Александр Петров - Гравитация От хрустальных сфер до кротовых нор Страница 33

Итак, имеется принципиальная возможность войти в кротовую нору и выйти наружу в другой точке Вселенной или в другой вселенной (рис. 8.7). Если с помощью достаточно мощного телескопа заглянуть через горловину внутрь кротовой норы, можно увидеть свет далёкого прошлого и узнать о событиях, которые случились несколько миллиардов лет назад. Действительно, сигнал из места наблюдения мог долго блуждать по Вселенной, чтобы с обратной стороны войти в кротовую нору и выйти в месте наблюдения. А если кротовые норы на самом деле возникли одновременно с рождением Вселенной, то в таком тоннеле можно увидеть самое далёкое прошлое.

Именно с позиций путешествий во времени два известных учёных, признанных специалиста в исследовании чёрных дыр, Кип Торн из Калифорнийского технологического института и Игорь Новиков из Астрокосмического центра ФИАН в начале 1980–х годов опубликовали серию работ, защищающих принципиальную возможность создания машины времени.

Однако, если вспомнить фантастические романы на эту тему, то в каждом утверждается, что путешествие во времени, скорее всего, будет разрушительным. В серьёзной теории оказывается, что никакие разрушительные действия с помощью машины времени Торна и Новикова невозможны. Причинно–следственные связи не нарушаются, все события происходят так, что изменить их нельзя — обязательно возникнет помеха, которая помешает путешественнику во времени убить «бабочку Брэдбери».

Вход в кротовую нору может быть самых разных размеров, нет никаких ограничений — от космических масштабов до размеров, буквально, песчинок. Поскольку кротовая нора — это некий родственник чёрной дыры, то не стоит в её строении искать дополнительных измерений. Если это ход куда‑то, то на языке геометрии — это сложная топология. Зададим вопрос. Как обнаружить кротовую нору? Снова вспомним, что это родственник чёрной дыры, тогда вблизи пространство–время должно быть сильно искривлено. Проявления (наблюдаемые и ненаблюдаемые) такого искривления были рассмотрены выше.

Рис. 8.7. Кротовая нора в замкнутой вселенной

Однако возможны модели кротовых нор, для которых нет окрестного искривления, Приближаясь к такой «норе», наблюдатель ничего не будет испытывать, зато наткнувшись на неё, упадёт как с обрыва. Но такие модели наименее предпочтительны, возникают различные противоречия и натяжки.

Недавно группа наших учёных — Николай Кардашев, Игорь Новиков и Александр Шацкий — пришла к выводу, что свойства экзотической материи, поддерживающей кротовую нору, очень похожи на свойства магнитного или электрического полей. В результате исследований выяснилось, что вход в туннель будет очень похож на магнитный монополь, то есть магнит с одним полюсом. В случае кротовых нор реального монополя‑то и нет: у одной горловины кротовой норы магнитное поле одного знака, а у другой — другого, только вторая горловина может быть в другой вселенной. Так или иначе, но магнитных монополей в космосе не обнаружено до сих пор, хотя их поиск ведётся непрерывно. Но ищут фактически элементарные частицы с таким свойством. В случае кротовых нор нужно искать магнитные монополи большого размера.

Одной из задач недавно выведенной на орбиту международной обсерватории «РадиоАстрон» как раз является поиск таких монополей. Вот что говорит в одном из своих интервью руководитель проекта Николай Кардашев:

«С помощью этих обсерваторий мы заглянем внутрь чёрных дыр и проверим, не являются ли они кротовыми норами. Если окажется, что мы увидим лишь пролетающие мимо облака газа и будем наблюдать различные эффекты, связанные с гравитацией чёрной дыры, искривление траектории света, например, то это будет чёрная дыра. Если же мы увидим радиоволны, идущие изнутри, то будет понятно, что это не чёрная дыра, а кротовая нора. Построим картинку магнитного поля по эффекту Фарадея. Пока для этого не хватало разрешения наземных телескопов. И если окажется, что магнитное поле соответствует монополю, то это почти наверняка «кротовая нора». Но сначала нужно увидеть.

…Сначала предполагаем исследовать сверхмассивные чёрные дыры в центрах нашей и ближайших галактик, Для нашей — это очень компактный объект с массой в 3 млн солнечных масс. Мы считаем, что это чёрная дыра, но она может оказаться и «кротовой норой». Есть объекты ещё более грандиозные. В частности, в центре самой близкой к нам из массивных галактик М87 в созвездии Девы есть чёрная дыра с массой в 3 млрд солнц. Эти объекты — одни из самых главных для исследования «РадиоАстроном». Но не только они. Есть, например, некоторые пульсары, которые могут оказаться двумя входами в одну и ту же «кротовую нору». И третий тип объектов — всплески гамма–излучения, на их месте возникает также кратковременное оптическое и радиосвечение. Мы их наблюдаем время от времени даже на очень больших расстояниях — как для самых далёких видимых галактик. Они очень мощные, и мы пока не вполне понимаем, что это такое. В общем, сейчас подготовлен каталог из тысячи объектов для наблюдения».

Глава 9. Космология

Вселенная не подозревает о твоём существовании! Расслабься!

Бесконечная в пространстве и времени стационарная Вселенная

Куда бы ты ни пошёл, со всех сторон тебя окружает та же бесконечность.

Часто можно услышать, что предмет исследования космологии — это Вселенная. Однако понятие Вселенной является слишком общим. Как минимум, это предмет исследования и для астрономии, и для философии. Космологов интересует материальная Вселенная, доступная наблюдениям и исследованиям в прошлом, настоящем и будущем. Космология, в отличие от других естественных наук, занимается изучением Вселенной в максимально больших масштабах. При этом под Вселенной понимается или область мира, охваченная наблюдениями и космическими экспериментами, или физическая Вселенная как целое. Нашей целью является рассказ о тех аспектах космологии, которые так или иначе связаны с представлениями о гравитации.

Фактически, обсуждая воззрения древних греков или переход от геоцентрической системы к гелиоцентрической и т. д., мы обсуждали космологические проблемы того времени. Однако роль тяготения при этом не рассматривалась. Ситуация изменилась с открытием Ньютоном закона всемирного тяготения. На этой основе он строит уже свою модель Вселенной.

В своих «Началах» Ньютон не затрагивает вопросы строения Вселенной, там не обсуждаются перспективы использования теории гравитации в этих целях. Заняться этими проблемами его подтолкнула переписка с молодым священником, капелланом епископа Вор честер с кого, Ричардом Бентли (1662–1742) в 1692–1693 годах. Бентли было поручено прочесть в Лондоне публичные проповеди в защиту христианства. Одной из целей было показать, что гелиоцентрическая система, подтверждённая трудами Ньютона, не противоречит теологической картине мира. Вот он и обратился к Ньютону, как к «первоисточнику».

Отвечая в нескольких письмах, Ньютон рассмотрел случаи конечной и бесконечной Вселенной, в которой действует закон всемирного тяготения, Ясно, что в случае ограниченного количества вещества во Вселенной все составляющие её тела под действием взаимного притяжения должны свалиться к общему центру. Но это не происходит, поэтому Ньютон делает вывод, что Вселенная бесконечна. В бесконечной Вселенной неоднородностей, которые могут играть роль центров гравитационной конденсации, будет также бесконечное множество. Это должно быть механизмом для образования Солнца и других звёзд. В бесконечной Вселенной на любую звезду с каждой из сторон действует бесконечная сила, эти силы уравновешивают друг друга и звезда остаётся в покое. Но такая модель будет неустойчива, потому что любое случайное изменение взаимного расстояния между небесными объектами нарушит равновесие, и они будут двигаться. Но наблюдения того времени свидетельствовали о том, что звезды покоятся. Что уж говорить о временах Ньютона — Эйнштейн и его современники были убеждены, что Вселенная статична! Поэтому Ньютону ничего не оставалось, как привлечь божественную силу: «непрерывно свершающееся чудо требуется для того, чтобы предотвратить падение Солнца и неподвижных звёзд друг на друга под действием гравитации».

Данных, позволяющих сделать предположение о бесконечности, со временем становилось все больше. В 1755 году Иммануил Кант (1724–1804) в одной из своих работ высказал предположение, что наша Галактика (Млечный Путь) может быть вращающимся образованием, которое состоит из огромного количества звёзд. Такая система может удерживаться гравитационными силами той же природы, что и в Солнечной системе. С точки зрения наблюдателя, расположенного внутри Млечного Пути, такое образование будет восприниматься как светлая полоса. Поэтому Кант высказал и следующее предположение: некоторые из туманностей, видимые на ночном небе, могут быть отдельными галактиками. Более поздние исследования английского астронома Вильяма Гершеля подтвердили предположения Канта.