Коротка історія часу - Стівен Вільям Хокінг

часі на нашому нинішньому примітивному рівні розвитку, але якщо тільки людська природа не змінюється радикально, важко повірити, що ніякий гість з майбутнього досі не проговорився. Звісно, хтось скаже, що випадки спостереження НЛО — це докази того, що нас в той час відвідали або інопланетяни, або люди з майбутнього. (Якщо інопланетяни дісталися сюди в розумні терміни, вони також мали летіти швидше за світло, тому обидві можливості еквівалентні).

Однак, на мою думку, будь-який візит інопланетян або людей з майбутнього буде набагато очевидніший та, можливо, набагато неприємніший. Якщо вони прибувають, щоб відкритись усім, то чому ж з’являються лише тим, хто не вважається надійним свідком? Якщо вони намагаються попередити нас про якусь велику небезпеку, то вони не дуже ефективні.

Можна пояснити відсутність гостей з майбутнього тим, що минуле зафіксоване, бо ми його спостерігали і бачили, що воно не має викривлення, необхідного, щоб уможливити подорожі з майбутнього. З іншого боку, майбутнє невідоме та відкрите, так що, цілком можливо, воно має потрібне викривлення. Це означає, що будь які подорожі в часі обмежуються подорожами у майбутнє. У капітана Кірка та зорелета «Ентерпрайз» не було б жодного шансу з’явитися в теперішній час.

Це може пояснити те, що нас ще не заполонили туристи з майбутнього, але не допоможе уникнути проблем, які виникнуть, якщо можна було б повертатися назад і змінювати історію. Припустімо, наприклад, ви повернулися і вбили свого прапрапрадідуся, коли він ще був дитиною. Існує багато версій цього парадоксу, та всі вони по суті еквівалентні: якби було вільно змінювати минуле, виникнуть суперечності.

Тут, видається, є два можливих розв’язання парадоксів, пов’язаних з подорожами в часі. Перший я назву підхід несупе­речливих історій. Йдеться про те, що навіть якщо простір-час викривлений так, що буде можливо подорожувати в минуле, те, що відбувається в просторі-часі, має бути несуперечливим наслідком фізичних законів. Відповідно до цього погляду, ви не могли б повернутися в часі, хіба що історія засвідчила, що ви вже поверталися у минуле, й, коли були там, не вбили свого прапрапрадідуся чи не скоїли інших дій, що суперечили б вашій теперішній ситуації. Ба більше, коли б ви поверталися, то не були б у змозі змінити записану історію. Це означає, що ви не матимете свободи волі робити те, що хочете. Звісно, можна сказати, що свобода волі однаково ілюзія. Якщо існує повна єдина теорія, яка керує всім, вона вочевидь визначає також ваші дії. Та працює вона в певному сенсі так, що порахувати для такого складного організму, як людина, неможливо. Тому ми говоримо, що люди мають свободу волі, бо ми не можемо передбачити, що вони будуть робити. Однак, якщо людина вирушає на ракетному кораблі й повертається ще до того, як відлетіла, ми зможемо передбачити, що він чи вона робитиме, бо це буде частина записаної історії. Отже, в цьому разі мандрівник у часі не матиме свободи волі.

Інший можливий спосіб розв’язання парадоксів подорожей у часі можна назвати гіпотезою альтернативної історії. Ідея полягає в тому, що коли мандрівники в часі повертаються у минуле, вони вводять альтернативну історію, яка відрізняється від записаної. Так вони можуть діяти вільно, без обмежень, не суперечачи своїй попередній історії. Стівен Спілберг повеселився з цим поняттям у фільмах «Назад у майбутнє»: Марті Макфлай зміг повернутися у минуле і змінити історію батькового женихання на краще.

Гіпотеза альтернативної історії скидається швидше на спосіб формулювання квантової теорії Ричарда Файнмена як суми за історіями, описаний у розділах 4 і 8. Йдеться про те, що Всесвіт не мав лише єдину історію, швидше він мав будь-яку можливу історію, кожна з яких зі своєю власною ймовірністю. Однак тут, видається, є суттєва відмінність між пропозицією Файнмена та альтернативними історіями. У Файнменовій сумі кожна історія містить у собі повний простір-час і все в ньому. Цей простір-час може бути такий викривлений, що можливо подорожувати ракетою у минуле. Та ракета при цьому залишиться в тому ж просторі-часі й у тій же історії, яка буде несуперечлива. Отже, Файнменова сума за історіями, видається, підтримує гіпотезу несуперечливих історій, ніж альтернативних.

Файнменова сума за історіями дозволяє подорожувати в минуле на мікроскопічному рівні. У розділі 9 ми вже бачили, що закони науки незмінні в результаті комбінацій операцій С, Р і Т. Це означає, що обертання античастинки проти годинникової стрілки і переміщення від А до В можна також розглядати як обертання звичайної частинки за годинниковою стрілкою і переміщення назад у часі від В до А. Так само, звичайна частинка, що рухається вперед у часі, еквівалентна античастинці, що рухається назад у часі. Як уже йшлося в цьому розділі та в розділі 7, «порожній» простір заповнений парами віртуальних частинок і античастинок, що разом появляються, розходяться, знову зближаються й анігілюють одна з одною.

Тому можна вважати пару частинок як одну частинку, що рухається по замкненій петлі у просторі-часі. Коли пара рухається вперед у часі (від моменту, коли вона з’являється, до моменту, коли анігілює), вона називається частинкою. Але коли частинка рухається назад у часі (від моменту, коли пара анігілює, до моменту, коли вона з’являється), це так звана античастинка, що рухається вперед у часі.

Поясненням того, як чорні діри можуть випускати частинки і проміння (даним у розділі 7), було те, що один з членів віртуальної пари частинка-античастинка (скажімо античастинка) може впасти в чорну діру, залишаючи іншого члена пари, з яким анігілює, без партнера. Покинута частинка також може впасти в діру, але може також покинути окіл чорної діри. У такому разі віддаленому спостерігачеві здасться, що частинка випромінена чорною дірою.

Можна, однак, допускати інше, але еквівалентне інтуїтивне зображення механізму випромінювання з чорних дір. Можна вважати партнера з віртуальної пари, що впав у чорну діру (скажімо, античастинку) як частинку, що рухається назад у часі з діри. І коли вона потрапляє в точку, в якій виникла віртуальна пара частинка-античастинка, вона розсіюється гравітаційним полем в частинку, що тепер рухається вперед у часі й покидає чорну діру. Якщо ж, натомість, вона була партнером частинки з віртуальної пари, що впала в діру, можна було б розглядати її як античастинку, що рухається назад у часі й виходить з чорної діри. Отже, випромінювання чорних дір свідчить, що квантова теорія дозволяє подорожі назад у часі на мікроскопічному рівні і, що така подорож у часі може створити спостережні ефекти.

Тому може виникнути питання: чи уможливлює квантова теорія подорожі в часі у макроскопічному масштабі, які людина могла б використовувати? На перший