Как насчет путешествий в Будущее?

Что бы ни писали фантасты, современная наука не допускает возможности путешествий в прошлое. А вот насчет путешествий в будущее ученые далеко не так солидарны…

Британский популяризатор науки Брайан Клегг недавно опубликовал книгу с эффектным заглавием «How to build a time machine: the real science of time travel» («Как построить машину времени: настоящая наука путешествий во времени»).

В книге обсуждаются способы практического осуществления вековой мечты человека о темпоральных странствиях. Клегг — серьезный просветитель с международной репутацией, поэтому он ведет речь только о проектах, которым можно дать научное обоснование, пусть и не стопроцентно доказанное.

Изоляция от времени

Одна такая возможность многократно описана писателями-фантастами. Совершите космическую прогулку на межзвездные дистанции, которая потребует как минимум двух разгонов до околосветовых скоростей, — ивы сможете вернуться на родную планету через сотни или тысячи лет после отлета, причем сами постареете незначительно.

Принципиальная возможность подобного темпорального вояжа гарантируется формулами специальной теории относительности. Правда, разгон до релятивистских скоростей надо еще обеспечить с помощью сверхэнергоемкого топлива (лучше всего из антиматерии), но это уже детали.

Однако на специальной теории относительности свет клином не сошелся, можно ведь применить и общую. Согласно ее уравнениям, тяготение замедляет скорость течения времени (поправки на этот эффект включены в программное обеспечение систем спутниковой навигации GPS и ГЛОНАСС, причем численно они превосходят аналогичные коррекции, которые специальная теория относительности предписывает вводить в связи с орбитальным движением спутников).

Степень этого замедления возрастает вместе с напряженностью гравитационного поля. Вот вам и еще одна машина времени: найдите область пространства с исключительно сильным тяготением, побудьте там какое-то время — и по возвращении найдете себя в будущем.

Природные сверхтяжеловесы

Генераторы тяготения в принципе возможны, но говорить о них пока рано. Однако природа создала в космосе такие естественные сгустки гравитации, как нейтронные звезды. Один кубический сантиметр вырожденной материи в центре нейтронной звезды тянет на сотни миллионов тонн, в то время как ее поперечник не превышает 20−30 км.

 Нельзя ли выйти на орбиту вблизи такого космического монстра и оттуда катапультироваться в будущее? Садиться на его поверхность не рекомендуется, там раз в сто жарче, чем в атмосфере Солнца.

Однако этот вариант тоже весьма небезопасен. Любой объект, обращающийся вокруг нейтронной звезды, будет деформирован и разорван приливными силами. То же самое, конечно, случится, если послать корабль с хронопутешественниками не к нейтронной звезде, а к черной дыре.

«Время непроницаемая» оболочка

Клегг уверен, что выход существует. Еще Исаак Ньютон показал, что результирующая сила тяготения, действующая на любой предмет внутри массивной сферической изотропной оболочки, строго равна нулю. Этот вывод полностью сохраняет силу и в общей теории относительности.

Теперь представим себе нейтронную звезду с полостью в центре. Никаких приливных сил там не будет, а течение времени по отношению к внешнему миру все равно окажется замедленным.

Таким образом, уже сейчас можно сформулировать инженерный проект для будущей сверхцивилизации. Надо разбить нейтронную звезду на множество кусков и построить из них сферическую оболочку вокруг корабля с путешественниками во времени.

Чтобы оградить их от приливных сил, оболочку придется собирать без нарушения изотропности, каждый раз добавляя с противоположных сторон по два блока равной массы, одинаково удаленных от корабля. Разборку придется вести тем же образом, иначе тяготение погубит хрононавтов уже в будущем.

Задача сверхцивилизации

Насколько эффективна такая машина времени? Если использовать в качестве стройматериала нейтронную материю в чистом виде, можно добиться пятикратного замедления времени — во всяком случае, Брайан Клегг приводит именно такую оценку.

Результат довольно скромный, так что надо еще задуматься, стоит ли игра свеч. Впрочем, можно предположить, что сверхцивилизация будет располагать технологиями, которые позволят дополнительно сжимать нейтронную материю до еще больших плотностей.

Однако делать это нужно с оглядкой, иначе вся конструкция сколлапсирует в черную дыру с малоприятными последствиями для корабля и его команды. Так что затратность подобного эксперимента неизмеримо превысит его практическую пользу — во всяком случае, с нашей точки зрения. Впрочем, у сверхцивилизации могут быть совсем иные критерии.

Как устроена нейтронная звезда

После того как в ядре звезды выгорает запас ядерного топлива, ее ждет неизбежный гравитационный коллапс. Если давление вырожденного электронного газа не в силах противостоять гравитации, электроны буквально «вдавливаются» в протоны ядер, образуя нейтроны. Конечный продукт такого процесса — нейтронная звезда из сверхплотного (до 10¹⁵ г/см³ в ядре) вещества диаметром в 10−20 км.

Структура нейтронной звезды довольно сложна — атмосфера ее состоит из обычных ядер, под ней ядра взвешены в нейтронном суперфлюиде, еще ниже нейтроны объединяются, образуя нитеподобные структуры или листы. Внешнее ядро состоит из сплошного нейтронного вещества, а внутреннее может содержать даже более экзотические состояния материи типа пионного конденсата, лямбда-гиперонов или кварк-глюонной плазмы.