставит нас перед лицом «величайшего кризиса в физике». Можем ли мы воспринимать Большой взрыв как реальное событие, и как можно примирить это событие с законами природы, обратимыми во времени и детерминистическими? Мы снова возвращаемся к проблемам измерения и необратимости, но теперь – в космологическом контексте.
Однако в самом начале Большого взрыва теория относительности не действовала, поскольку все происходившие в тот момент процессы носили квантовый характер. В теории струн, которая претендует на звание квантовой теории гравитации, вводится новая фундаментальная физическая постоянная – минимальный квант длины. В результате старый сценарий Вселенной, рожденной в Большом взрыве, становится несостоятельным.
Большой взрыв все же имел место, но плотность материи в тот момент не была бесконечной, а Вселенная, возможно, существовала и до него. Симметрия теории струн предполагает, что у времени нет ни начала, ни конца. Вселенная могла возникнуть почти пустой и сформироваться к моменту Большого взрыва или пройти несколько циклов гибели и возрождения. В любом случае эпоха до Большого взрыва оказала огромное влияние на современный космос. Еще древние греки ожесточенно спорили о происхождении времени. Аристотель отвергал идею о наличии некоего начала, объясняя это тем, что из ничего ничто не возникает. А поскольку Вселенная не могла возникнуть из небытия, значит, она существовала всегда. Таким образом, время должно бесконечно простираться в прошлое и в будущее. Христианские богословы отстаивали противоположную точку зрения. Так, Блаженный Августин утверждал, что Бог существует вне пространства и времени и может создавать их точно так же, как и другие аспекты нашего мира. На вопрос «Что Бог делал прежде, чем создал мир?» одиозный теолог отвечал: «Время само является частью Божьего творения, просто не было никакого прежде!».
Если мы будем просматривать космическую историю в обратном порядке, то увидим, как все галактики будто проваливаются в черную дыру и сжимаются в единственную бесконечно малую точку – сингулярность. При этом плотность материи, ее температура и кривизна пространства – времени обращаются в бесконечность. На сингулярности наша космическая родословная обрывается и дальше в прошлое простираться не может.
Условия вблизи нулевого момента времени, соответствующего началу Большого взрыва, настолько экстремальны, что никто пока не знает, как решать соответствующие уравнения. Тем не менее специалисты по теории струн берут на себя смелость высказывать догадки о том, что представляла собой Вселенная до Большого взрыва. Сейчас в ходу две модели.
