Как пожать руку самому себе, прилетевшему из будущего? Почему в вашей комнате вдруг может материализоваться лев? Как попасть в другую Вселенную, побывать в машине времени и что такое «белая дыра»? Об этом рассказал старший научный сотрудник лаборатории физики звезд Главной (Пулковской) обсерватории Сергей Красников.
Добавить в моё избранное
13 мин, 1 сек 10211
Элли возвращается на Землю. С точки зрения сторонних наблюдателей, с ней после запуска установки ничего не произошло, и нашу планету ее тело не покидало. Элли оказывается в парадоксальной ситуации. Будучи ученым, она с точки зрения строгой науки никак не может подтвердить свои слова. Выясняется также и еще одно обстоятельство: видеокамера, прикрепленная к Элли во время путешествия, ничего не записала, но продолжительность пустой записи составила не несколько секунд, а 18 часов…
— Возможно ли «сделать» кротовую нору?
— Как раз насчет этого существует строгий научный результат. Это из-за того, что точных результатов по изучению кротовых нор нет. Есть теорема, доказанная уже очень давно, и она говорит вот о чем. Есть такое понятие, как глобальная гиперболичность. В данном случае совершенно неважно, что оно означает, но суть в том, что пока и поскольку пространство глобально гиперболично, кротовую нору создать невозможно — она может существовать в природе, но сделать ее самим не получится.
Если глобальную гиперболичность вам нарушить удастся, то, может быть, вы и сможете породить кротовую нору. Но дело в том, что это нарушение само по себе настолько экзотическая вещь, настолько плохо изученная и малопонятная, что побочный результат в виде рождения кротовой норы — это уже сравнительно мелочь по сравнению с самим фактом того, что вам удалось нарушить глобальную гиперболичность.
Здесь имеет место очень известная вещь, называемая «принципом строгой космической цензуры» который говорит, что пространство всегда глобально гиперболично. Но это, в принципе, не более, чем пожелание. Нет никаких доказательств верности этого принципа, просто есть некая внутренняя уверенность, присущая многим людям, что пространство-время должно быть глобально гиперболичным. Если это так, кротовую нору создать невозможно — надо искать существующую. Между тем, суровые сомнения в верности принципа космической цензуры были высказаны самим автором — Роджером Пенроузом, но это уже другая история.
— То есть для создания кротовой норы требуются какие-то серьезные энергетические затраты?
— Тут очень трудно что-то сказать. Беда в том, что когда у вас нарушается глобальная гиперболичность, то одновременно нарушается и предсказуемость — это практически одно и то же. Вы можете как-то геометрически менять пространство возле себя, например, взять сумку и поставить ее в другое место. Но есть определенные пределы, в которых вы можете это делать, в частности, предел, налагаемый предсказуемостью. Например, иногда вы можете сказать, что произойдет через 2 секунды, а иногда — нет. Грань того, что вы можете или не можете предсказать, как раз и пролегает по глобальной гиперболичности. Если у вас пространство-время глобально гиперболично — вы можете предсказывать его эволюцию.
Если мы допускаем, что в какой-то момент оно нарушает глобальную гиперболичность — с предсказуемостью все становится очень плохо. Поэтому возникает удивительная вещь, например, такая, что прямо здесь и сейчас может материализоваться кротовая нора, сквозь которую выскочит лев. Это будет экзотическое явление, но оно не будет нарушать никаких законов физики. А с другой стороны, вы можете затратить кучу сил, денег и ресурсов, чтобы как-то облегчить этот процесс. Но результат все равно будет один и тот же — в обоих случаях вы не знаете, появится кротовая нора или нет. В классической физике мы с этим поделать ничего не можем — захочет, возникнет, не захочет — не возникнет — квантовая же наука никаких подсказок в этом вопросе нам пока не дает.
Принцип «космической цензуры» был сформулирован в 1969 году Роджером Пенроузом в следующей образной форме:«Природа питает отвращение к голой сингулярности». Он гласит, что сингулярности пространства-времени появляются в таких местах, которые, подобно внутренним областям черных дыр, скрыты от наблюдателей. Этот принцип до сих пор не доказан, и есть основания сомневаться в его абсолютной правильности (например, коллапс пылевого облака с большим угловым моментом приводит к «голой сингулярности» но неизвестно, стабильно ли это решение уравнений Эйнштейна относительно малых возмущений начальных данных).
Формулировка Пенроуза (сильная форма космической цензуры) предполагает, что пространство-время в целом является глобально гиперболическим.
Позднее Стивен Хокинг предложил другую формулировку (слабую форму космической цензуры), где предполагается только глобальная гиперболичность «будущего» компонента пространства-времени.
— Возможно ли «сделать» кротовую нору?
— Как раз насчет этого существует строгий научный результат. Это из-за того, что точных результатов по изучению кротовых нор нет. Есть теорема, доказанная уже очень давно, и она говорит вот о чем. Есть такое понятие, как глобальная гиперболичность. В данном случае совершенно неважно, что оно означает, но суть в том, что пока и поскольку пространство глобально гиперболично, кротовую нору создать невозможно — она может существовать в природе, но сделать ее самим не получится.
Если глобальную гиперболичность вам нарушить удастся, то, может быть, вы и сможете породить кротовую нору. Но дело в том, что это нарушение само по себе настолько экзотическая вещь, настолько плохо изученная и малопонятная, что побочный результат в виде рождения кротовой норы — это уже сравнительно мелочь по сравнению с самим фактом того, что вам удалось нарушить глобальную гиперболичность.
Здесь имеет место очень известная вещь, называемая «принципом строгой космической цензуры» который говорит, что пространство всегда глобально гиперболично. Но это, в принципе, не более, чем пожелание. Нет никаких доказательств верности этого принципа, просто есть некая внутренняя уверенность, присущая многим людям, что пространство-время должно быть глобально гиперболичным. Если это так, кротовую нору создать невозможно — надо искать существующую. Между тем, суровые сомнения в верности принципа космической цензуры были высказаны самим автором — Роджером Пенроузом, но это уже другая история.
— То есть для создания кротовой норы требуются какие-то серьезные энергетические затраты?
— Тут очень трудно что-то сказать. Беда в том, что когда у вас нарушается глобальная гиперболичность, то одновременно нарушается и предсказуемость — это практически одно и то же. Вы можете как-то геометрически менять пространство возле себя, например, взять сумку и поставить ее в другое место. Но есть определенные пределы, в которых вы можете это делать, в частности, предел, налагаемый предсказуемостью. Например, иногда вы можете сказать, что произойдет через 2 секунды, а иногда — нет. Грань того, что вы можете или не можете предсказать, как раз и пролегает по глобальной гиперболичности. Если у вас пространство-время глобально гиперболично — вы можете предсказывать его эволюцию.
Если мы допускаем, что в какой-то момент оно нарушает глобальную гиперболичность — с предсказуемостью все становится очень плохо. Поэтому возникает удивительная вещь, например, такая, что прямо здесь и сейчас может материализоваться кротовая нора, сквозь которую выскочит лев. Это будет экзотическое явление, но оно не будет нарушать никаких законов физики. А с другой стороны, вы можете затратить кучу сил, денег и ресурсов, чтобы как-то облегчить этот процесс. Но результат все равно будет один и тот же — в обоих случаях вы не знаете, появится кротовая нора или нет. В классической физике мы с этим поделать ничего не можем — захочет, возникнет, не захочет — не возникнет — квантовая же наука никаких подсказок в этом вопросе нам пока не дает.
Принцип «космической цензуры» был сформулирован в 1969 году Роджером Пенроузом в следующей образной форме:«Природа питает отвращение к голой сингулярности». Он гласит, что сингулярности пространства-времени появляются в таких местах, которые, подобно внутренним областям черных дыр, скрыты от наблюдателей. Этот принцип до сих пор не доказан, и есть основания сомневаться в его абсолютной правильности (например, коллапс пылевого облака с большим угловым моментом приводит к «голой сингулярности» но неизвестно, стабильно ли это решение уравнений Эйнштейна относительно малых возмущений начальных данных).
Формулировка Пенроуза (сильная форма космической цензуры) предполагает, что пространство-время в целом является глобально гиперболическим.
Позднее Стивен Хокинг предложил другую формулировку (слабую форму космической цензуры), где предполагается только глобальная гиперболичность «будущего» компонента пространства-времени.
Страница 4 из 4
