Параллельные миры. Об устройстве мироздания, высших измерениях и будущем космоса - Митио Каку

Если отрицательное вещество никто никогда не видел (и вполне возможно, что его вообще не существует), существование отрицательной энергии физически возможно, но встречается она чрезвычайно редко. В 1933 году Хендрик Казимир доказал, что две незаряженные параллельные металлические пластины могут создавать отрицательную энергию. Обычно ожидается, что две пластины остаются стационарными, поскольку не имеют заряда. Однако Казимир показал, что между этими двумя незаряженными параллельными пластинами существует очень слабая сила притяжения. В 1948 году эта незначительная сила действительно была измерена, что доказало реальную возможность существования отрицательной энергии. Эффект Казимира использует довольно необычное свойство вакуума. Согласно квантовой теории, пустое пространство заполнено виртуальными частицами, и это возможно благодаря принципу неопределенности Гейзенберга, который допускает, что исконные классические законы могут быть нарушены, если эти нарушения кратковременны. Например, благодаря принципу неопределенности существует некоторая вероятность того, что электрон и позитрон могут возникнуть из ничего, а затем аннигилировать. Поскольку параллельные пластины находятся очень близко друг к другу, эти виртуальные частицы не могут свободно попасть в пространство между пластинами. Таким образом, поскольку вокруг пластин находится гораздо больше частиц, чем между ними, это создает силу, направленную извне, которая слегка подталкивает пластины друг к другу. Этот эффект был точно измерен в 1996 году Стивеном Ламоро из Лос-Аламосской национальной лаборатории. Измеренная им сила притяжения оказалась крошечной (равной весу 1/30 000 такого насекомого, как муравей). Чем меньше расстояние между пластинами, тем больше сила притяжения.

Итак, в этом заключается возможный принцип работы машины времени, выдуманной Торном. Высокоразвитая цивилизация могла бы начать с двух параллельных пластин, находящихся на крайне малом расстоянии друг от друга. Потом эти параллельные пластины были бы преобразованы в сферу, состоящую из внешней и внутренней оболочек. Затем они взяли бы две такие сферы и каким-либо способом протянули бы портал-червоточину между ними, таким образом эти сферы оказались бы соединены пространственным туннелем. Теперь каждая из сфер содержала бы вход в портал.

Обычно течение времени синхронно в обеих сферах. Но если мы поместим одну из сфер в ракету и запустим ее, сообщив ей скорость, близкую к световой, то для этой ракеты время замедлит свой ход, и две сферы больше не будут синхронизированы во времени. Часы в ракете идут намного медленнее, чем на Земле. Если затем прыгнуть в сферу на Земле, то через портал, соединяющий сферы, можно попасть в другую ракету, которая находится в прошлом (Однако опять-таки эта машина времени не может перенести вас во время, предшествующее созданию самой машины.)

Несмотря на то что, объявив о найденном решении уравнений Эйнштейна, Торн произвел настоящую сенсацию, реализация его идей затруднялась некоторыми серьезными препятствиями, трудно устранимыми даже в условиях высокоразвитой цивилизации. Для начала необходимо было получить большие количества отрицательной энергии, а она встречается довольно редко. Действие портала такого типа зависит от наличия большого количества отрицательной энергии, которая не дает порталу закрыться. Если получать отрицательную энергию, как это описал Казимир, действие ее довольно слабо и размер портала будет намного меньше атома, что делает нереальным путешествие через этот портал. Существуют и другие источники отрицательной энергии, кроме описанного эффекта Казимира, но все их довольно сложно контролировать. Например, физики Пол Дэвис и Стивен Фуллинг показали, что создание отрицательной энергии возможно с помощью быстро перемещаемого зеркала, при этом отрицательная энергия аккумулируется перед зеркалом по мере его передвижения. К сожалению, для получения отрицательной энергии зеркало придется перемещать со скоростью, близкой к скорости света. Кроме того, как и в случае с эффектом Казимира, количество полученной отрицательной энергии чрезвычайно мало.

Еще один способ получения отрицательной энергии связан с использованием высокомощных лазерных лучей. Среди энергетических состояний лазера наличествуют «сжатые состояния», в которых сосуществуют положительная и отрицательная энергия. Однако это взаимодействие тоже довольно трудно контролировать. Стандартный импульс отрицательной энергии может длиться 10–15 с, после чего за ним следует импульс положительной энергии. Отделить состояния положительной энергии от состояний отрицательной энергии можно, хотя и чрезвычайно трудно. Более подробно я буду говорить об этом в главе 11.

И, наконец, оказывается, отрицательная энергия содержится и в черной дыре – у ее горизонта событий. Как доказали Яаков Бекенштейн и Стивен Хокинг, черная дыра не является абсолютно черной, поскольку она пусть медленно, но испускает энергию{76}. Это происходит потому, что принцип неопределенности делает возможным туннелирование излучения сквозь невероятную гравитацию черной дыры. Но, поскольку такая черная дыра теряет энергию, со временем горизонт событий сужается. Обычно, если положительное вещество (например, звезду) бросить в черную дыру, горизонт событий расширяется. Но если мы сбросим в черную дыру отрицательное вещество, то горизонт событий сузится. Таким образом, испускание энергии черной дырой создает отрицательную энергию возле горизонта событий. (Некоторые ученые выдвигали идею поместить устье портала-червоточины рядом с горизонтом событий, чтобы он собирал отрицательную энергию. Однако собирать отрицательную энергию подобным образом было бы крайне сложно и опасно, поскольку вам все время пришлось бы находиться чрезвычайно близко к горизонту событий.)

Хокинг доказал, что отрицательная энергия в целом необходима для стабилизации всех решений для порталов. Ход его рассуждений довольно прост. Обычно положительная энергия может создать вход в портал-червоточину, который концентрирует вещество и энергию. Таким образом, лучи света фокусируются в устье портала. Однако если эти же лучи света появятся с другой стороны, то где-то в центре портала-червоточины лучи света должны расфокусироваться. Единственным возможным объяснением такого варианта событий является наличие отрицательной энергии. Далее, отрицательная энергия отталкивает, что необходимо для предотвращения сжатия портала под воздействием силы гравитации. Поэтому ключом к созданию машины времени или портала может быть достаточное количество отрицательной энергии, чтобы устье-вход портала было открыто и находилось в устойчивом состоянии. (Многие ученые-физики уже обнаружили, что при наличии сильных гравитационных полей поля отрицательной энергии – явление обычное.) Так что, возможно, когда-нибудь гравитационную отрицательную энергию смогут использовать для управления машиной времени.