Читать книгу "Интерстеллар: наука за кадром - Кип С. Торн"

Многие исследователи в течение последних двадцати лет старались найти доказательство или опровержение этой гипотезы Хокинга. Итог, на мой взгляд, остается тем же, что и в начале девяностых, когда мы со Стивеном обсуждали этот вопрос: нас рассудят только законы квантовой гравитации.

Путешествие во времени через балк

Все эти исследования и выводы – обоснованные предположения – базируются на законах физики, которые преобладают вне балка с «большим» (то есть несвернутым) пятым измерением. Что же будет с путешествиями во времени, если принять существование «большого» балка, как в «Интерстеллар»?

Нам, физикам, законы теории относительности кажутся столь универсальными, что мы предполагаем, что они справедливы для балка не меньше, чем для нашей браны. Поэтому Лиза Рэндалл, Раман Сандрам и другие распространили законы Эйнштейна на балк нехитрым способом – добавив пространству одно измерение. Математически такое расширение выглядит просто и изящно, будто намекая, что физики на верном пути. В Кип-версии такое расширение служит исходным пунктом в вычислениях профессора Брэнда и в его попытках разобраться с гравитационными аномалиями (см. главу 25).

Если такое умозрительное расширение корректно, тогда в балке время ведет себя в целом так же, как и в нашей бране. В частности, объекты и сигналы в балке, так же как и в бране, могут двигаться в локально замеренном времени (локальном времени балка) лишь в одном направлении – от прошлого к будущему. Они не могут двигаться во времени назад, оставаясь в тех же пространственных координатах. Если в балке путешествие назад во времени допустимо, этого можно достичь, лишь перемещаясь в пространстве балка и вернувшись до начала путешествия, но при этом всегда двигаясь вперед в локальном времени балка. Это аналог путешествия туда-обратно на рис. 30.3 для балка.

Сообщения для Мёрф: интерпретация физика

Такое понимание времени лежит в основе Кип-интерпретации для передачи сообщений от Купера к Мёрф.

Вспомните, что тессеракт – это объект, грани которого обладают тремя пространственными измерениями, а его внутренняя часть – четырьмя. Эта внутренняя часть относится к балку. Все, что мы видим в сценах с тессерактом, происходит в его гранях: Купер, Мёрф, спальня Мёрф, стержни спальни, мировые трубки книг и часов – все это располагается в гранях тессеракта. Нам не показывают внутреннюю часть тессеракта, да мы и не сможем ее увидеть, поскольку свет распространяется лишь в трех измерениях, а не в четырех. Однако четвертое измерение доступно гравитации.

В Кип-версии, когда Купер видит книгу в спальне Мёрф, это происходит благодаря лучам света, которые путешествуют по граням тессеракта (например, красный пунктирный луч на рис. 30.5). А когда Купер сдвигает мировую трубку книги или мировую трубку секундной стрелки, он порождает гравитационный сигнал (гравитационную волну в балке), которая по спирали уходит во внутреннюю, принадлежащую балку часть тессеракта (фиолетовая кривая на рис. 30.5). Сигнал распространяется вперед в локальном времени балка, но назад относительно времени спальни, прибывая раньше своего отправления[96]. Этот сигнал и выталкивает книгу с полки или двигает секундную стрелку часов.

Рис. 30.5. Купер видит книгу, в частности, благодаря лучу света (красный пунктир) и воздействует на книгу с помощью гравитационного сигнала, который распространяется вдоль фиолетовой кривой. Одно из пространственных измерений браны здесь опущено

Это напоминает одну из моих любимых картин Эшера «Водопад» (рис. 30.6). Направление вниз на картине соответствует течению вперед времени в спальне, а текущая по акведуку вода соответствует течению вперед локального времени балка. Если на воду упадет листик, он будет двигаться по течению так же, как сигналы в балке распространяются вперед в локальном времени.

.

Рис. 30.6. Водопад (Литография Маурица Эшера.)

Когда листик станет двигаться вниз по водопаду, он будет похож на луч света, идущий от книги к Куперу, – он движется не только вперед в локальном времени, но и вниз (вперед во времени спальни). Листик, влекомый течением по акведуку, похож на гравитационный сигнал, идущий от Купера к книге: он движется вперед в локальном времени, но также вверх[97] (то есть назад относительно времени спальни).

Как я в этой интерпретации объясняю слова Амелии Брэнд о времени, каким его видят сущности из балка? «Возможно, для Них время – просто еще одно физическое измерение. Для Них прошлое может быть каньоном, куда они могут спуститься, а будущее – горой, на которую можно взобраться».

Законы теории относительности, распространенные на балк, говорят нам, что локальное время так себя вести не может. Ничто в балке не способно вернуться назад в локальном времени балка. Однако время спальни, которую наблюдает из балка Купер (и, по-видимому, пятимерные сущности), вполне соответствует описанию Брэнд. Если смотреть из балка, то время нашей браны выглядит как «просто еще одно физическое измерение». Прошлое нашей браны – «каньон», куда Купер может «спуститься» (двигаясь вниз по диагональному проходу тессеракта), а будущее нашей браны – «гора», на которую Купер может «взобраться» (двигаясь вверх по диагональному проходу тессеракта); см. рис. 29.14.

Это моя интерпретация слов Брэнд. И Крис понимает их так же.

Прикасаясь к Брэнд через пятое измерение