Не оқу керек: Үлкен сұрақтарға қысқаша жауаптар - Стивен Хокингтің соңғы кітабы

2024 Автор: Malcolm Clapton | [email protected]. Соңғы өзгертілген: 2023-12-17 04:02

Ұлы ғалымның уақытқа саяхат жасауға бола ма деген еңбегінен үзінді.

Уақыт саяхатымен тығыз байланысты кеңістіктегі бір нүктеден екінші нүктеге жылдам қозғалу мүмкіндігі. Жоғарыда айтқанымдай, Эйнштейн ғарыш кемесін жарық жылдамдығына жақындату үшін шексіз күшті реактивті соққы қажет екенін көрсетті. Сондықтан Галактиканың бір бөлігінен екінші бөлігіне ақылға қонымды уақыт аралығында көшудің жалғыз жолы - кеңістік-уақытты шағын түтік немесе «құрт тесігі» пайда болатындай етіп бүктей білу. Ол Галактиканың екі бөлігін байланыстырып, олардың арасындағы ең қысқа жол ретінде әрекет ете алады; сіз алға-артқа ұшып, барлық достарыңызды тірідей ұстай аласыз. Мұндай «құрт саңылаулары» болашақ өркениет үшін қолжетімді мүмкіндік ретінде шындап қарастырылды. Егер сіз Галактиканың бір бөлігінен екінші бөлігіне екі аптадан кейін ауыса алсаңыз, онда сіз басқа «тесік» арқылы орала аласыз - дәл сол уақытта жолға шықпас бұрын. Сондай-ақ, оның екі ұшы бір-біріне қатысты қозғалса, бір «құрт тесігі» арқылы алға жылжып, өткенге оралуға ештеңе кедергі болмайды.

Біз «құрт саңылауын» жасау үшін оны кәдімгі материя майыстыратын бағытқа қарама-қарсы кеңістік-уақытты иілу керек деп айта аламыз. Кәдімгі материя жер беті сияқты кеңістік-уақытты өзіне қарай иеді. Бірақ «құрт саңылауын» жасау үшін ершіктің беті сияқты кеңістік-уақытты кері бағытта майыстыратын материя қажет. Дәл осылай өткенге саяхат жасау үшін кеңістік уақытының кез келген басқа қисық сызығына қатысты, егер ғалам соншалықты қисық болса, оның уақыт бойынша саяхаттау мүмкіндіктері бар болса. Тек осы жағдайда ғана теріс массасы және теріс энергия тығыздығы бар зат қажет болады.

Энергия ақша сияқты. Банкте оң баланс болса, ақшаны қалағаныңызша пайдалана аласыз. Дегенмен, соңғы уақытқа дейін өзгермейтін болып саналған классикалық заңдарға сәйкес, энергияны пайдалану кезінде овердрафтқа жол берілмейді.

Классикалық заңдар бізге ғаламды иілу мүмкін емес етеді, осылайша уақыт саяхаты мүмкін болады. Бірақ классикалық заңдарды кванттық теория жоққа шығарады - жалпы салыстырмалылық теориясынан кейінгі екінші, Әлемді түсінудегі ұлы интеллектуалдық революция. Кванттық теория неғұрлым икемді және кейбір жағдайларда овердрафтқа мүмкіндік береді. Дегенмен, банк бізге мейірімді болуы керек. Басқаша айтқанда, кванттық теория кейбір жерлерде теріс энергия тығыздығына мүмкіндік береді, егер сіз басқа жерлерде оң тығыздықты қамтамасыз етсеңіз.

Кванттық теория теріс энергия тығыздығына жол береді, себебі ол белгісіздік принципіне негізделген. Және ол бөлшектердің орны мен жылдамдығы сияқты кейбір сипаттамалар бір уақытта дәл өлшенген мәндерге ие бола алмайды деп дәлелдейді. Бөлшектің орны неғұрлым дәл анықталса, оның жылдамдығына қатысты белгісіздік соғұрлым жоғары болады және керісінше. Белгісіздік принципі өрістерге де қолданылады - мысалы, электромагниттік немесе гравитациялық өріске. Ол бұл өрістердің бос орын бар деп ойлайтын жерінде де нөлдік мәнге ие бола алмайтынын айтады. Өйткені, егер олардың мәндері нөлге тең болса, онда бұл олардың нөлге тең нақты анықталған позициясы және нөлге тең нақты анықталған жылдамдығы болуы керек дегенді білдіреді. Ал бұл белгісіздік принципіне қайшы келеді. Бұл өрістердің минималды ауытқуы болуы керек дегенді білдіреді. Кенеттен пайда болып, бөлініп, содан кейін қайтадан қосылып, жойылатын, өзара жойылатын жұп бөлшектер мен антибөлшек түріндегі вакуумдық тербелістерді елестетуге болады.

Мұндай жұп бөлшектер – антибөлшектер виртуалды болып саналады, өйткені оларды бөлшектер детекторының көмегімен тікелей анықтау мүмкін емес. Бірақ жанама әсерді байқауға болады. Ол үшін Касимир эффектісі қолданылады. Бір-бірінен қысқа қашықтықта орналасқан екі параллель металл тақтаны елестетіп көріңіз. Пластиналар виртуалды бөлшектер мен антибөлшектердің айнасы ретінде әрекет етеді. Бұл пластиналар арасындағы кеңістік органның құбырына ұқсайтынын білдіреді, тек ол белгілі бір резонанстық жиіліктегі жарық толқындарын өткізеді. Нәтижесінде пластиналардың арасында белгілі бір кванттық тербеліс пайда болады, олардың артында болып жатқандардан өзгеше, бұл ауытқулар кез келген толқын ұзындығына ие болуы мүмкін. Пластиналар мен сыртындағы виртуалды бөлшектердің санындағы айырмашылық пластиналардың бір жағында екіншісіне қарағанда көбірек қысымда екенін білдіреді. Пластиналарды бір-біріне жақындататын шағын күш пайда болады. Бұл күшті эксперименттік түрде өлшеуге болады. Сонымен виртуалды бөлшектер шындықта бар және нақты әсер етеді.

Пластиналар арасында виртуалды бөлшектер немесе вакуумдағы кванттық ауытқулар аз болғандықтан, мұндағы энергия тығыздығы қоршаған кеңістікке қарағанда төмен. Бірақ пластиналардан үлкен қашықтықта бос кеңістіктің энергия тығыздығы нөлге тең болуы керек. Әйтпесе, кеңістік-уақыт қисық болады және Әлем толығымен тегіс болмайды. Бұл пластиналар арасындағы аймақтағы энергия тығыздығы теріс болуы керек дегенді білдіреді.

Жарықтың тәжірибе жүзінде дәлелденген ауытқуы кеңістік уақытының қисық екенін көрсетеді, ал Касимир эффектісі қисықтық теріс болуы мүмкін екенін растайды. Ал ғылым мен техника дамыған сайын өткенге саяхат жасау үшін біз «құрт саңылауларын» жасай алатын немесе кеңістік пен уақытты басқа жолмен иіп алатын сияқтымыз. Бірақ бұл жағдайда міндетті түрде бірқатар сұрақтар мен мәселелер туындайды.

Мысалы: егер болашақта уақытқа саяхат жасау мүмкін болса, неге бізге болашақтан ешкім қайтып оралып, мұны қалай жасау керектігін айтпады.

Бізді қараңғыда ұстауға жақсы себептер бар болса да, адамдар үшін ешкімнің бізге көрініп, артта қалған кедей шаруаларға уақыт саяхатының құпиясын ашқысы келмейтініне сену қиын. Әрине, кейбіреулер бізге болашақ қонақтар келіп жатыр деп даулайды - олар НЛО-да ұшады, ал үкіметтер қонақтар өздерімен бірге алып жүретін ғылыми білімді пайдалану үшін бұл фактілерді жасыру үшін үлкен қастандыққа қатысады. Мен бір ғана нәрсені айта аламын: егер үкіметтер бірдеңені жасырып жатса, олар шетелдіктерден алынған пайдалы ақпаратты әлі де пайдалана алмайды. Мен «конспирация теориясына» өте күмәнмен қараймын және мен «бұзау теориясын» дұрыс деп санаймын. НЛО есептері тек шетелдіктерге қатысты болуы мүмкін емес, өйткені олар бір-біріне қарама-қайшы. Бірақ егер біз бұл бақылаулардың кейбіреулері жай ғана қателіктер немесе галлюцинациялар екенін мойындасақ, бізге болашақтан немесе Галактиканың басқа бөлігінен қонақтар келеді деп сенуден гөрі, олардың бар екенін мойындау қисындырақ емес пе? Егер бұл қонақтар шынымен Жерді отарлағысы келсе немесе бізге қандай да бір қауіп туралы ескертсе, онда олар өте тиімсіз.

Уақытқа саяхат жасау идеясын біз болашақтан келген қонақтарды ешқашан кездестірмегенімізбен үйлестірудің бір жолы бар. Мұндай саяхат тек болашақта мүмкін болады деп айта аламыз. Біздің өткеніміздің кеңістік уақыты бекітілген, өйткені біз оны бақылап, уақыт бойынша саяхаттай алатындай қисық емес екенін көрдік. Ал болашақ ашық, сондықтан біз бір күні кеңістік-уақытты иілуді үйренеміз және уақытқа саяхаттау мүмкіндігін аламыз. Бірақ біз кеңістік-уақытты болашақта ғана иілу мүмкіндігіне ие болғандықтан, одан бүгінгі күнге де, тіпті ертерекке де орала алмаймыз.

Мұндай сурет біздің болашақтан неліктен туристер ағынын бастан өткермейтінімізді жақсы түсіндіре алады. Бірақ ол әлі де көптеген парадокстарға орын қалдырады. Ғарыш кемесінде ұшып, ұшу басталмай тұрып қайту мүмкіндігі бар делік. Зымыранды ұшыру алаңында жаруға не кедергі болады және осылайша өзіңіз үшін мұндай ұшу мүмкіндігін жоққа шығарады? Басқа кем емес парадоксальды нұсқалар бар: мысалы, өткенге оралу және ата-анаңызды туылмай тұрып өлтіру. Бұған екі ықтимал шешім бар.

Бір нәрсені мен дәйекті тарихи көзқарас деп атар едім. Бұл жағдайда физикалық теңдеулердің дәйекті шешімін табуға болады - тіпті кеңістік уақыт өткенге саяхаттауға болатын дәрежеде қисық болса да. Осы тұрғыдан алғанда, егер сіз оған қайтып оралмасаңыз және ұшыру алаңын жарып жібере алмасаңыз, зымыранды өткенге саяхатқа дайындай алмайсыз. Бұл дәйекті сурет, бірақ ол біздің толық шешімді екенімізді айтады: біз өз ойымызды өзгерте алмаймыз. Бұл ерік бостандығы үшін тым көп.

Басқа шешімді мен баламалы тарих тәсілі деп атаймын. Оны физик Дэвид Дойч қолдаған және «Болашаққа оралу» фильмін жасаушылар айтқан болуы мүмкін. Бұл тәсілмен бір балама тарихта зымыран ұшырылғанға дейін болашақтан қайтару болмайды және сәйкесінше оны жару мүмкіндігі болмайды. Бірақ саяхатшы болашақтан оралғанда, ол басқа балама тарихта қалады. Онда адамзат баласы ғарыш кемесін жасау үшін керемет күш-жігер жұмсайды, бірақ Галактиканың басқа бөлігінен бастамас бұрын, ұқсас кеме пайда болады және жасалған кемені бұзады.

Дэвид Дойч физик Ричард Фейнман ұсынған тарихтың көптігі концепциясына балама тарихи көзқарасты қалайды. Оның идеясы, кванттық теория бойынша, ғаламның бірегей және бірегей тарихы жоқ.

Ғаламда барлық ықтимал оқиғалар бар, олардың әрқайсысының ықтималдық дәрежесі бар.

Таяу Шығыста тұрақты бейбітшілік орнаған оқиғаның мүмкіндігі болуы керек, бірақ мұндай оқиғаның ықтималдығы төмен.

Кейбір әңгімелерде зымырандар сияқты нысандар өткенге оралуы үшін ғарыш уақыты бұрмаланған. Бірақ әрбір оқиға қисық кеңістік-уақытты ғана емес, сонымен бірге ондағы барлық объектілерді сипаттайтын біртұтас және өзін-өзі қамтамасыз етеді. Сондықтан қайтып келе жатқан зымыран басқа балама тарихқа кіре алмайды. Ол сол әңгімеде қалады, ол өз-өзіне сәйкес болуы керек. Мен, Deutsch-тен айырмашылығы, көптеген әңгімелер идеясы балама тарихи көзқарастан гөрі дәйекті тарихи көзқарастың пайдасына жұмыс істейді деп есептеймін.

Шамасы, біз дәйекті тарихи көріністен бас тартатын жағдайда емеспіз. Дегенмен, бұл детерминизм мен ерік еркіндігі мәселелерін қарастырмауы мүмкін, егер кеңістікте уақытты макроскопиялық масштабтан тыс уақытта саяхаттау мүмкін болатындай қисық болатын оқиғалардың ықтималдығы өте аз болса. Мен мұны хронологиялық қауіпсіздік гипотезасы деп атаймын: физика заңдары макроскопиялық деңгейде уақыттың саяхатын болдырмауға арналған.

Кеңістік-уақыт өткенге баруға мүмкіндік беретіндей қисық болса, виртуалды бөлшектер жабық траекториялар бойымен қозғалатын нақты дерлік бөлшектерге айналуы мүмкін сияқты. Виртуалды бөлшектердің тығыздығы және олардың энергиясы айтарлықтай артады, бұл мұндай оқиғалардың ықтималдығы өте аз екенін білдіреді. Бұл тарихшылар үшін әлемді сақтауға тырысатын хронологиялық қорғау агенттігінің қызметіне ұқсайды. Бірақ кеңістік пен уақыттың қисаюы тақырыбы әлі қалыптасу кезеңінде. Жалпы салыстырмалылық пен кванттық теорияны біріктіруге үлкен үміт артатын M-теория деп аталатын жолдар теориясының біріктіруші формасына сәйкес, кеңістікте біз бастан кешіретін төрт өлшем емес, он бір өлшем болуы керек.

Бұдан шығатын қорытынды: осы он бір өлшемнің жетеуі біз байқамай қалатын шағын кеңістікке оралған. Екінші жағынан, қалған төрт өлшем іс жүзінде тегіс және біз кеңістік-уақыт деп атайтын нәрсені білдіреді. Егер бұл сурет дұрыс болса, онда төрт жалпақ өлшемді қалған жеті қатты қисық немесе бұрмаланған өлшемдермен байланыстыруға болады. Бұдан не шығады, біз әлі білмейміз. Бірақ мүмкіндіктер қызықты.

Қорытындылай келе мен мынаны айтайын.

Біздің заманауи концепциялар ғарышқа жылдам саяхат жасау және өткенге оралу мүмкіндігін жоққа шығармайды. Бұл үлкен логикалық мәселелерді тудыруы мүмкін, сондықтан адамдарға уақытты кері қайтаруға және ата-анасын өлтіруге жол бермейтін Хронологиялық қауіпсіздік заңы бар деп үміттенейік.

Бірақ ғылыми фантастика жанкүйерлері ренжімеу керек. М-теориясы үміт береді.

Әлемге әйгілі физик Стивен Хокингтің соңғы жұмысы, ол әрбір адамды толғандыратын ең маңызды тақырыптарды қорытындылайтын және сөйлейтін кітап-өсиет.

Адамзат аман қалады ма? Ғарышта соншалықты белсенді болуымыз керек пе? Құдай бар ма? Бұл тарихтағы ең ұлы ойшылдардың бірі оның соңғы кітабында жауап берген сұрақтардың бірнешеуі ғана.