Большое космическое путешествие - страница 125
Предполагается, что космические струны могут быть как бесконечными (о которых мы сейчас рассуждаем), так и замкнутыми в петли. Причем, поскольку космические струны натянуты, следует ожидать, что они должны колебаться со скоростями примерно в половину скорости света. Но на практике нам вряд ли повезет найти две бесконечные космические струны, проходящие одна мимо другой как раз с такой скоростью, при которой они сгодятся для создания машины времени. Космические струны, предусматриваемые теориями великого объединения, должны двигаться со скоростями не менее 99,99999999996 % от скорости света (это субсветовая, очень высокая скорость) – только в таком случае из них может получиться машина времени. Однако всегда можно найти струну, замкнутую в петлю, и гравитационно управлять ею (при помощи массивных космических кораблей) так, чтобы она сильно сжималась под действием собственного натяжения. Струнная петля напоминает резиновый жгут. Прогоняя мимо нее массивные космические корабли, можно оперировать ею так, чтобы два очень длинных и прямолинейных отрезка этой струны, колеблясь, проходили один мимо другого с достаточной скоростью, нужной для создания машины времени. Мне удалось продемонстрировать (в статье о машине времени на базе космических струн, опубликованной в журнале Physical Review Letters в 1991 году), что струнная петля в таком случае оказывается как раз на грани схлопывания в черную дыру, которая будет образовываться вокруг нее. Это нехорошо!
Я показал, что область, допускающая путешествия во времени, вполне может быть заключена внутри черной дыры. Впоследствии мы с Ли Синь Ли обнаружили, что дополнительная масса ракеты, огибающей струны в машине времени, также может спровоцировать образование черной дыры вокруг вас.
У струнной петли должно быть два длинных прямолинейных сегмента, проходящих один мимо другого на высокой скорости в противоположных направлениях. Следовательно, петля будет обладать некоторым моментом импульса и, следовательно, при этом будет образовываться именно вращающаяся черная дыра.
Итак, давайте поговорим о вращающихся черных дырах. Как упоминалось в главе 20, точное решение эйнштейновских уравнений поля для вращающейся черной дыры (обладающей моментом импульса) открыл в 1963 году Рой Керр. О том, что происходит в недрах вращающейся черной дыры, соответствующей такому решению (в пределах горизонта событий), удалось узнать благодаря работе Брэндона Картера. Керровское решение предусматривает два критических радиуса: r, соответствующий горизонту событий, и меньший радиус r, соответствующий внутреннему горизонту Коши.
В центре керровской черной дыры находится не точечная, а кольцевая сингулярность. Бесконечная кривизна достигается лишь на этом кольце (на самом деле, это почти бесконечная кривизна, она будет немного «размазываться» под действием квантовых эффектов). Если вы врежетесь в это кольцо, то вас убьют приливные силы (описанный в главе 20 эффект, одновременно напоминающий пытку на дыбе и в «железной деве»). Но интересно, что аспирант, упавший во вращающуюся черную дыру, сможет миновать кольцевую сингулярность. Она не блокирует пути в будущее. Аспирант пересекает сперва r(горизонт событий), а затем r (горизонт Коши). Кольцевая сингулярность находится внутри горизонта Коши, и аспирант может ее увидеть как раз в тот момент, когда будет пересекать горизонт Коши. Если аспирант проскочит через это кольцо как через обруч, то он войдет в совершенно новую большую новую вселенную (Вселенная 1). Картер показал, что если аспирант попадет через кольцо во Вселенную 1 и особым образом обогнет окружность, будучи по ту сторону, то сможет запрыгнуть через это кольцо обратно на нашу сторону к моменту, который предшествовал входу в кольцо. Аспирант сможет совершить небольшой вояж в прошлое и поздороваться со своим чуть более юным «я» – таким, каким он был до первого проникновения через кольцо. Разумеется, никто, находящийся за пределами черной дыры, не увидит ничего из происходящего в черной дыре, поскольку все эти вещи совершаются за горизонтом событий. Когда аспирант входит в пределы горизонта Коши, он попадает в область, где возможны путешествия в прошлое (см. рис. 21.6). Горизонт Коши отмечает начало эпохи, в которой возможны путешествия во времени, и эта эпоха целиком заключена в пределах горизонта событий черной дыры. Аспирант никогда не сможет вернуться в нашу Вселенную и похвастаться перед друзьями своими путешествиями во времени. Далее он сможет отправиться в будущее. На пространственно-временном графике таких событий кольцевая сингулярность, с одной стороны, не мешает аспиранту попасть в будущее. Он покидает область, допускающую путешествия во времени, пересекая второй горизонт Коши (опять же, см. рис. 21.6), после которого может вынырнуть еще в одной большой Вселенной, такой как наша (Вселенная 2). Он выходит из так называемой вращающейся белой дыры во Вселенную 2. Он может там и прожить всю оставшуюся жизнь либо вернуться в черную дыру и отправиться странствовать в новые вселенные, всякий раз оказываясь в будущем. Все это напоминает путь по многоэтажному зданию. Представьте себе, что заходите в лифт на первом этаже – это наша Вселенная. Двери закрываются, и вы отправляетесь вверх – во Вселенную с первого этажа вы больше никогда не вернетесь. Она осталась у вас в прошлом. Двери вновь распахиваются, и вы видите новую вселенную (Вселенная 1). Можете в ней остаться и прожить здесь всю жизнь либо запрыгнуть обратно в лифт и вновь пройти через кольцо. В таком случае вы вновь подниметесь вверх, и двери лифта откроются в следующей Вселенной (Вселенная 2). Можете здесь выйти и прожить всю оставшуюся жизнь либо остаться в лифте и продолжить путь в будущее, вечно глядя, как двери лифта открываются и закрываются на входе в новые Вселенные. Но вам никогда не вернуться на первый этаж, в нашу Вселенную. Керровское решение показывает, что все это действительно происходит во вращающейся черной дыре, которая действительно сформировалась в нашей Вселенной в какой-то момент в прошлом.
