Тайны пространства и времени - Комаров Виктор Ноевич - Страница 67

Второй аспект – проблема происхождения черных дыр и нейтронных звезд. Нейтронные звезды – это уникальные образования. Плотность вещества здесь достигает сотен миллионов и миллиардов тонн в кубическом сантиметре; огромной величины достигают гравитационные и электромагнитные поля.

Что касается черных дыр, то к настоящему времени их теория достаточно хорошо разработана: мы поняли, что эти объекты могут иметь весьма сложное строение, что они являются дырами не только в пространстве, но и во времени. Вообще, черные дыры – одно из конкретных выражений диалектико-материалистической идеи взаимосвязи свойств движущейся материи и свойств пространства и времени. И если теоретические представления о существовании черных дыр подтвердятся – это будет, на мой взгляд, одним из величайших завоеваний науки XX столетия. Вот почему так важно обнаружить во Вселенной реальные черные дыры – хотя бы несколько штук.

Кроме того, в современной астрофизике есть и много других проблем, в частности, изучение «невидимых» состояний материи, таких, например, как нейтринное излучение и гравитационные волны. Но все эти задачи, по сравнению с теми, о которых я говорил выше, имеют в общем-то второстепенное значение.

Еще одна проблема связана с изучением квантовых процессов в сильно переменных гравитационных полях. Как выяснилось, эти процессы играют в космологии очень важную роль.

Быстрее света!

Лешковцев: Как показала теория относительности А. Эйнштейна, характер течения времени зависит от скорости движения. По мере ее увеличения темп течения времени замедляется. Оно замедляется также и с ростом сил тяготения.

Автор: В частности, астрофизики считают, что во Вселенной существуют объекты – так называемые черные дыры, образовавшиеся в результате катастрофического сжатия под действием сил тяготения огромных масс вещества (так называемого гравитационного коллапса). В районе подобных образований в результате действия колоссальных сил тяготения со временем могут происходить удивительные метаморфозы.

Наан: На границах черной дыры сила тяготения настолько велика, что время здесь не только сильно замедляется, но практически должно… останавливаться. Поэтому, если какой-либо объект, скажем, неосторожно приблизившийся к черной дыре космический корабль, падает в нее, то внешний наблюдатель никогда не дождется того момента, когда он пересечет ее границу.

И вообще, как показывают теоретические выкладки, в области гравитационного коллапса пространство и время могут приобретать совершенно удивительные с нашей привычной точки зрения свойства. Так, например, здесь могут существовать такие участки, где время течет с умопомрачительной быстротой. Для наблюдателя – разумеется, теоретического, то есть воображаемого, – оказавшегося в таком районе, целая вечность от бесконечно далекого прошлого до бесконечно далекого будущего длилась всего лишь какое-то мгновение! Иными словами, здесь вообще нет ни прошлого, ни настоящего, ни будущего – вообще не существует времени.

Более того, в области гравитационного коллапса могут существовать зоны, где временная координата меняется ролями с одной из пространственных, то есть время как бы превращается в расстояние, а расстояние – во время.

Казютинский: Но хорошо известно, что с помощью теоретических выкладок можно получить в принципе все, что угодно. Думаю, что в рамках наших современных физических знаний явления, о которых только что говорилось, выглядят физически невозможными и даже бессмысленными.

Наан: И тем не менее в области коллапса – впрочем, опять с теоретической точки зрения, возможно еще одно удивительное явление. В нашем обычном пространстве любой замкнутый контур можно непрерывной деформацией стянуть в любую точку, расположенную внутри этого контура. Это значит, что пространство является топологически «односвязным» – в нем нет «оторванных» друг от друга «кусков», разделенных непреодолимыми «пропастями». Однако в районе очень сильных гравитационных полей односвязность, по-видимому, может нарушаться. А если пространство становится многосвязным, состоящим из отдельных «кусков», то в каждом из них течение времени может происходить независимо и в разных направлениях. Так что при переходе из одного «куска» в другой (если, разумеется, такой переход вообще возможен) наблюдатель обнаружил бы, что время потекло иначе, чем раньше, например, вспять!

Казютинский: Но до сих пор ни одна реальная черная дыра во Вселенной со стопроцентной достоверностью не обнаружена. Так что все сказанное пока что относится к области чистой теории.

Лешковцев: Я думаю, все дело в том, что время – лишь одна из характеристик состояния материи. Скорее всего, существует и множество других. И для того, чтобы заново воссоздать минувшие состояния, необходимо «повернуть вспять» не только время, но и все другие характеристики. А это вряд ли возможно.

Автор: Однако, как уже рассказывалось на страницах этой книги, не так давно американский физик-теоретик Кип Торн опубликовал сенсационное исследование, в котором ему удалось показать, что в принципе путешествия во времени вполне возможны, и притом как в будущее, так и в прошлое.

Лешковцев: Но все же это больше похоже на научную фантастику, чем на серьезную физику.

Автор: Относительно близости к фантастике вы совершенно правы, но это, на мой взгляд, близость несколько особого рода. Я имею в виду то уже известное нашим читателям обстоятельство, что исследования Торна получили толчок в результате ознакомления с научно-фантастическим романом Карла Сагана «Контакт». Все остальное – полноправная научная теория!

Лешковцев: И все же основное свойство времени, которое подтверждается колоссальным историческим опытом человечества, – его однонаправленность! Так называемая стрела времени. Если бы путешествия в прошлое и будущее были возможны, то наши далекие потомки наверняка создали бы «машину времени» и совершали бы с ее помощью путешествия в различные эпохи, в том числе и в XX столетие. Но тогда вокруг нас происходили бы всевозможные поразительные явления, которых в действительности мы не наблюдаем.

Барашенков: Хотя Кипу Торну действительно удалось теоретически показать, что путешествия во времени не противоречат в принципе фундаментальным положениям теории относительности, но нельзя не обратить внимания на то, что они вступают в противоречие с принципом причинности, объявляющим, что следствия не могут оказывать воздействие на свои причины!

Автор: Хотелось бы напомнить, что вопрос о всеобщем характере принципа причинности мы уже обсуждали и довольно подробно. Поэтому сейчас было бы полезно услышать, что вообще думают о проблеме времени философы!

Казютинский: На мой взгляд, существуют различные категории времени. Это прежде всего физическое время, которое можно измерить. Затем «время различных наук», о котором говорил В.И. Вернадский. И, наконец, общечеловеческое время, как явление культуры. И сейчас на первое место по своему значению выдвигается как раз общечеловеческая категория времени.