Стивен Хокинг бол товчхондоо ертөнц юм. Стивен Хокинг “Товчхондоо ертөнц

Өө, Стивен Хокинг аль хэдийн Fantlab дээр тавигдсан. Маш гэнэтийн байсан, гэхдээ тэр энд байгаа болохоор би чимээгүй байж чадахгүй.

Эхлэхийн тулд зохиолчийн өөрийнх нь тухай товчхон хэлье: Стивен Хокинг бол хүний ​​сэтгэлийн хатуу ширүүн байдлын хамгийн тод жишээ юм. Өөрийгөө саажилттай, үг хэлэх боломжоо алдаж байна - энэ хувь тавилангаас илүү муу зүйл юу байж болох вэ? Гэвч түүний сүнс болон Титаны оюун ухаан түүний биеийн сул талыг даван туулсан. Тэд хэрхэн ялсан! Хокинг бол нэг юм хамгийн ухаантай хүмүүсодоо манай гариг ​​дээр амьдардаг. Хэрэв хэн нэгэнд сүнс нь бие махбодоос илүү чухал болохыг нотлох баримт хэрэгтэй бол энд танд нотолгоо байна. Бага зэргийн асуудал, шархлаагаа гомдоллодог хүмүүс бол таны хувьд БОДИТ асуудал, БОДИТ сул дорой байдлын жишээ юм. Үнэндээ Стивен Хокинг өөрөө гайхалтай юм. Хүн-даяанч, хүн-шахид, эр-бэлэг тэмдэг. : залбир:

Номын тухай: Би ганцхан ном уншсан (эсвэл бүх зүйл маш удаан явж байгаа тул уншсаар л байна). Энэ зүйл үнэхээр гайхалтай юм! Ямар ч гоёмсог зүйлсийн нэгэн адил энэ нь маш ховор тохиолддог. Номын гүйлгээ 7000 хувь тул жижиг хотуудын номын дэлгүүрийн лангуунаас олох бараг боломжгүй. Би энэ номыг интернетээр дамжуулан www.urss.ru вэбсайтаас захиалсан (зохицуулагчид, энэ дэлгүүр нь зөвхөн шинжлэх ухаан, шинжлэх ухаан, боловсролын ном зохиолыг түгээдэг тул та линкийг устгахгүй байхыг хүсч байна. өөр). Тоосны хүрэмтэй, гоёмсог бүрээстэй цаасан дээр хатуу хавтастай маш сайн хэвлэл (Бурхан минь, энэ нь ердийн хямд, саарал өнгийн цааснаас ямар ялгаатай вэ!). Маш сайн хэвлэх, текстийг хаана ч түрхдэггүй. Зохиогчийн бодлын чиглэлийг тодорхой харуулсан нэлээд төвөгтэй текстийг төгс нөхдөг маш сайн өнгөт зургууд. Ерөнхийдөө энэ номын хувьд шаргуу олсон зургаан зуун рубль + шуудангаар хүргэх төлбөрийг өгөх нь харамсалтай биш юм.

Текстийн хувьд энэ нь нэлээд төвөгтэй юм. Гэхдээ энэ нь зохиолч өөрийн санаа бодлыг муу илэрхийлсэн эсвэл нэр томьёо, аймшигт томьёог зүй бусаар ашигласандаа биш, харин орчин үеийн физикийн шийдвэрлэх гэж тэмцэж буй хамгийн төвөгтэй, сонирхолтой асуудлуудыг тайлбарлахыг оролдсондоо хэцүү юм. Түүний хувьд (өөрөөр хэлбэл алдартай эрдэмтний талаас) Хокинг чадах бүхнээ хийсэн, гэхдээ уншигч ч гэсэн маш их хүчин чармайлт гаргах хэрэгтэй. ерөнхий тоймзохиолч юу ярьж байгааг ойлгох.

Энэ номонд, жишээлбэл, Брайан Гриний "Дэгжин орчлон" хэмээх шинжлэх ухааны алдартай уран зохиолын өөр нэг бестселлерээс ялгаатай нь макро болон бичил ертөнцийн физик хуулиудыг санах ойг сэргээж чадах бүлэг байдаггүй. Брайан Грин уншигчдыг супер чавхдастуудын онол, тэдгээрийн орших арван нэгэн хэмжээст хэмжигдэхүүнд бэлтгэхийн тулд хагас ном зарцуулсан бол Стивен Хокинг бухыг эврээс нь барьж авахыг сонгож, хоёрдугаар бүлгээс Цаг хугацааны хэлбэрийн тухай ярьж эхлэв. , замдаа түүний шинжлэх ухааны үндсийг эргэн дурсав. Тиймээс бэлтгэлгүй хүмүүс (жишээлбэл, над шиг) заримдаа зохиолчийн үндэслэлийн утсыг алдаж болно. Гэсэн хэдий ч тэд сургуульд физикийн хичээлийг муу заасан нь үнэхээр зохиолчийн буруу гэж үү? Сургуулийн багш нарын бидэнд өгөх гэж оролдсон үндсэн ойлголтуудаас өөр зүйл энд шаардлагагүй.

Би Ник Перумовын шүтэн бишрэгчдийг баярлуулах гэж яарч байна! Хокингийн өгүүлсэн номын нэг бүлэгт байгаа олон ертөнц нь "Арван ялгааг олох" уралдаан зарласан ч гэсэн тэнд ямар харагддаг вэ) "Захиалгат"-тай маш төстэй юм. Тиймээс уран зөгнөл орчин үеийн физик онолтой ажилладаг гэж хэлж болно.

Энэ нь мэдээжийн хэрэг номын агуулгыг шавхахгүй бөгөөд Зохиогч үнэхээр гайхалтай зүйлсийн талаар ярьдаг. Жишээлбэл, цаг хугацаагаар аялах боломжийн тухай. Эсвэл маш их ярьдаг ч цөөхөн хүн мэддэг тэр "өтөнцөр"-үүдийн тухай.

Доод тал: Энэ номыг арван онооноос доош буулгахын тулд гар босдоггүй. Бидний өмнө шилдэг бүтээл, тийм ээ, физикийн салбарын шинжлэх ухааны алдартай уран зохиолын шилдэг бүтээл юм. Түүгээр ч зогсохгүй энэхүү шилдэг бүтээл нь нэг удаа (Брайан Гринийн "Дэгжин орчлон" номонд дутагдаж байгаа шиг) зохимжтой хэв маягийг хүлээн авчээ. тэмцэж байгаа хүн үүнийг унших ёстой.

Оноо: 10

Энэ ном сайн, гэхдээ нэгэн цагт шинжлэх ухааны алдартай уран зохиолд шуугиан тарьж байсан ном шиг тийм ч сайн биш " Богино өгүүллэгцаг ".

Олон том өнгөлөг зураг, нарийн төвөгтэй томъёо байхгүй, бүх зүйл хуруугаараа шууд зажилдаг. Санаанууд нь үнэхээр маш нарийн төвөгтэй бөгөөд тэдгээрийг ингэж тавь энгийн үгээрүргэлж боломжгүй ... Гэсэн хэдий ч зохиогч үүнийг хийхийг оролддог. Миний бодлоор материалыг хэт хялбарчилсан нь мэдээллийн агуулга талаасаа номонд ихээхэн хохирол учруулсан. Үнэний ёроолд бие даан хүрэхийг хүсч буй хүмүүст олон асуулт үлдсэн тул эцэст нь та нэмэлт уран зохиол худалдаж авах хэрэгтэй: Брайан Грин, Вайнберг, Пенроуз. Эйнштейний харьцангуйн онолын талаар Амфорагаас хэвлүүлсэн бүтээлүүдийг (цувралыг "Стивен Хокингийн номын сан" гэж нэрлэдэг) тусад нь дурдмаар байна.

БҮЛЭГ 5

Өнгөрсөн үеийг хамгаалах

Цаг хугацаагаар аялах боломжтой эсэх, өнгөрсөнд буцаж ирсэн өндөр хөгжилтэй соёл иргэншил үүнийг өөрчлөх чадвартай эсэх талаар

Стивен Хокингоос хойш (өмнөх бооцооны нэхэмжлэлийг хангалтгүй болгож алдсан) ерөнхий үзэл) нүцгэн өвөрмөц байдал нь хараагдсан бөгөөд сонгодог физикийн хуулиар хориглогдох ёстой гэдэгт бат итгэлтэй хэвээр байгаа бөгөөд Жон Прескилл, Кип Торн (өмнөх бооцоонд хожсон) нар нүцгэн өвөрмөц байдал нь квант таталцлын биетүүд болох нүцгэн онцгой шинж чанаруудыг далдлахгүйгээр оршин тогтнох боломжтой гэдэгт итгэдэг хэвээр байна. Бидний ажиглаж буй орчлон ертөнцөд гэж Хокинг дэвшүүлж, Прескилл / Торн дараах бооцоог хүлээн зөвшөөрсөн:

Сонгодог материйн аль ч хэлбэр буюу талбайн хавтгай орон зай-цаг хугацаанд ганц бие болж хувирах чадваргүй учраас Эйнштейний харьцангуйн ерөнхий онолын сонгодог тэгшитгэлд захирагддаг тул аливаа анхны нөхцлөөс (өөрөөр хэлбэл, анхны өгөгдлийн ямар ч нээлттэй багцаас) динамик хувьсал хэзээ ч байж чадахгүй. нүцгэн өвөрмөц байдлыг бий болгох (өнгөрсөн үеийн төгсгөлийн цэг бүхий I + -ээс тэг геодезийн бүрэн бус).

Ялагдагч нь ялагчийг хувцасаар шагнаж, нүцгэн байдлаа далдалдаг. Хувцас нь тухайн үйл явдалд тохирсон зурвас бүхий хатгамалтай байх ёстой.

Стивен В.Хокинг Жон П.Прескилл, Кип С.Торн нар
Пасадена, Калифорниа, 1997 оны 2-р сарын 5

Миний найз, хамтран ажиллагч Кип Торн, миний олон бооцоо тавьсан (одоо ч идэвхтэй) хүн бүр үүнийг хийдэг учраас физикийн нийтээр хүлээн зөвшөөрөгдсөн шугамыг дагаж мөрддөг хүмүүсийн нэг биш юм. Тиймээс тэрээр цаг хугацаагаар аялах тухай практик боломжийн талаар ярилцаж зүрхэлсэн анхны ноцтой эрдэмтэн болов.

Цаг хугацаагаар аялах тухай илэн далангүй ярих нь нарийн асуудал юм. Төсвийн мөнгийг ямар нэгэн утгагүй зүйлд хөрөнгө оруулах гэж чангаар дуудаж, эсвэл цэргийн зориулалттай судалгааг ангилах шаардлагаар та төөрөх эрсдэлтэй. Үнэхээр цаг хугацааны машинтай хүнээс бид өөрсдийгөө хэрхэн хамгаалах вэ? Эцсийн эцэст тэр түүхийг өөрөө өөрчилж, дэлхийг захирч чаддаг. Бидний цөөхөн нь физикчдийн дунд улс төрийн хувьд буруу гэж үздэг асуудлыг шийдвэрлэхэд увайгүй байдаг. Бид энэ баримтыг цаг хугацааны аяллыг шифрлэдэг техникийн нэр томъёогоор далдалдаг.

Цаг хугацаагаар аялах орчин үеийн бүх хэлэлцүүлгийн үндэс нь Эйнштейний харьцангуйн ерөнхий онол юм. Өмнөх бүлгүүдээс харахад Эйнштейний тэгшитгэлүүд нь орчлон ертөнц дэх матери, энергийн нөлөөгөөр хэрхэн нугалж, гажууддагийг тайлбарласнаар орон зай, цаг хугацааг динамик болгодог. Харьцангуйн ерөнхий онолоор хэмжигдэх хүн бүрийн хувийн цаг бугуйн цаг, Ньютоны онол эсвэл харьцангуйн тусгай онолын хавтгай орон зайн цаг хугацааны нэгэн адил үргэлж өсөх болно. Гэхдээ магадгүй орон зай цаг хугацаа маш их эргэлдэж, та оддын хөлөг онгоцонд нисч, явахаасаа өмнө буцаж ирэх боломжтой болно (Зураг 5.1).

Жишээлбэл, 4-р бүлэгт дурдсан сансрын цаг хугацааны хоолойнууд нь өтний нүхнүүд байвал түүний янз бүрийн бүс нутгийг холбосон тохиолдолд энэ нь тохиолдож болно. Гол санаа нь одны хөлөг онгоцыг өтний нүхний нэг ам руу чиглүүлж, нөгөөгөөс нь огт өөр газар, цаг хугацаанд гарч ирэх явдал юм (Зураг 5.2).

Хорхойн нүхнүүд хэрэв байгаа бол сансар огторгуй дахь хурдыг хязгаарлах асуудлыг шийдэж чадна: харьцангуйн онолын дагуу галактикийг гатлахад хэдэн арван мянган жил шаардагддаг. Харин өтний нүхээр дамжин галактикийн нөгөө тал руу нисч, оройн хоолны үеэр буцаж болно. Үүний зэрэгцээ хэрэв өтний нүх байгаа бол тэдгээрийг өнгөрсөнд байхын тулд ашиглаж болно гэдгийг харуулахад хялбар байдаг.

Тиймээс хэрэв та өөрийн нислэгээс урьдчилан сэргийлэхийн тулд жишээлбэл хөөргөх талбай дээр пуужингаа дэлбэлвэл юу болохыг бодож үзэх нь зүйтэй юм. Энэ бол алдарт парадоксын нэг хувилбар юм: Хэрэв та цаг хугацаагаар аялж, аавыгаа жирэмслэхээс өмнө өөрийн өвөөг алвал юу болох вэ (Зураг 5.3)?

Мэдээжийн хэрэг, бид өнгөрсөн хугацаанд та хүссэн зүйлээ хийж чадна гэж үзвэл л парадокс гарч ирнэ. Энэ ном нь чөлөөт хүсэл зоригийн тухай философийн хэлэлцүүлгийн газар биш юм. Үүний оронд бид физикийн хуулиуд нь сансрын хөлөг шиг макроскоп бие өнгөрсөн рүүгээ буцаж очихын тулд сансрын цагийг эргүүлэх боломжийг олгодог эсэх дээр анхаарлаа хандуулах болно. Эйнштейний онолоор бол сансрын хөлөг үргэлж орон зайн гэрлийн орон нутгийн хурдаас бага хурдтай хөдөлж, цаг хугацааны ертөнц гэгдэх шугамыг дагадаг. Энэ нь асуултыг дахин боловсруулах боломжийг танд олгоно техникийн нэр томъёо: орон зай-цагт битүү цагтай төстэй муруйнууд, өөрөөр хэлбэл эхлэл цэг рүүгээ дахин дахин буцаж ирдэг муруйнууд байж болох уу? Би ийм замналыг "түр зуурын" гэж нэрлэх болно NS mi гогцоонууд ".

Та гурван түвшинд тавьсан асуултын хариултыг хайж болно. Эхнийх нь Эйнштейний харьцангуйн ерөнхий онолын түвшин бөгөөд энэ нь орчлон ертөнц ямар ч эргэлзээгүйгээр тодорхой тодорхойлогдсон түүхтэй гэсэн үг юм. Энэхүү сонгодог онолын хувьд бидэнд бүрэн дүр зураг бий. Гэсэн хэдий ч бидний харж байгаагаар ийм онол бүрэн үнэн зөв байж чадахгүй, учир нь ажиглалтын дагуу матер нь тодорхойгүй байдал, квант хэлбэлзлийн нөлөөнд автдаг.

Тиймээс хагас сонгодог онолын хувьд цаг хугацаагаар аялах тухай асуултыг хоёрдугаар түвшинд тавьж болно. Одоо бид тодорхойгүй байдал, квант хэлбэлзэлтэй квант онолын дагуу материйн зан төлөвийг авч үздэг боловч орон зай-цаг хугацааг сайн тодорхойлсон бөгөөд сонгодог гэж үздэг. Энэ зураг тийм ч бүрэн гүйцэд биш ч ядаж яаж үргэлжлүүлэх талаар тодорхой ойлголт өгдөг.

Эцэст нь, таталцлын бүрэн квант онолын байр сууринаас хандах хандлага байдаг, энэ нь ямар ч байсан. Зөвхөн матери төдийгүй цаг хугацаа, орон зай өөрөө тодорхойгүй, хэлбэлзэлтэй байдаг энэ онолд цаг хугацаагаар аялах боломжийн тухай асуудлыг хэрхэн хөндөх нь бүр тодорхойгүй байна. Сансрын цаг бараг сонгодог, хоёрдмол утгагүй байдаг бүс нутгийн хүмүүсээс хэмжилтээ тайлбарлахыг хүсэх нь хамгийн сайн арга юм. Тэдэнд цаг хугацааны аялал хүчтэй таталцал, квантын хэлбэлзэл ихтэй бүс нутагт болдог юм шиг санагдах болов уу?

Сонгодог онолоос эхэлцгээе: харьцангуйн тусгай онолын хавтгай орон зай (таталцалгүй) нь цаг хугацаагаар аялахыг зөвшөөрдөггүй бөгөөд энэ нь анх судалж байсан орон зай-цаг хугацааны муруй хувилбаруудад боломжгүй юм. 1949 онд алдарт Годелийн теоремыг нотолсон Курт Годел эргэдэг матераар бүрэн дүүрсэн орчлон дахь орон зай цаг хугацаатай болохыг олж мэдээд Эйнштейн үнэхээр цочирдсон. цагтцэг бүрт th гогцоо (Зураг 5.4).

Годелийн шийдэл нь сансар судлалын тогтмолыг нэвтрүүлэх шаардлагатай байсан бөгөөд энэ нь бодит байдал дээр байхгүй байж болох ч хожим нь ижил төстэй шийдлүүд сансар судлалын тогтмолгүй олдсон. Ялангуяа сансар огторгуйн хоёр утас бие биенийхээ хажуугаар өндөр хурдтайгаар нүүх нь сонирхолтой байдаг.

Сансар огторгуйн утсыг утсан онолын үндсэн объектуудтай андуурч болохгүй, тэдгээртэй огт хамааралгүй. Ийм объектууд нь өргөтгөлтэй байдаг, гэхдээ тэр үед жижиг хөндлөн огтлолтой байдаг. Тэдний оршин тогтнохыг энгийн бөөмсийн зарим онолд урьдчилан таамагласан байдаг. Сансар огторгуйн нэг хэлхээний гаднах орон зай нь хавтгай юм. Гэсэн хэдий ч энэ хавтгай орон зай нь шаантаг хэлбэртэй ховилтой бөгөөд орой нь яг утсан дээр байрладаг. Энэ нь конус шиг харагдаж байна: ав том тойрогцааснаас гаргаж аваад, дээрээс нь тойргийн төвд байрладаг бялуутай төстэй хэсгийг хайчилж ав. Зүссэн хэсгийг салгасны дараа үлдсэн хэсэгт зүсэлтийн ирмэгийг наа - та конус авах болно. Энэ нь сансар огторгуйн хэлхээ орших орон зай-цаг хугацааг дүрсэлдэг (Зураг 5.5).

Конусын гадаргуу нь бидний эхлүүлсэн хавтгай цаас (устгагдсан хэсгийг хассан) тул дээд хэсгээс бусад нь хавтгай гэж үзэж болохыг анхаарна уу. Оройн хэсэгт муруйлт байгаа нь түүний эргэн тойронд дүрслэгдсэн тойрог нь анхны дугуй цаасан дээрх төвөөс ижил зайд байгаа тойргуудаас богино урттай байдаг тул илрүүлж болно. Өөрөөр хэлбэл, оройг тойрсон тойрог нь хавтгай орон зайд ижил радиустай тойрогтой харьцуулахад богино байх ёстой бөгөөд энэ нь алга болсон секторын улмаас байх ёстой (Зураг 5.6).

Үүний нэгэн адил хавтгай орон зай-цагаас хасагдсан сектор нь сансар огторгуйн утсыг тойрсон тойргийг богиносгодог боловч түүний дагуух цаг хугацаа, зайд нөлөөлдөггүй. Энэ нь бие даасан сансрын хэлхээний эргэн тойрон дахь орон зай-цаг хугацаа нь цаг хугацааг агуулдаггүй гэсэн үг юм NS x гогцоонууд, тиймээс өнгөрсөн рүү аялах боломжгүй. Гэсэн хэдий ч, хэрэв эхнийхтэй харьцуулахад хөдөлдөг хоёр дахь сансрын утас байвал түүний цаг хугацааны чиглэл нь эхнийх нь цаг хугацаа, орон зайн өөрчлөлтүүдийн хослол байх болно. Энэ нь хоёр дахь утсаар таслагдсан сектор нь эхний утсаар хөдөлж буй ажиглагчийн хувьд орон зай, цаг хугацааны интервалын аль алиныг нь богиносгодог гэсэн үг юм (Зураг 5.7). Хэрэв утаснууд хоорондоо харьцангуй гэрлийн хурдаар хөдөлж байвал хоёр утсыг гатлах хугацаа багасч, та эхлэхээсээ өмнө буцаж ирдэг. Өөрөөр хэлбэл, түр зуурынх байдаг NSӨнгөрсөн рүү аялах боломжтой гогцоонууд.

Сансар огторгуйн утаснууд нь эерэг энергийн нягтралтай бодис агуулдаг бөгөөд энэ нь өнөө үед мэдэгдэж байгаа физиктэй нийцдэг. Гэсэн хэдий ч түр зуурын байдлыг бий болгодог орон зайн мушгиралт NS e гогцоонууд, орон зайн хязгааргүй, цаг хугацааны хязгааргүй өнгөрсөн хүртэл сунадаг. Тиймээс орон зай-цаг хугацааны ийм бүтэц нь бүтээн байгуулалтаараа цаг хугацаагаар аялах боломжийг олгодог. Манай орчлон ертөнц ийм гажуудлаар зохицсон гэж үзэх ямар ч шалтгаан байхгүй, ирээдүйд зочдод ирэх найдвартай нотолгоо бидэнд алга. (Би нисдэг биетүүд ирээдүйгээс ирдэг гэсэн хуйвалдааны онолыг тооцдоггүй, засгийн газар үүнийг мэддэг ч үнэнийг нууж байна. NS x гогцоонууд нь алс холын үед, бүр тодруулбал, орон зай-цаг хугацааны зарим гадаргуугийн хувьд урьд өмнө байгаагүй, би үүнийг тэмдэглэх болно. С... Асуулт: Өндөр хөгжилтэй соёл иргэншил цаг хугацааны машин бүтээж чадах уу? Энэ нь ирээдүйд орон зай-цаг хугацааг өөрчилж чадах уу С(гадаргуу дээр Сдиаграмм дээр) гогцоонууд нь зөвхөн эцсийн хэмжээтэй хэсэгт харагдахын тулд? Соёл иргэншил хэчнээн өндөр хөгжилтэй байсан ч ертөнцийн хязгаарлагдмал хэсгийг л захирч чаддаг юм шиг санагддаг учраас би хязгаарлагдмал бүс нутгийн тухай ярьж байна. Шинжлэх ухаанд асуудлыг зөв томъёолно гэдэг нь түүнийг шийдвэрлэх түлхүүрийг олох гэсэн утгатай бөгөөд бидний авч үзэж буй хэрэг үүний сайн жишээ юм. Хязгаарлагдмал цаг хугацааны машиныг тодорхойлохын тулд би хуучин бүтээлүүдийнхээ нэг рүү хандлаа. Цаг хугацаа байдаг орон зай-цаг хугацааны тодорхой бүсэд цаг хугацаагаар аялах боломжтой NS e гогцоонууд, өөрөөр хэлбэл, орон зай-цаг хугацааны муруйлтаас болж анхны газар, цаг хугацаа руугаа буцаж чаддаг хөдөлгөөний дэд хурдтай траекторууд. Би үүнийг алс холын үед таамаглаж байсан болохоор NS x ямар ч гогцоо байгаагүй, тэнд миний "цаг хугацааны аялалын давхрага" гэж нэрлэдэг зүйл байх ёстой - цагийг агуулсан хэсгийг тусгаарлах хил NS e гогцоонууд, тэдгээр нь байхгүй газраас (Зураг 5.8).

Цаг хугацаагаар аялах тэнгэрийн хаяа нь хар нүхний давхрагатай нэлээд төстэй юм. Сүүлийнх нь хар нүхнээс гарах өчүүхэн төдий ч дутмаг гэрлийн туяанаас бүрддэг бол цаг хугацааны аяллын давхрагыг өөртэйгээ уулзах дөхсөн цацрагууд тогтоодог. Цаашилбал, би хязгаарлагдмал хэмжээтэй газар нутгаас ялгарах гэрлийн туяанаас үүссэн цаг хугацааны машины шалгуур гэж нэрлэгддэг хязгаарлагдмал бий болсон тэнгэрийн хаяа байгаа эсэхийг авч үзэх болно. Өөрөөр хэлбэл, тэдгээр нь хязгааргүй эсвэл онцгой байдлаас үүсэхгүй, харин зөвхөн цаг хугацаа агуулсан хязгаарлагдмал бүс нутгаас гаралтай байх ёстой. цагтгогцоо, бидний өндөр хөгжилтэй соёл иргэншил бий болгож чадна гэж таамаглаж буй бүс нутаг.

Цагийн машины ийм шалгуурыг баталснаар Рожер Пенроуз бид хоёрын өвөрмөц байдал, хар нүхийг судлах аргуудыг ашиглах сайхан боломж гарч ирж байна. Эйнштейний тэгшитгэлийг ашиглаагүй ч гэсэн би ерөнхийдөө хязгаарлагдмал бий болсон тэнгэрийн хаяанд өөр хоорондоо таарсан гэрлийн туяаг агуулж, нэг цэг рүү дахин дахин буцаж ирсээр байгааг харуулж чадна. Тойрог хийх тусам гэрэл улам бүр цэнхэр шилжилтийг мэдэрч, зураг улам бүр цэнхэр, цэнхэр болж хувирна. Цацрагийн долгионы овойлтууд бие биедээ улам ойртож эхлэх бөгөөд гэрлийн буцаж ирэх интервалууд улам бүр богиносох болно. Үнэн хэрэгтээ гэрлийн бөөмс нь хязгаарлагдмал мужид тойрог зүсэж, муруйлтын цорын ганц цэгт хүрэхгүй ч гэсэн цаг тухайд нь харахад хязгаарлагдмал түүхтэй байх болно.

Хязгаарлагдмал хугацаанд гэрлийн бөөм түүхээ шавхах нь ач холбогдолгүй мэт санагдаж магадгүй юм. Гэхдээ би мөн дэлхийн шугамууд оршин тогтнох боломжийг баталж чадна, түүний дагуух хөдөлгөөний хурд нь гэрлийн хурдаас бага, үргэлжлэх хугацаа нь хязгаарлагдмал байдаг. Эдгээр нь тэнгэрийн хаяа дахь хязгаарлагдмал бүсэд баригдаж, хязгаарлагдмал хугацаанд гэрлийн хурдад хүрэх хүртлээ илүү хурдан, хурдан эргэлддэг ажиглагчдын түүх байж болно. Тиймээс хэрэв үзэсгэлэнтэй харь гарагийн нисдэг таваг таныг цагийн машиндаа урьвал болгоомжтой байгаарай. Хязгаарлагдмал үргэлжлэх хугацаатай түүхийг давтах урхинд та унаж болно (Зураг 5.9).

Эдгээр үр дүн нь Эйнштейний тэгшитгэлээс хамаардаггүй, харин зөвхөн цагийг олж авахын тулд орон зайг хэрхэн эргүүлж байгаагаас хамаарна. ОТөгсгөлийн хэсэгт 1-р гогцоо. Гэсэн хэдий ч өндөр хөгжилтэй соёл иргэншил ямар материалаар хязгаарлагдмал хэмжээтэй цаг хугацааны машин барьж чадах вэ? Дээр дурдсан сансрын хэлхээний орон-цаг хугацааны хувьд эерэг энергийн нягтрал хаа сайгүй байж болох уу? Сансар огторгуйн утас нь түр зуурын гэсэн миний шаардлагыг хангахгүй байна NS e гогцоонууд зөвхөн төгсгөлийн хэсэгт гарч ирэв. Гэхдээ энэ нь зөвхөн утаснууд нь хязгааргүй урттай байдагтай холбоотой гэж бодох болно. Хаа сайгүй эерэг энергитэй сансар огторгуйн утаснуудын хязгаарлагдмал гогцоог ашиглан хязгаарлагдмал цаг хугацааны машин бүтээнэ гэж хэн нэгэн найдаж байгаа байх. Кип шиг цаг хугацааг буцаахыг хүсдэг хүмүүсийн урмыг хугалах нь харамсалтай боловч үүнийг хаа сайгүй эерэг энергийн нягтралтайгаар хийх боломжгүй юм. Хязгаарлагдмал цагийн машин бүтээхэд сөрөг энерги хэрэгтэй гэдгийг би баталж чадна.

Сонгодог онолд энергийн нягтрал үргэлж эерэг байдаг тул энэ түвшинд хязгаарлагдмал цаг хугацааны машин байхыг үгүйсгэдэг. Гэвч нөхцөл байдал хагас сонгодог онолд өөрчлөгдөж, материйн зан төлөвийг квант онолын дагуу авч үздэг бөгөөд орон зай-цаг хугацааг сайн тодорхойлсон сонгодог гэж үздэг. Бидний харж байгаагаар квант онолын тодорхойгүй байдлын зарчим нь хоосон орон зайд ч гэсэн орон зай үргэлж дээш доош хэлбэлзэж, хязгааргүй эрчим хүчний нягтралтай байдаг гэсэн үг юм. Эцсийн эцэст, бид зөвхөн хязгааргүй утгыг хасаж байж л Орчлон ертөнцөд ажиглагддаг хязгаарлагдмал эрчим хүчний нягтралыг олж авдаг. Энэ хасалт нь ядаж орон нутгийн хэмжээнд сөрөг энергийн нягтралыг өгч чадна. Хавтгай орон зайд ч гэсэн энергийн нягтрал нь орон нутгийн хувьд сөрөг байдаг квант төлөвийг олж болно нийт эрчим хүчэерэг. Эдгээр сөрөг утгууд нь эцсийн цаг хугацааны машин гарч ирэхийн тулд огторгуйн цаг хугацааны гажуудал үүсгэдэг үү? Тэд үүнд хүргэх ёстой юм шиг байна. 4-р бүлгээс харахад квантын хэлбэлзэл гэдэг нь хоосон мэт санагдах орон зайг хос виртуал бөөмсөөр дүүргэж, хамтдаа гарч ирж, тархаж, дараа нь дахин нэгдэж, бие биенээ устгадаг гэсэн үг юм (Зураг 5.10). Виртуал хосын элементүүдийн нэг нь эерэг энергитэй, нөгөө нь сөрөг энергитэй байх болно. Хар нүх байгаа үед сөрөг энергитэй бөөмс түүн дээр унаж, эерэг энергитэй бөөм нь хар нүхнээс эерэг энергийг зөөвөрлөх цацраг мэт харагдах болно. Сөрөг энергитэй бөөмс нь хар нүхэнд унаснаар түүний масс буурч, ууршилт удааширч, тэнгэрийн хаяаны хэмжээ багасна (Зураг 5.11).

Эерэг энергийн нягтралтай энгийн бодис нь таталцлын хүчийг бий болгож, орон зай-цаг хугацааг нугалж, туяа нь бие бие рүүгээ эргэдэг, яг л 2-р бүлгийн резинэн хуудсан дээрх бөмбөг жижиг бөмбөгийг үргэлж өөр рүүгээ ороож, хэзээ ч холддоггүй.

Үүнээс үзэхэд хар нүхний давхрагын талбай цаг хугацаа өнгөрөх тусам нэмэгдэж, хэзээ ч багасдаггүй. Хар нүхний давхрага буурахын тулд тэнгэрийн хаяанд байгаа энергийн нягтрал сөрөг байх ёстой бөгөөд орон зай-цаг хугацаа нь гэрлийн цацрагийг ялгахад хүргэх ёстой. Үүнийг би охиноо төрсний дараахан нэг өдөр орондоо орохдоо ойлгосон. Яг хэдэн удаа байсныг би хэлэхгүй, гэхдээ би аль хэдийн ач хүүтэй болсон.

Хар нүхний ууршилт нь квант түвшинд энергийн нягтрал заримдаа сөрөг байж, цаг хугацааны машин бүтээхэд шаардагдах орон зайн цагийг эргүүлж чаддаг болохыг харуулж байна. Иймээс хөгжлийн ийм өндөр шатанд байгаа соёл иргэншлийг төсөөлж болно, тэр нь хангалттай том сөрөг энергийн нягтралд хүрч, макроскопийн объектуудад тохирох цаг хугацааны машиныг олж авах боломжтой. сансрын хөлөг... Гэсэн хэдий ч зүгээр л хөдөлж буй гэрлийн туяанаас үүссэн хар нүхний давхрага болон тойрог хэлбэрээр эргэлддэг хаалттай гэрлийн цацраг агуулсан цаг хугацааны машин дахь тэнгэрийн хаяа хоёрын хооронд мэдэгдэхүйц ялгаа бий. Виртуал бөөмс ийм хаалттай замаар үе үе хөдөлж, үндсэн төлөвийн энергийг нэг цэгт хүргэдэг. Тиймээс тэнгэрийн хаяанд, өөрөөр хэлбэл, цаг хугацааны машины хил дээр буюу өнгөрсөн рүү аялж болох бүс нутагт эрчим хүчний нягтрал хязгааргүй байх болно гэж хүлээх хэрэгтэй. Энэ нь хэд хэдэн онцгой тохиолдлуудад нарийн тооцоололоор нотлогддог бөгөөд энэ нь тодорхой шийдлийг олж авахад хангалттай хялбар байдаг. Тэнгэрийн хаяаг гатлан ​​цаг хугацааны машин руу орохыг оролдсон хүн эсвэл сансрын датчик цацрагийн хөшигөөр бүрэн устах болно (Зураг 5.12). Тэгэхээр цаг хугацааны аялалын ирээдүй үнэхээр баргар харагдаж байна (эсвэл би "сохлохгүй тод" гэж хэлэх ёстой юу?).

Бодисын энергийн нягтрал нь түүний байгаа төлөв байдлаас хамаардаг тул магадгүй өндөр хөгжилтэй соёл иргэншил цаг хугацааны машины хил дээрх энергийн нягтралыг хязгаартай болгож, "хөлдөх" эсвэл эргэн тойрон хөдөлж буй виртуал бөөмсийг арилгах боломжтой байх болно. хаалттай гогцоонд. Гэсэн хэдий ч ийм цаг хугацааны машин тогтвортой байх баталгаа байхгүй: өчүүхэн төдий эвдрэл, жишээлбэл, хэн нэгэн цаг хугацааны машин руу орохоор тэнгэрийн хаяаг гаталж, виртуал бөөмсийн эргэлтийг эхлүүлж, аянга шатаах шалтгаан болдог. Физикчид энэ асуултыг үл тоомсорлон тохуурхахаас айхгүйгээр чөлөөтэй ярилцах ёстой. Цаг хугацаагаар аялах боломжгүй гэдэг нь тодорхой болсон ч яагаад боломжгүй гэдгийг бид ойлгох болно, энэ нь чухал юм.

Хэлэлцэж буй асуултад тодорхой хариулахын тулд бид зөвхөн материаллаг талбаруудын төдийгүй орон зай цаг хугацааны квант хэлбэлзлийг авч үзэх ёстой. Энэ нь гэрлийн цацрагийн зам, ерөнхийдөө он цагийн дарааллын зарчмыг бүдгэрүүлэхэд хүргэнэ гэж найдаж болно. Үнэн хэрэгтээ хар нүхний цацрагийг орон зай-цаг хугацааны квант хэлбэлзлээс үүдэлтэй алдагдал гэж үзэж болох бөгөөд энэ нь тэнгэрийн хаяаг нарийн тодорхойлоогүй байгааг харуулж байна. Бидэнд квантын таталцлын тухай бэлэн онол хараахан гараагүй байгаа тул орон зай цаг хугацааны хэлбэлзлийн нөлөө ямар байх ёстойг хэлэхэд хэцүү. Гэсэн хэдий ч бид 3-р бүлэгт тайлбарласан Фейнманы түүхийн нийлбэрээс зарим санааг олж авна гэж найдаж болно.

Түүх бүр нь материаллаг талбар бүхий муруй орон-цаг байх болно. Бид зөвхөн зарим тэгшитгэлийг хангадаг түүхийг биш бүх боломжит түүхийг нэгтгэн дүгнэх гэж байгаа тул нийлбэрт тухайн цаг хугацаанд буцаж очих хангалттай мушгисан орон зай-цагуудыг багтаах ёстой (Зураг 5.13). Дараа нь асуулт гарч ирнэ: яагаад ийм аялал хаа сайгүй тохиолддоггүй вэ? Хариулт нь цаг хугацааны аялал нь үнэндээ микроскопийн масштабаар явагддаг боловч бид үүнийг анзаардаггүй. Хэрэв бид Фейнманы өгүүллэгүүдийг нэгтгэн дүгнэх санааг нэг бөөмд хэрэглэвэл гэрлээс илүү хурдан хөдөлдөг, тэр байтугай цаг хугацаа руу буцдаг түүхийг оруулах ёстой. Тэр дундаа бөөмс цаг хугацаа, орон зайд битүү гогцоонд эргэлдэж эргэлддэг түүхүүд байх болно. Сурвалжлагч нэг өдөр дахин дахин амьдардаг "Groundhog Day" киноны нэгэн адил (Зураг 5. 14).

Ийм хаалттай түүхтэй бөөмсийг хурдасгуурт ажиглах боломжгүй. Гэсэн хэдий ч тэдгээрийн гаж нөлөөг хэд хэдэн туршилтын үр нөлөөг ажиглах замаар хэмжиж болно. Нэг нь устөрөгчийн атомаас ялгарах цацрагийн бага зэрэг шилжилт бөгөөд энэ нь электронууд хаалттай гогцоонд хөдөлж байгаагаас үүсдэг. Нөгөө нь, параллель металл ялтсуудын хоорондох бага хүч бөгөөд тэдгээрийн хооронд гаднах бүс нутгуудаас арай бага хаалттай гогцоо байдаг тул Касимир эффектийн өөр нэг ижил төстэй тайлбар юм. Тиймээс, гогцоонд хаалттай түүхүүд байгаа нь туршилтаар батлагдсан (Зураг 5.15).

Ийм гогцоотой бөөмийн түүхүүд нь хавтгай орон зай шиг өөрчлөгдөөгүй дэвсгэр дээр ч үүсдэг тул огторгуйн цаг хугацааны муруйлттай ямар нэгэн холбоотой эсэх нь маргаантай байдаг. Гэхдээ дотор өнгөрсөн жилФизик үзэгдлүүд ихэвчлэн адилхан зөв хос тайлбартай байдгийг бид олж мэдсэн. Бөөмс нь өөрчлөгдөөгүй дэвсгэрийн эсрэг хаалттай гогцоонд хөдөлдөг, эсвэл хөдөлгөөнгүй хэвээр үлддэг, харин орон зай-цаг хугацаа нь тэдний эргэн тойронд хэлбэлздэг гэж хэлж болно. Энэ нь эхлээд бөөмийн траекторийг, дараа нь муруй орон-цаг хугацааны нийлбэрийг гаргах уу, эсвэл эсрэгээр нь нэгтгэхийг хүсч байна уу?

Тиймээс квант онол нь микроскопийн масштабаар цаг хугацаагаар аялахыг зөвшөөрдөг бололтой. Гэвч цаг хугацаа руу буцах, өвөөгөө алах гэх мэт шинжлэх ухааны уран зөгнөлийн зорилгоор энэ нь ашиггүй юм. Иймээс асуулт хэвээр байна: түүхийг нэгтгэн дүгнэвэл макроскопийн цаг хугацааны гогцоо бүхий орон зай-цагт магадлал хамгийн дээд хэмжээнд хүрч чадах уу?

Энэ асуудлыг материаллаг талбаруудын түүхийн нийлбэрийг цаг хугацааны гогцоог зөвшөөрөхөд ойртож буй орон зай-цаг хугацааны дарааллаар авч үзэх замаар судалж болно. Ийм цаг үед үүнийг хүлээх нь зүйн хэрэг байх аБи давталт анх удаа гарч байна, ямар нэг чухал зүйл болох гэж байна. Тэгээд ийм зүйл болсон энгийн жишээБи өөрийн оюутан Майкл Кэссидитэй хамт сурч байсан.

Бидний судалсан орон зай-цаг хугацаа нь Эйнштейний орчлон гэж нэрлэгддэг орон зай-цагтай нягт холбоотой байсан бөгөөд Эйнштэйн орчлон ертөнц цаг хугацааны хувьд статик, өөрчлөгддөггүй, тэлэх эсвэл хумигддаггүй (1-р бүлгийг үз). .. Эйнштейний орчлонд цаг хугацаа эцэс төгсгөлгүй өнгөрсөн үеэс төгсгөлгүй ирээдүй рүү шилждэг. Гэхдээ орон зайн хэмжээсүүд нь дэлхийн гадаргуу шиг хязгаарлагдмал бөгөөд өөр дээрээ хаалттай, гэхдээ зөвхөн нэг хэмжээсийн тоогоор л нэмэгддэг. Ийм орон зай-цаг хугацааг цилиндр хэлбэрээр дүрсэлж болох бөгөөд түүний уртааш тэнхлэг нь цаг хугацаа, хэсэг нь гурван хэмжээст орон зай байх болно (Зураг 5.16).

Эйнштейний орчлон ертөнц тэлэхгүй байгаа тул бидний амьдарч буй орчлон ертөнцтэй тохирохгүй байна. Гэсэн хэдий ч, энэ нь түүхийг нэгтгэн дүгнэхэд хангалттай энгийн тул цаг хугацаагаар аялах тухай ярилцахад тохиромжтой хүрээ юм. Цаг хугацаагаар аялах тухай түр зуур мартаж, тэнхлэгийг тойрон эргэдэг Эйнштейний орчлон дахь бодисыг авч үзье. Хэрэв та энэ тэнхлэгт өөрийгөө олж авбал та хүүхдийн тойруулгын төвд зогсож байгаа мэт сансар огторгуйн ижил цэг дээр үлдэх болно. Гэхдээ тэнхлэгийн хажуу талд байрлах тул та түүний эргэн тойронд орон зайд шилжих болно. Тэнхлэгээс хол байх тусам таны хөдөлгөөн илүү хурдан болно (зураг 5.17). Тиймээс хэрэв сансар огторгуйд хязгааргүй бол тэнхлэгээс хангалттай хол байгаа цэгүүд хэт гэрэлтэх хурдаар эргэлддэг. Гэхдээ Эйнштейний орчлон ертөнц орон зайн хэмжээсүүдээр хязгаарлагдмал байдаг тул түүний ямар ч хэсэг гэрлээс илүү хурдан эргэхгүй чухал эргэлтийн хурд байдаг.

Одоо Эйнштейний эргэдэг орчлон дахь бөөмийн түүхийн нийлбэрийг авч үзье. Эргэлтийн хөдөлгөөн удаашралтай үед бөөмс тодорхой хэмжээний энерги авахын тулд олон зам туулах боломжтой. Тиймээс ийм дэвсгэрийн эсрэг бүх бөөмийн түүхийн нийлбэр нь том далайцыг өгдөг. Энэ нь муруй орон-цаг хугацааны бүх түүхийг нэгтгэн үзэхэд ийм дэвсгэрийн магадлал өндөр байх болно гэсэн үг юм, өөрөөр хэлбэл энэ нь илүү магадлалтай түүхүүдийн нэг юм. Гэсэн хэдий ч Эйнштейний орчлон ертөнцийн эргэлтийн хурд эгзэгтэй цэгт ойртож, түүний гаднах хэсгүүдийн хөдөлгөөний хурд нь гэрлийн хурд руу чиглэдэг тул энэ нь хэвээр байна. цорын ганц арга замЭнэ нь зөвшөөрөгдөх зүйл юм болон m нь орчлон ертөнцийн ирмэг дэх сонгодог бөөмс, тухайлбал гэрлийн хурдаар хөдөлгөөн. Энэ нь бөөмийн түүхийн нийлбэр бага байх бөгөөд энэ нь орон зай-цаг хугацааны магадлалыг илтгэнэ гэсэн үг юм. NSБүх муруй сансрын цаг хугацааны түүхэнд нэгтгэсэн x дэвсгэр нь бага байх болно. Өөрөөр хэлбэл, тэд хамгийн бага магадлалтай байх болно.

Гэхдээ цаг хугацаагаар аялах, цаг хугацаагаар аялах нь ямар холбоотой вэ? NS m гогцоонд Эйнштейний эргэдэг орчлон ертөнцүүд байдаг уу? Хариулт нь эдгээр нь цаг хугацааны гогцоо хийх боломжтой бусад дэвсгэртэй математикийн хувьд тэнцүү юм. Эдгээр бусад суурь нь орон зайн хоёр чиглэлд өргөжиж буй орчлон ертөнц юм. Ийм орчлон ертөнцүүд үе үе байдаг гурав дахь хэмжээст чиглэлд тэлэхгүй. Өөрөөр хэлбэл, хэрэв та энэ чиглэлд тодорхой зайд явбал хаанаас эхэлсэн бэ гэдгээ олж харах болно. Гэсэн хэдий ч тойрог бүрийг тэр чиглэлд чиглүүлэх тусам эхний болон хоёр дахь чиглэлд таны хурд нэмэгдэх болно (Зураг 5.18).

Хэрэв хурдатгал бага бол цаг хугацаа NS x гогцоо байхгүй байна. Гэсэн хэдий ч бүх арын дэвсгэрийн дарааллыг авч үзье b Оилүү их хурдны өсөлт. Цагийн гогцоо нь хурдатгалын тодорхой чухал утгад гарч ирдэг. Энэхүү чухал хурдатгал нь Эйнштейний орчлон ертөнцийн эргэлтийн чухал хурдтай тохирч байгаа нь гайхмаар зүйл биш юм. Эдгээр хоёр дэвсгэр дээр түүхийн нийлбэрийг тооцоолох нь математикийн хувьд тэнцүү тул цаг хугацааны гогцоог олж авахад шаардагдах муруйлт руу ойртох тусам ийм дэвсгэрийн магадлал тэг болох хандлагатай байна гэж дүгнэж болно. Өөрөөр хэлбэл, цаг хугацааны машинд хангалттай хазайх магадлал тэг байна. Энэ нь миний он цагийн хэлхээсийг хамгаалах таамаглал гэж нэрлэдэг зүйлийг баталж байна: физикийн хуулиуд нь макроскопийн объектуудыг цаг хугацаанд нь хөдөлгөхгүй байхаар зохион бүтээгдсэн байдаг.

Хэдийгээр түр зуурынх NSХэрэв түүхийг нэгтгэн дүгнэхэд гогцоо хийхийг зөвшөөрдөг бол тэдгээрийн магадлал маш бага байна. Дээр дурдсан хоёрдмол байдлын харилцаан дээр үндэслэн би Кип Торныг цаг хугацаагаар аялж, өвөөгөө хөнөөх магадлалыг тооцоолсон: энэ нь нэг их наяд их наяд триллион их наядаас нэгээс арав хүрэхгүй байсан.

Энэ бол гайхалтай бага магадлал боловч Кипийн зургийг анхааралтай ажиглавал захын эргэн тойронд бага зэрэг манан байгааг анзаарах болно. Энэ нь ирээдүйн зарим нэг луйварчин өнгөрсөн үе рүү аялж, өвөөг нь хөнөөх магадлал бага байгаатай тохирч байгаа тул Кип энд үнэхээр алга.

Мөрийтэй тоглоомчдын хувьд Кип бид хоёр иймэрхүү гаж үзэгдэл дээр мөрийцмөөр байна. Гэсэн хэдий ч асуудал нь бид ижил үзэл бодолтой байгаа тул үүнийг хийж чадахгүй байгаа явдал юм. Тэгээд би өөр хүнтэй мөрий тавихгүй. Цаг хугацаагаар аялах боломжтой гэдгийг мэдсээр байж тэр ирээдүйн харь гарагийн хүн болж хувирвал яах вэ?

Цаг хугацаагаар аялах бодит байдлыг бүдгэрүүлэхийн тулд засгийн газрын захиалгаар энэ бүлгийг бичсэн гэж та бодож байсан уу? Магадгүй таны зөв байх.

Дэлхийн шугам бол дөрвөн хэмжээст орон зай-цаг хугацааны зам юм. Цаг хугацааны ертөнцийн шугамууд нь орон зай дахь хөдөлгөөнийг байгалийн урагшлах хөдөлгөөнтэй хослуулдаг. Зөвхөн ийм шугамын дагуу материаллаг объектууд дагаж болно.

Төгсгөл - хязгаарлагдмал хэмжээстэй байх.

Үзэл санааны зоримог байдлаараа төдийгүй илэрхийлэлийн тод, ухаалаг байдлаараа алдартай өнөө үеийн хамгийн шилдэг эрдэмтдийн нэг Хокинг биднийг үнэн бодит байдлаас илүү хачирхалтай мэт санагдах судалгааны тэргүүн эгнээнд аваачдаг. орчлон ертөнцийг удирддаг зарчмуудыг энгийн үгээр тайлбарла.

Бөөмс, мембран, утаснууд арван нэгэн хэмжээстээр хөдөлж, хар нүхнүүд ууршдаг, бидний орчлон ертөнцийн ургасан сансрын үр нь бяцхан самар байсан гайхамшигт ертөнцөөр аялах энэхүү гайхамшигт өнгөт зургууд нь бидний хувьд чухал үе болж өгдөг.

Стивен Хокинг
Товчхондоо ертөнц

Өмнөх үг

Би "Цаг хугацааны товч түүх" хэмээх шинжлэх ухааны алдартай номоо ийм амжилттай болно гэж бодсонгүй. Энэ нь Лондонгийн Sunday Times-ын бестселлерүүдийн жагсаалтад дөрвөн жил гаруй үргэлжилсэн нь бусад номноос илүү удаан үргэлжилсэн нь шинжлэх ухааны нийтлэлийн хувьд гайхмаар зүйл юм, учир нь тэдгээр нь ихэвчлэн тийм ч хурдан зарагддаггүй. Дараа нь хүмүүс хэзээ үргэлжлүүлэхийг хүлээж байна гэж асууж эхлэв. Эсэргүүцлээ, "Богино түүхийн үргэлжлэл", "Бага зэрэг ахиж" гэх мэт зүйл бичихийг хүссэнгүй. урт түүх"Тэгээд би бас судалгаа хийгээд завгүй байсан. Гэвч аажмаар ойлгоход хялбар өөр ном бичиж болох нь тодорхой болсон." Цаг хугацааны товч түүх "шугаман схем дээр баригдсан: ихэнх тохиолдолд. , дараагийн бүлэг бүр өмнөхтэй логик холбоотой байна Зарим уншигчдад таалагдсан ч эхний бүлгүүдэд гацаж, илүү сонирхолтой сэдвүүдэд хэзээ ч орж чадаагүй. Энэ ном өөр бүтэцтэй - энэ нь мод шиг: 1, 2-р бүлэг бусад бүлгүүдийн аль салбараас их бие.

Эдгээр "салбарууд" нь бие биенээсээ ихээхэн хамаардаг бөгөөд "их бие" -ийн талаархи ойлголтыг хүлээн авснаар уншигч тэдэнтэй ямар ч дарааллаар танилцах боломжтой. Эдгээр нь "Цаг хугацааны товч түүх" ном хэвлэгдсэний дараа миний ажиллаж байсан эсвэл бодож байсан салбаруудтай холбоотой. Өөрөөр хэлбэл тэд хамгийн идэвхтэй хөгжиж буй газруудыг харуулдаг орчин үеийн судалгаа... Бүлэг болгондоо би бас холдохыг хичээсэн шугаман бүтэц... Зураг болон тайлбарууд нь 1996 онд хэвлэгдсэн "Цаг хугацааны товч түүх" номын нэгэн адил өөр замыг уншигчдад олгодог. Хайрцаг болон захын тэмдэглэл нь зарим сэдвийг үндсэн текстээс илүү гүнзгийрүүлэх боломжийг олгодог.

1988 онд "Цаг хугацааны товч түүх" анх хэвлэгдэхэд ийм сэтгэгдэл төрсөн эцсийн онолДөнгөж сая тэнгэрийн хаяанд харагдсангүй. Түүнээс хойш байдал хэр өөрчлөгдсөн бэ? Бид зорилгодоо ойртож байна уу? Та энэ номноос суралцах болно, ахиц дэвшил нь мэдэгдэхүйц байсан. Гэвч энэ аялал үргэлжилсээр байгаа бөгөөд төгсгөл нь харагдахгүй байна. Тэдний хэлснээр зорилгодоо хүрэхээс илүү итгэл найдвараар замаа үргэлжлүүлэх нь дээр. Бидний эрэл хайгуул, нээлтүүд нь зөвхөн шинжлэх ухаанд төдийгүй бүх салбарт бүтээлч байдлыг идэвхжүүлдэг. Замын төгсгөлд хүрвэл хүний ​​сүнс хатаж үхдэг. Гэхдээ бид хэзээ ч зогсох болно гэж би бодохгүй байна: бид гүнзгий биш юмаа гэхэд хүндрэлийн чиглэлд хөдөлж, үргэлж өргөжин тэлж буй боломжуудын төвд үлдэх болно.

Энэ номыг бүтээх ажилд надад олон туслах байсан. Томас Хертог, Нил Ширер, гар бичмэлийг засварласан Анн Харрис, Китти Фергюссон нар (миний бичсэн бүх зүйл цахим хэлбэрээр гарч ирдэг тул илүү нарийвчлалтай) зураг, тайлбар, хажуугийн самбарт тусалсанд би онцгойлон талархаж байна. Филип Данн Зураг чимэглэлийг бүтээсэн Book Laboratory болон Moonrunner Design. Гэхдээ надад хэвийн амьдрал, дадлага хийх боломжийг олгосон бүх хүмүүст баярлалаа гэж хэлмээр байна Шинжлэх ухааны судалгаа... Тэдэнгүйгээр энэ номыг бичихгүй байх байсан.

1-р бүлэг
Харьцангуйн онолын товч түүх

Эйнштейн суурийг хэрхэн тавьсан юм

ХХ зууны хоёр үндсэн онол:

харьцангуйн ерөнхий онол ба квант механик

Тусгай ба ерөнхий харьцангуйн онолыг бүтээгч Альберт Эйнштейн 1879 онд Германы Ульм хотод төрсөн бөгөөд хожим гэр бүл нь Мюнхен рүү нүүж ирсэн бөгөөд ирээдүйн эрдэмтний эцэг Херман, түүний авга ах Якоб нар жижиг, бага хүүхэдтэй байжээ. маш амжилттай цахилгаан инженерийн компани. Альберт хүүхэд шиг мундаг хүүхэд биш байсан ч түүнийг сургуульдаа сайн сураагүй гэж хэлсэн нь хэтрүүлсэн мэт санагддаг. 1894 онд эцгийнх нь бизнес дампуурч, гэр бүл нь Миланд нүүжээ. Түүний эцэг эх нь Альбертийг сургуулиа төгсөх хүртлээ Германд үлдээхээр шийдсэн боловч тэрээр Германы дарангуйллыг тэвчиж чадалгүй хэдэн сарын дараа сургуулиа орхиж, Итали руу гэр бүлтэйгээ амьдрахаар явсан. Дараа нь тэрээр Цюрих хотод боловсрол эзэмшиж, 1900 онд нэр хүндтэй Политехникийн дээд сургуулийн диплом ( Э idgenössische Т echnische Х ochschule - Дээд техникийн сургууль). Эйнштейний маргаантай, дарга нартайгаа дургүйцэх хандлагатай байсан нь Эйнштейнийг ETH-ийн профессоруудтай харилцаа тогтооход саад болж байсан тул тэдний хэн нь ч түүнд эрдмийн карьер эхэлдэг туслах албан тушаалыг санал болгосонгүй. Хоёрхон жилийн дараа тэр залуу эцэст нь Берн дэх Швейцарийн патентын газарт бага бичиг хэргийн ажилтанаар ажилд орж чаджээ. Тэр үед буюу 1905 онд тэрээр гурван өгүүлэл бичсэн нь Эйнштэйнийг дэлхийн тэргүүлэх эрдэмтдийн нэг болгоод зогсохгүй шинжлэх ухааны хоёр хувьсгал буюу цаг хугацаа, орон зай, бодит байдлын талаарх бидний ойлголтыг өөрчилсөн хувьсгалыг эхлүүлсэн юм.

TO XIX сүүлОлон зууны туршид эрдэмтэд орчлон ертөнцийг бүрэн дүрслэн харуулахад ойртсон гэж үздэг. Тэдний санаа бодлын дагуу орон зайг тасралтгүй орчин - "эфир" -ээр дүүргэсэн. Дуу бол агаар дахь нягтын долгионтой адил гэрлийн цацраг, радио дохиог эфирийн долгион гэж үздэг. Онолыг дуусгахад шаардлагатай бүх зүйл бол эфирийн уян хатан чанарыг сайтар хэмжих явдал байв. Энэ даалгаврыг харгалзан Харвардын Их Сургуулийн Жефферсоны лабораторийг хамгийн нарийн соронзон хэмжилтэд саад учруулахгүйн тулд ганц төмөр хадаасгүйгээр барьсан. Гэсэн хэдий ч, дизайнерууд лабораторийн барилгын ажилд ашигласан улаан хүрэн тоосго болон Харвардын бусад ихэнх барилгад ихээхэн хэмжээний төмөр агуулагддаг гэдгийг мартжээ. Энэ барилга өнөөг хүртэл үйлчилж байгаа боловч Харвардад тэд төмөр хадаас агуулаагүй номын сангийн шал хэр их жинг тэсвэрлэхийг мэдэхгүй байна.

Зууны төгсгөлд бүх зүйлийг хамарсан эфирийн тухай ойлголт хүндрэлтэй тулгарч эхлэв. Эфирээр гэрэл тогтмол хурдтайгаар дамжих ёстой гэж таамаглаж байсан боловч хэрэв та өөрөө эфирээр гэрэлтэй ижил чиглэлд хөдөлж байгаа бол гэрлийн хурд бага, харин эсрэг чиглэлд хөдөлж байгаа бол гэрлийн хурд бага байх ёстой. , гэрлийн хурд илүү их байх болно (Зураг 1.1).

Стивен Хокинг

Товчхондоо ертөнц

Өмнөх үг

Би "Цаг хугацааны товч түүх" хэмээх шинжлэх ухааны алдартай номоо ийм амжилттай болно гэж бодсонгүй. Энэ нь Sunday Times сэтгүүлийн бестселлерүүдийн жагсаалтад дөрвөн жил гаруй үргэлжилсэн нь бусад номноос илүү удаан үргэлжилсэн нь шинжлэх ухааны нийтлэлийн хувьд гайхмаар зүйл юм, учир нь тэд ихэвчлэн тийм ч хурдан зарагддаггүй. Дараа нь хүмүүс хэзээ үргэлжлүүлэхийг хүлээж байна гэж асууж эхлэв. Эсэргүүцлээ, “Богино түүхийн үргэлжлэл”, “Цаг хугацааны бага зэрэг урт түүх” гэх мэт зүйл бичихийг хүссэнгүй. Би ч гэсэн судалгаа хийгээд завгүй байсан. Гэвч аажмаар ойлгоход хялбар байх боломжтой өөр ном бичих боломжтой болох нь тодорхой болсон. Цаг хугацааны товч түүх нь шугаман хэлбэрээр хийгдсэн: ихэнх тохиолдолд дараагийн бүлэг бүр өмнөх бүлэгтэй логик холбоотой байдаг. Зарим уншигчдад таалагдсан бол зарим нь эхний бүлгүүдэд гацсан тул илүү сонирхолтой сэдвүүдэд хэзээ ч орж чадаагүй. Энэ ном нь өөр өөр бүтэцтэй - энэ нь мод шиг: 1 ба 2-р бүлгүүд нь үлдсэн бүлгүүдийн мөчрүүдээс их биеийг бүрдүүлдэг.

Эдгээр "салбарууд" нь бие биенээсээ хамааралгүй бөгөөд "их бие" -ийн талаархи ойлголтыг хүлээн авснаар уншигч тэдэнтэй ямар ч дарааллаар танилцах боломжтой. Эдгээр нь "Цаг хугацааны товч түүх" ном хэвлэгдсэний дараа миний ажиллаж байсан эсвэл бодож байсан салбаруудтай холбоотой. Энэ нь орчин үеийн судалгааны хамгийн идэвхтэй хөгжиж буй чиглэлүүдийг тусгасан болно. Бүлэг болгондоо би мөн шугаман бүтцээс холдохыг хичээсэн. Зураг болон тайлбарууд нь 1996 онд хэвлэгдсэн "Цаг хугацааны товч түүх" номын нэгэн адил өөр замыг уншигчдад олгодог. Хайрцаг болон захын тэмдэглэл нь зарим сэдвийг үндсэн текстээс илүү гүнзгийрүүлэх боломжийг олгодог.

1988 онд “Цаг хугацааны товч түүх” ном анх хэвлэгдэн гарахад “Бүх зүйлийн тодорхой онол тун удахгүй гарахгүй байна” гэсэн сэтгэгдэл төрсөн. Түүнээс хойш байдал хэр өөрчлөгдсөн бэ? Бид зорилгодоо ойртож байна уу? Та энэ номноос суралцах болно, ахиц дэвшил нь мэдэгдэхүйц байсан. Гэвч энэ аялал үргэлжилсээр байгаа бөгөөд төгсгөл нь харагдахгүй байна. Тэдний хэлснээр зорилгодоо хүрэхээс илүү итгэл найдвараар замаа үргэлжлүүлэх нь дээр. Бидний эрэл хайгуул, нээлтүүд нь зөвхөн шинжлэх ухаанд төдийгүй бүх салбарт бүтээлч байдлыг идэвхжүүлдэг. Замын төгсгөлд хүрвэл хүний ​​сүнс хатаж үхдэг. Гэхдээ бид хэзээ ч зогсох болно гэж би бодохгүй байна: бид гүнзгий биш юмаа гэхэд хүндрэлийн чиглэлд хөдөлж, үргэлж өргөжин тэлж буй боломжуудын төвд үлдэх болно.

Энэ номыг бүтээх ажилд надад олон туслах байсан. Томас Хертог, Нил Ширер, гар бичмэлийг засварласан Анн Харрис, Китти Фергюссон нар (миний бичсэн бүх зүйл цахим хэлбэрээр гарч ирдэг тул илүү нарийвчлалтай) зураг, тайлбар, хажуугийн самбарт тусалсанд би онцгойлон талархаж байна. Филип Данн Зураг чимэглэлийг бүтээсэн Book Laboratory болон Moonrunner Design. Гэхдээ надад хэвийн амьдрах, шинжлэх ухааны судалгаа хийх боломжийг олгосон бүх хүмүүст баярлалаа гэж хэлмээр байна. Тэдэнгүйгээр энэ номыг бичихгүй байх байсан.

Харьцангуйн онолын товч түүх

Эйнштейн суурийг хэрхэн тавьсан юм

ХХ зууны хоёр үндсэн онол:

харьцангуйн ерөнхий онол ба квант механик

Тусгай ба ерөнхий харьцангуйн онолыг бүтээгч Альберт Эйнштейн 1879 онд Германы Ульм хотод төрсөн бөгөөд хожим гэр бүл нь Мюнхен рүү нүүж ирсэн бөгөөд ирээдүйн эрдэмтний эцэг Херман, түүний авга ах Якоб нар жижиг, бага хүүхэдтэй байжээ. маш амжилттай цахилгаан инженерийн компани. Альберт хүүхэд шиг мундаг хүүхэд биш байсан ч түүнийг сургуульдаа сайн сураагүй гэж хэлсэн нь хэтрүүлсэн мэт санагддаг. 1894 онд эцгийнх нь бизнес дампуурч, гэр бүл нь Миланд нүүжээ. Түүний эцэг эх нь Альбертийг сургуулиа төгсөх хүртлээ Германд үлдээхээр шийдсэн боловч тэрээр Германы дарангуйллыг тэвчиж чадалгүй хэдэн сарын дараа сургуулиа орхиж, Итали руу гэр бүлтэйгээ амьдрахаар явсан. Дараа нь тэрээр Цюрих хотод боловсрол эзэмшиж, 1900 онд нэр хүндтэй Политехникийн дээд сургуулийн диплом ( Э idgenössische Т echnische Х ochschule - Дээд техникийн сургууль). Эйнштейний маргаантай, дарга нартайгаа дургүйцэх хандлагатай байсан нь Эйнштейнийг ETH-ийн профессоруудтай харилцаа тогтооход саад болж байсан тул тэдний хэн нь ч түүнд эрдмийн карьер эхэлдэг туслах албан тушаалыг санал болгосонгүй. Хоёрхон жилийн дараа тэр залуу эцэст нь Берн дэх Швейцарийн патентын газарт бага бичиг хэргийн ажилтанаар ажилд орж чаджээ. Тэр үед буюу 1905 онд тэрээр гурван өгүүлэл бичсэн нь Эйнштэйнийг дэлхийн тэргүүлэх эрдэмтдийн нэг болгоод зогсохгүй шинжлэх ухааны хоёр хувьсгал буюу цаг хугацаа, орон зай, бодит байдлын талаарх бидний ойлголтыг өөрчилсөн хувьсгалыг эхлүүлсэн юм.

19-р зууны эцэс гэхэд эрдэмтэд орчлон ертөнцийн бүрэн дүрслэлд ойртсон гэж үзэж байв. Тэдний санаа бодлын дагуу орон зайг тасралтгүй орчин - "эфир" -ээр дүүргэсэн. Дуу нь агаарын нягтын долгионтой адил гэрлийн туяа, радио дохиог эфирийн долгион гэж үздэг. Онолыг дуусгахад шаардлагатай бүх зүйл бол эфирийн уян хатан чанарыг сайтар хэмжих явдал байв. Энэ даалгаврыг харгалзан Харвардын Их Сургуулийн Жефферсоны лабораторийг хамгийн нарийн соронзон хэмжилтэд саад учруулахгүйн тулд ганц төмөр хадаасгүйгээр барьсан. Гэсэн хэдий ч лабораторийн барилгын ажилд ашигласан улаан хүрэн тоосго болон Харвардын бусад ихэнх барилгад ихээхэн хэмжээний төмөр агуулагдаж байсныг дизайнерууд мартжээ. Энэ барилга өнөөг хүртэл үйлчилж байгаа боловч Харвард номын сангийн төмөр хадаас агуулаагүй шал хэр их жинг тэсвэрлэхийг мэдэхгүй байна.

Зууны төгсгөлд бүх зүйлийг хамарсан эфирийн тухай ойлголт хүндрэлтэй тулгарч эхлэв. Эфирээр гэрэл тогтмол хурдтайгаар дамжих ёстой гэж таамаглаж байсан боловч хэрэв та өөрөө эфирээр гэрэлтэй ижил чиглэлд хөдөлж байгаа бол гэрлийн хурд бага, харин эсрэг чиглэлд хөдөлж байгаа бол гэрлийн хурд бага байх ёстой. , гэрлийн хурд илүү их байх болно (Зураг 1.1).

Цагаан будаа. 1.1 Хөдөлгөөнгүй эфирийн онол

Хэрэв гэрэл нь эфир хэмээх уян бодис дахь долгион байсан бол түүний хурд нь сансрын хөлөгт түүн рүү хөдөлж буй хүнд илүү өндөр (a), гэрэлтэй ижил чиглэлд хөдөлж буй хүнд бага (b) мэт санагдах болно.

Гэсэн хэдий ч хэд хэдэн туршилтаар эдгээр санаанууд батлагдаагүй байна. Эдгээрээс хамгийн зөв бөгөөд зөвийг 1887 онд Охайо мужийн Кливленд хотын Хэрэглээний шинжлэх ухааны Кейсийн сургуульд Альберт Мишельсон, Эдвард Морли нар хийжээ. Тэд бие биетэйгээ зөв өнцгөөр хөдөлж буй хоёр цацраг дахь гэрлийн хурдыг харьцуулсан. Дэлхий тэнхлэгээ тойрон эргэдэг бөгөөд Нарыг тойрон эргэдэг тул эфирээр дамжин өнгөрөх төхөөрөмжийн хөдөлгөөний хурд, чиглэл өөрчлөгддөг (Зураг 1.2). Гэвч Мишельсон, Морли нар хоёр цацраг дахь гэрлийн хурдны өдрийн болон жилийн ялгааг олоогүй байна. Та өөрөө хэр хурдан, аль чиглэлд хөдөлж байгаагаас үл хамааран гэрэл тантай харьцуулахад үргэлж ижил хурдтайгаар хөдөлдөг болох нь тогтоогдсон (Зураг 1.3).

Цагаан будаа. 1.2

Дэлхийн тойрог замын чиглэл дэх гэрлийн хурд болон перпендикуляр чиглэлд гэрлийн хурдны хооронд ямар ч ялгаа олдсонгүй.

Ирландын физикч Жорж Фицджералд, Голландын физикч Хендрик Лоренц нар Михельсон-Морлигийн туршилтад үндэслэн эфирээр хөдөлж буй биетүүд агшиж, цаг удаашрах ёстой гэж үзжээ. Энэхүү агшилт, удаашрал нь хүмүүс эфиртэй харьцуулахад хэрхэн хөдөлж байгаагаас үл хамааран хэмжилтийн явцад гэрлийн ижил хурдыг хүлээн авах болно. (Фитцжеральд, Лоренц нар эфирийг жинхэнэ бодис гэж үздэг хэвээр байна.) Гэсэн хэдий ч Эйнштейн 1905 оны 6-р сард бичсэн нийтлэлдээ хэрэв эфирээр дамжин хөдөлж байгаа эсэхийг хэн ч тодорхойлж чадахгүй бол эфирийн тухай ойлголт илүүц болно гэж тэмдэглэжээ. . Үүний оронд тэрээр физикийн хуулиуд чөлөөтэй хөдөлж буй бүх ажиглагчдад адилхан байх ёстой гэсэн постулатаар эхэлсэн. Тэр тусмаа гэрлийн хурдыг хэмждэг бүгд өөрсдөө хичнээн хурдан хөдөлж байгаагаас үл хамааран ижил утгыг авах ёстой. Гэрлийн хурд нь тэдний хөдөлгөөнөөс хамааралгүй бөгөөд бүх чиглэлд ижил байдаг.

1988 онд борлуулалтын дээд амжилтыг эвдсэн Стивен Хокингийн "Цаг хугацааны товч түүх" ном нь дэлхийн өнцөг булан бүрээс уншигчдад энэхүү гайхалтай онолын физикчийн санааг танилцуулсан юм. Бас нэг том үйл явдал: Хокинг эргэн ирлээ! Гайхалтай дүрслэгдсэн үргэлжлэл болох "Товчхондоо ертөнц" нь мөн чанарыг илчилдэг. шинжлэх ухааны нээлтүүднь түүний анхны өргөн дэлгэр ном хэвлэгдсэний дараа хийгдсэн.

Үзэл санааны зоримог байдлаараа төдийгүй илэрхийлэлийн тод, ухаалаг байдлаараа алдартай өнөө үеийн хамгийн шилдэг эрдэмтдийн нэг Хокинг биднийг үнэн бодит байдлаас илүү хачирхалтай мэт санагдах судалгааны тэргүүн эгнээнд аваачдаг. орчлон ертөнцийг удирддаг зарчмуудыг энгийн үгээр тайлбарла.

Олон онолын физикчдийн нэгэн адил Хокинг сансар огторгуйн үндэс суурь болох бүх зүйлийн онолыг шинжлэх ухааны Ариун Гүржийг олохыг эрмэлздэг. Энэ нь бидэнд орчлон ертөнцийн нууцад хүрэх боломжийг олгодог: хэт таталцлаас супер тэгш хэм хүртэл, квант онолоос М-онол хүртэл, голографаас хоёрдмол байдал хүртэл. Эйнштейний харьцангуйн ерөнхий онол, Ричард Фейнманы дэвшүүлсэн олон тооны түүхийн санаан дээр тулгуурлан бүх зүйлийг дүрслэх бүрэн бүтэн нэгдмэл онолыг бүтээх оролдлогуудын талаар ярих үед бид түүнтэй хамт сэтгэл хөдөлгөм адал явдалд орох болно. орчлон ертөнцөд тохиолддог.

Бид түүнийг орон зай-цаг хугацааны ер бусын аялалд дагалдан явж байгаа бөгөөд өнгөт дүрслэлүүд нь бөөмс, мембран, утаснууд арван нэгэн хэмжээстээр хөдөлж, хар нүхнүүд ууршиж, нууцаа авч явдаг сюрреал гайхамшгийн орноор аялах энэхүү аялалд чухал үе шат болдог. Манай орчлон ертөнцийн урган гарсан сансрын үр нь хагарах жижигхэн самар байсан.

Стивэн Хокинг
Товчхондоо орчлон ертөнц
А.Г.Сергеев англи хэлнээс орчуулсан
Уг нийтлэлийг Дмитрий Зимин гүрний сангийн дэмжлэгтэйгээр бэлтгэсэн
SPb: Амфора. TID Amphora, 2007 .-- 218 х.

Бүлэг 5. Өнгөрсөн үеийг хамгаалах

Цаг хугацаагаар аялах боломжтой эсэх, өнгөрсөнд буцаж ирсэн өндөр хөгжилтэй соёл иргэншил үүнийг өөрчлөх чадвартай эсэх талаар

Стивен Хокинг (энэ асуудалд өмнөх бооцоогоо алдаж, шаардлагыг хангалтгүй ерөнхий байдлаар тавьсан) нүцгэн өвөрмөц байдлыг хараасан бөгөөд сонгодог физикийн хуулиар хориглох ёстой гэдэгт бат итгэлтэй хэвээр байгаа бөгөөд Жон Прескилл, Кип Торн (энэ нь Өмнөх бооцоогоо хожсон) дээр - бидний ажиглаж буй орчлон ертөнц дэх квант таталцлын биетүүд болох нүцгэн өвөрмөц байдал нь тэнгэрийн хаяанд хамрахгүйгээр оршин тогтнох боломжтой гэж Хокинг санал болгосноор Прескилл / Торн дараах бооцоог хүлээн зөвшөөрсөн:

Сонгодог материйн аль ч хэлбэр буюу талбайн хавтгай орон зай-цаг хугацаанд ганц бие болж хувирах чадваргүй учраас Эйнштейний харьцангуйн ерөнхий онолын сонгодог тэгшитгэлд захирагддаг тул аливаа анхны нөхцлөөс (өөрөөр хэлбэл, анхны өгөгдлийн ямар ч нээлттэй багцаас) динамик хувьсал хэзээ ч байж чадахгүй. нүцгэн өвөрмөц байдлыг бий болгох (өнгөрсөн үеийн төгсгөлийн цэг бүхий I + -ээс тэг геодезийн бүрэн бус).

Ялагдагч нь ялагчийг хувцасаар шагнаж, нүцгэн байдлаа далдалдаг. Хувцас нь тухайн үйл явдалд тохирсон зурвас бүхий хатгамалтай байх ёстой.

Миний найз, хамтран ажиллагч Кип Торн, миний олон бооцоо тавьсан (одоо ч идэвхтэй) хүн бүр үүнийг хийдэг учраас физикийн нийтээр хүлээн зөвшөөрөгдсөн шугамыг дагаж мөрддөг хүмүүсийн нэг биш юм. Тиймээс тэрээр цаг хугацаагаар аялах тухай практик боломжийн талаар ярилцаж зүрхэлсэн анхны ноцтой эрдэмтэн болов.

Цаг хугацаагаар аялах тухай илэн далангүй ярих нь нарийн асуудал юм. Төсвийн мөнгийг ямар нэгэн утгагүй зүйлд хөрөнгө оруулах гэж чангаар дуудаж, эсвэл цэргийн зориулалттай судалгааг ангилах шаардлагаар та төөрөх эрсдэлтэй. Үнэхээр цаг хугацааны машинтай хүнээс бид өөрсдийгөө хэрхэн хамгаалах вэ? Эцсийн эцэст тэр түүхийг өөрөө өөрчилж, дэлхийг захирч чаддаг. Бидний цөөхөн нь физикчдийн дунд улс төрийн хувьд буруу гэж үздэг асуудлыг шийдвэрлэхэд увайгүй байдаг. Бид энэ баримтыг цаг хугацааны аяллыг шифрлэдэг техникийн нэр томъёогоор далдалдаг.

Цаг хугацаагаар аялах орчин үеийн бүх хэлэлцүүлгийн үндэс нь Эйнштейний харьцангуйн ерөнхий онол юм. Өмнөх бүлгүүдээс харахад Эйнштейний тэгшитгэлүүд нь орчлон ертөнц дэх матери, энергийн нөлөөгөөр хэрхэн нугалж, гажууддагийг тайлбарласнаар орон зай, цаг хугацааг динамик болгодог. Харьцангуйн ерөнхий онолын хувьд бугуйн цагаар хэмжигдэх хэний ч хувийн цаг үргэлж өсөх болно, яг л Ньютоны онол эсвэл харьцангуйн тусгай онолын хавтгай орон зайн цаг хугацааны адил. Гэхдээ магадгүй орон зай цаг хугацаа маш их эргэлдэж, та оддын хөлөг онгоцонд нисч, явахаасаа өмнө буцаж ирэх боломжтой (Зураг 5.1).

Жишээлбэл, 4-р бүлэгт дурдсан сансрын цаг хугацааны хоолойнууд нь өтний нүхнүүд байвал түүний янз бүрийн бүс нутгийг холбосон тохиолдолд энэ нь тохиолдож болно. Гол санаа нь одны хөлөг онгоцыг өтний нүхний нэг ам руу чиглүүлж, нөгөөгөөс нь огт өөр газар, цаг хугацаанд гарч ирэх явдал юм (Зураг 5.2).

Хорхойн нүхнүүд хэрэв байгаа бол сансар огторгуй дахь хурдыг хязгаарлах асуудлыг шийдэж чадна: харьцангуйн онолын дагуу галактикийг гатлахад хэдэн арван мянган жил шаардагддаг. Харин өтний нүхээр дамжин галактикийн нөгөө тал руу нисч, оройн хоолны үеэр буцаж болно. Үүний зэрэгцээ хэрэв өтний нүх байгаа бол тэдгээрийг өнгөрсөнд байхын тулд ашиглаж болно гэдгийг харуулахад хялбар байдаг.

Тиймээс хэрэв та өөрийн нислэгээс урьдчилан сэргийлэхийн тулд жишээлбэл хөөргөх талбай дээр пуужингаа дэлбэлж чадвал юу болох талаар бодох нь зүйтэй. Энэ бол алдарт парадоксын нэг хувилбар юм: Хэрэв та цаг хугацаагаар аялж, аавыгаа жирэмслэхээс өмнө өөрийн өвөөг алвал юу болох вэ (Зураг 5.3)?

Мэдээжийн хэрэг, бид өнгөрсөн хугацаанд та хүссэн зүйлээ хийж чадна гэж үзвэл л парадокс гарч ирнэ. Энэ ном нь чөлөөт хүсэл зоригийн тухай философийн хэлэлцүүлгийн газар биш юм. Үүний оронд бид физикийн хуулиуд нь сансрын хөлөг шиг макроскоп бие өнгөрсөн рүүгээ буцаж очихын тулд сансрын цагийг эргүүлэх боломжийг олгодог эсэх дээр анхаарлаа хандуулах болно. Эйнштейний онолоор сансрын хөлөг үргэлж орон зай-цаг хугацааны гэрлийн орон нутгийн хурдаас бага хурдтай хөдөлж, цаг хугацааны ертөнц гэгдэх шугамыг дагадаг. Энэ нь бидэнд асуултыг техникийн хэллэгээр дахин томъёолох боломжийг олгодог: орон зай-цагт хаалттай цаг хугацаатай төстэй муруйнууд, өөрөөр хэлбэл эхлэл цэг рүүгээ дахин дахин буцаж ирдэг муруйнууд байж болох уу? Би ийм замналыг "түр зуурын" гэж нэрлэх болно NS mi гогцоонууд ".

Та гурван түвшинд тавьсан асуултын хариултыг хайж болно. Эхнийх нь Эйнштейний харьцангуйн ерөнхий онолын түвшин бөгөөд энэ нь орчлон ертөнц ямар ч эргэлзээгүйгээр тодорхой тодорхойлогдсон түүхтэй гэсэн үг юм. Энэхүү сонгодог онолын хувьд бидэнд бүрэн дүр зураг бий. Гэсэн хэдий ч бидний харж байгаагаар ийм онол бүрэн үнэн зөв байж чадахгүй, учир нь ажиглалтын дагуу матер нь тодорхойгүй байдал, квант хэлбэлзлийн нөлөөнд автдаг.

Тиймээс хагас сонгодог онолын хувьд цаг хугацаагаар аялах тухай асуултыг хоёрдугаар түвшинд тавьж болно. Одоо бид тодорхойгүй байдал, квант хэлбэлзэлтэй квант онолын дагуу материйн зан төлөвийг авч үздэг боловч орон зай-цаг хугацааг сайн тодорхойлсон бөгөөд сонгодог гэж үздэг. Энэ зураг тийм ч бүрэн гүйцэд биш ч ядаж яаж үргэлжлүүлэх талаар тодорхой ойлголт өгдөг.

Эцэст нь, таталцлын бүрэн квант онолын байр сууринаас хандах хандлага байдаг, энэ нь ямар ч байсан. Зөвхөн матери төдийгүй цаг хугацаа, орон зай өөрөө тодорхойгүй, хэлбэлзэлтэй байдаг энэ онолд цаг хугацаагаар аялах боломжийн тухай асуудлыг хэрхэн хөндөх нь бүр тодорхойгүй байна. Сансрын цаг бараг сонгодог, хоёрдмол утгагүй байдаг бүс нутгийн хүмүүсээс хэмжилтээ тайлбарлахыг хүсэх нь хамгийн сайн арга юм. Тэдэнд цаг хугацааны аялал хүчтэй таталцал, квантын хэлбэлзэл ихтэй бүс нутагт болдог юм шиг санагдах болов уу?

Сонгодог онолоос эхэлцгээе: харьцангуйн тусгай онолын хавтгай орон зай (таталцалгүй) нь цаг хугацаагаар аялахыг зөвшөөрдөггүй бөгөөд энэ нь анх судалж байсан орон зай-цаг хугацааны муруй хувилбаруудад боломжгүй юм. 1949 онд алдарт Годелийн теоремыг нотолсон Курт Годел эргэдэг матераар бүрэн дүүрсэн орчлон дахь орон зай цаг хугацаатай болохыг олж мэдээд Эйнштейн үнэхээр цочирдсон. цагтцэг бүрт th гогцоо (Зураг 5.4).

Годелийн шийдэлд сансар судлалын тогтмолыг нэвтрүүлэх шаардлагатай байсан бөгөөд энэ нь бодит байдалд байхгүй байж болох ч хожим нь сансар судлалын тогтмолгүй ижил төстэй шийдлүүд олдсон. Ялангуяа сонирхолтой тохиолдол бол сансрын хоёр утас бие биенийхээ хажуугаар өндөр хурдтайгаар хөдөлдөг явдал юм.

Сансар огторгуйн утсыг утсан онолын үндсэн объектуудтай андуурч болохгүй, тэдгээртэй огт хамааралгүй. Ийм объектууд нь өргөтгөлтэй байдаг, гэхдээ тэр үед жижиг хөндлөн огтлолтой байдаг. Тэдний оршин тогтнохыг энгийн бөөмсийн зарим онолд урьдчилан таамагласан байдаг. Сансар огторгуйн нэг хэлхээний гаднах орон зай нь хавтгай юм. Гэсэн хэдий ч энэ хавтгай орон зай нь шаантаг хэлбэртэй ховилтой бөгөөд орой нь яг утсан дээр байрладаг. Энэ нь конус шиг харагдаж байна: том тойрог цаас аваад, дээрээс нь тойргийн төвд байхаар бялуу хэлбэртэй хэсгийг хайчилж ав. Зүссэн хэсгийг салгасны дараа үлдсэн хэсэгт зүсэлтийн ирмэгийг наа - та конус авах болно. Энэ нь сансар огторгуйн хэлхээ орших орон зай-цаг хугацааг дүрсэлдэг (Зураг 5.5).

Конусын гадаргуу нь бидний эхлүүлсэн хавтгай цаас (устгагдсан хэсгийг хассан) тул дээд хэсгээс бусад нь хавтгай гэж үзэж болно. Оройн хэсэгт муруйлт байгаа нь түүний эргэн тойронд дүрслэгдсэн тойрог нь анхны дугуй цаасан дээрх төвөөс ижил зайд байгаа тойргуудаас богино урттай байдаг тул илрүүлж болно. Өөрөөр хэлбэл, оройг тойрсон тойрог нь хавтгай орон зайд ижил радиустай тойрогтой харьцуулахад богино байх ёстой бөгөөд энэ нь алга болсон секторын улмаас байх ёстой (Зураг 5.6).

Үүний нэгэн адил хавтгай орон зай-цагаас хасагдсан сектор нь сансар огторгуйн утсыг тойрсон тойргийг богиносгодог боловч түүний дагуух цаг хугацаа, зайд нөлөөлдөггүй. Энэ нь бие даасан сансрын хэлхээний эргэн тойрон дахь орон зай-цаг хугацаа нь цаг хугацааг агуулдаггүй гэсэн үг юм. NS x гогцоонууд, тиймээс өнгөрсөн рүү аялах боломжгүй. Гэсэн хэдий ч, хэрэв эхнийхтэй харьцуулахад хөдөлдөг хоёр дахь сансрын утас байвал түүний цаг хугацааны чиглэл нь эхнийх нь цаг хугацаа, орон зайн өөрчлөлтүүдийн хослол байх болно. Энэ нь хоёр дахь утсаар таслагдсан сектор нь эхний утсаар хөдөлж буй ажиглагчийн хувьд орон зай, цаг хугацааны интервалын аль алиныг нь богиносгодог гэсэн үг юм (Зураг 5.7). Хэрэв утаснууд хоорондоо харьцангуй гэрлийн хурдаар хөдөлж байвал хоёр утсыг гатлах хугацаа багасч, та эхлэхээсээ өмнө буцаж ирэх болно. Өөрөөр хэлбэл, түр зуурынх байдаг NSӨнгөрсөн рүү аялах боломжтой гогцоонууд.

Сансар огторгуйн утаснууд нь эерэг энергийн нягтралтай бодис агуулдаг бөгөөд энэ нь өнөө үед мэдэгдэж байгаа физиктэй нийцдэг. Гэсэн хэдий ч түр зуурын байдлыг бий болгодог орон зайн мушгиралт NS e гогцоонууд, орон зайн хязгааргүй, цаг хугацааны хязгааргүй өнгөрсөн хүртэл сунадаг. Тиймээс орон зай-цаг хугацааны ийм бүтэц нь бүтээн байгуулалтаараа цаг хугацаагаар аялах боломжийг олгодог. Манай орчлон ертөнц ийм гажуудлаар зохицсон гэж үзэх ямар ч шалтгаан байхгүй, ирээдүйд зочдод ирэх найдвартай нотолгоо бидэнд алга. (Би нисдэг биетүүд ирээдүйгээс ирдэг гэсэн хуйвалдааны онолыг тооцохгүй бөгөөд засгийн газар үүнийг мэддэг ч үнэнийг нууж байна. NS x гогцоонууд нь алс холын үед байгаагүй, бүр тодруулбал орон зай-цаг хугацааны зарим гадаргуугийн хувьд урьд өмнө байгаагүй. С... Асуулт: Өндөр хөгжилтэй соёл иргэншил цаг хугацааны машин бүтээж чадах уу? Энэ нь ирээдүйд орон зай-цаг хугацааг өөрчилж чадах уу С(гадаргуу дээр Сдиаграмм дээр) гогцоонууд нь зөвхөн эцсийн хэмжээтэй хэсэгт харагдахын тулд? Соёл иргэншил хэчнээн өндөр хөгжсөн ч орчлон ертөнцийн хязгаарлагдмал хэсгийг л захирч чаддаг юм шиг санагддаг учраас би хязгаарлагдмал бүс нутгийн тухай ярьж байна. Шинжлэх ухаанд асуудлыг зөв томъёолно гэдэг нь түүний шийдлийн түлхүүрийг олох гэсэн үг бөгөөд бидний авч үзэж буй тохиолдол нь ихэвчлэн байдаг үүнд сайндүрслэл. Хязгаарлагдмал цаг хугацааны машиныг тодорхойлохын тулд би хуучин бүтээлүүдийнхээ нэг рүү хандъя. Цаг хугацаа байдаг орон зай-цаг хугацааны тодорхой бүсэд цаг хугацаагаар аялах боломжтой NS e гогцоонууд, өөрөөр хэлбэл, орон зай-цаг хугацааны муруйлтаас болж анхны газар, цаг хугацаа руугаа буцаж чаддаг хөдөлгөөний дэд хурдтай траекторууд. Би үүнийг алс холын үед таамаглаж байсан болохоор NS x ямар ч гогцоо байгаагүй, тэнд миний "цаг хугацааны аялалын давхрага" гэж нэрлэдэг зүйл байх ёстой - цагийг агуулсан хэсгийг тусгаарлах хил NS e гогцоонууд, тэдгээр нь байхгүй газраас (Зураг 5.8).

Цаг хугацаагаар аялах тэнгэрийн хаяа нь хар нүхний давхрагатай нэлээд төстэй юм. Сүүлийнх нь хар нүхнээс гарах өчүүхэн төдий ч дутмаг гэрлийн туяанаас бүрддэг бол цаг хугацааны аяллын давхрагыг өөртэйгээ уулзах дөхсөн цацрагууд тогтоодог. Цаашилбал, би хязгаарлагдмал хэмжээтэй газар нутгаас ялгарах гэрлийн туяанаас үүссэн цаг хугацааны машины шалгуур гэж нэрлэгддэг хязгаарлагдмал үүссэн тэнгэрийн хаяа байгаа эсэхийг авч үзэх болно. Өөрөөр хэлбэл, тэдгээр нь хязгааргүй эсвэл онцгой байдлаас үүсэхгүй, харин зөвхөн цаг хугацаа агуулсан хязгаарлагдмал бүс нутгаас гаралтай байх ёстой. цагтгогцоо, бидний өндөр хөгжилтэй соёл иргэншил бий болгож чадна гэж таамаглаж буй бүс нутаг.

Цагийн машины ийм шалгуурыг баталснаар Рожер Пенроуз бид хоёрын өвөрмөц байдал, хар нүхийг судлах аргуудыг ашиглах сайхан боломж гарч ирж байна. Эйнштейний тэгшитгэлийг ашиглаагүй ч би үүнийг харуулж чадна ерөнхий тохиолдолХязгаарлагдмал бий болсон тэнгэрийн хаяа нь өөр хоорондоо таарч, нэг цэг рүү дахин дахин буцаж ирэх гэрлийн туяаг агуулна. Тойрог хийх тусам гэрэл улам бүр цэнхэр шилжилтийг мэдэрч, зураг улам бүр цэнхэр өнгөтэй болно. Цацрагийн долгионы овойлтууд бие биедээ улам ойртож эхлэх бөгөөд гэрлийн буцаж ирэх интервалууд улам бүр богиносох болно. Үнэн хэрэгтээ гэрлийн бөөмс нь хязгаарлагдмал мужид тойрог зүсэж, муруйлтын цорын ганц цэгт хүрэхгүй ч гэсэн цаг тухайд нь харахад хязгаарлагдмал түүхтэй байх болно.

Хязгаарлагдмал хугацаанд гэрлийн бөөм түүхээ шавхах нь ач холбогдолгүй мэт санагдаж магадгүй юм. Гэхдээ би мөн дэлхийн шугамууд оршин тогтнох боломжийг баталж чадна, түүний дагуух хөдөлгөөний хурд нь гэрлийн хурдаас бага, үргэлжлэх хугацаа нь хязгаарлагдмал байдаг. Эдгээр нь тэнгэрийн хаяаны өмнө хязгаарлагдмал бүсэд баригдаж, хязгаарлагдмал хугацаанд гэрлийн хурдад хүрэх хүртлээ тойрог дараалан илүү хурдан, хурдан хөдөлдөг ажиглагчдын түүх байж болно. Тиймээс хэрэв үзэсгэлэнтэй харь гарагийн нисдэг таваг таныг цагийн машиндаа урьвал болгоомжтой байгаарай. Хязгаарлагдмал үргэлжлэх хугацаатай түүхийг давтах урхинд та унаж болно (Зураг 5.9).

Эдгээр үр дүн нь Эйнштейний тэгшитгэлээс хамаардаггүй, харин зөвхөн цагийг олж авахын тулд орон зайг хэрхэн эргүүлж байгаагаас хамаарна. ОТөгсгөлийн хэсэгт 1-р гогцоо. Гэсэн хэдий ч өндөр хөгжилтэй соёл иргэншил ямар материалаар хязгаарлагдмал хэмжээтэй цаг хугацааны машин барьж чадах вэ? Дээр дурдсан сансрын хэлхээний орон-цаг хугацааны хувьд эерэг энергийн нягтрал хаа сайгүй байж болох уу? Сансар огторгуйн утас нь түр зуурын гэсэн миний шаардлагыг хангахгүй байна NS e гогцоонууд зөвхөн терминалын хэсэгт гарч ирэв. Гэхдээ энэ нь зөвхөн утаснууд нь хязгааргүй урттай байдагтай холбоотой гэж бодох болно. Хаа сайгүй эерэг энергитэй сансар огторгуйн утаснуудын хязгаарлагдмал гогцоог ашиглан хязгаарлагдмал цаг хугацааны машин бүтээнэ гэж хэн нэгэн найдаж байгаа байх. Кип шиг цаг хугацааг буцаахыг хүсдэг хүмүүсийн урмыг хугалах нь харамсалтай ч хаа сайгүй эерэг энергийн нягтралыг хадгалах замаар үүнийг хийх боломжгүй юм. Хязгаарлагдмал цагийн машин бүтээхэд сөрөг энерги хэрэгтэй гэдгийг би баталж чадна.

Сонгодог онолд энергийн нягтрал үргэлж эерэг байдаг тул энэ түвшинд хязгаарлагдмал цаг хугацааны машин байхыг үгүйсгэдэг. Гэвч нөхцөл байдал хагас сонгодог онолд өөрчлөгдөж, материйн зан төлөвийг квант онолын дагуу авч үздэг бөгөөд орон зай-цаг хугацааг сайн тодорхойлсон сонгодог гэж үздэг. Бидний харж байгаагаар квант онолын тодорхойгүй байдлын зарчим нь хоосон орон зайд ч гэсэн орон зай үргэлж дээш доош хэлбэлзэж, хязгааргүй эрчим хүчний нягтралтай байдаг гэсэн үг юм. Эцсийн эцэст, бид зөвхөн хязгааргүй утгыг хасаж байж л Орчлон ертөнцөд ажиглагддаг хязгаарлагдмал эрчим хүчний нягтралыг олж авдаг. Энэ хасалт нь ядаж орон нутгийн хэмжээнд сөрөг энергийн нягтралыг өгч чадна. Хавтгай орон зайд ч гэсэн нийт энерги эерэг боловч энергийн нягтрал нь орон нутгийн хувьд сөрөг байдаг квант төлөвийг олж болно. Эдгээр сөрөг утгууд нь эцсийн цаг хугацааны машин гарч ирэхийн тулд огторгуйн цаг хугацааны гажуудал үүсгэдэг үү? Тэд үүнд хүргэх ёстой юм шиг байна. 4-р бүлгээс харахад квантын хэлбэлзэл гэдэг нь хоосон мэт санагдах орон зайг хос виртуал бөөмсөөр дүүргэж, хамтдаа гарч ирж, тархаж, дараа нь дахин нэгдэж, бие биенээ устгадаг гэсэн үг юм (Зураг 5.10). Виртуал хосын элементүүдийн нэг нь эерэг энергитэй, нөгөө нь сөрөг энергитэй байх болно. Хар нүх байгаа үед сөрөг энергитэй бөөмс түүн дээр унаж, эерэг энергитэй бөөм нь хар нүхнээс эерэг энергийг зөөвөрлөх цацраг мэт харагдах болно. Сөрөг энергитэй бөөмс нь хар нүхэнд унаснаар түүний масс буурч, ууршилт удааширч, тэнгэрийн хаяаны хэмжээ багасна (Зураг 5.11).

Эерэг энергийн нягтралтай энгийн бодис нь таталцлын хүчийг бий болгож, орон зай-цаг хугацааг нугалж, туяа нь бие бие рүүгээ эргэдэг, яг л 2-р бүлгийн резинэн хуудсан дээрх бөмбөг жижиг бөмбөгийг үргэлж өөр рүүгээ ороож, хэзээ ч холддоггүй.

Үүнээс үзэхэд хар нүхний давхрагын талбай цаг хугацаа өнгөрөх тусам нэмэгдэж, хэзээ ч багасдаггүй. Хар нүхний давхрага буурахын тулд тэнгэрийн хаяанд байгаа энергийн нягтрал сөрөг байх ёстой бөгөөд орон зай-цаг хугацаа нь гэрлийн цацрагийг ялгахад хүргэх ёстой. Үүнийг би охиноо төрсний дараахан нэг өдөр орондоо орохдоо ойлгосон. Яг хэдэн удаа байсныг би хэлэхгүй, гэхдээ би аль хэдийн ач хүүтэй болсон.

Хар нүхний ууршилт нь квант түвшинд энергийн нягтрал заримдаа сөрөг байж, цаг хугацааны машин бүтээхэд шаардагдах орон зайн цагийг эргүүлж чаддаг болохыг харуулж байна. Тиймээс хүн соёл иргэншлийг хөгжлийн ийм өндөр шатанд төсөөлж болох бөгөөд энэ нь сансрын хөлөг гэх мэт макроскопийн объектод тохирох цаг хугацааны машиныг олж авахын тулд хангалттай их сөрөг энергийн нягтралд хүрч чаддаг. Гэсэн хэдий ч зүгээр л хөдөлж буй гэрлийн туяанаас үүссэн хар нүхний давхрага болон тойрог хэлбэрээр эргэлддэг хаалттай гэрлийн цацраг агуулсан цаг хугацааны машин дахь тэнгэрийн хаяа хоёрын хооронд мэдэгдэхүйц ялгаа бий. Виртуал бөөмс ийм хаалттай замаар үе үе хөдөлж, үндсэн төлөвийн энергийг нэг цэгт хүргэдэг. Тиймээс тэнгэрийн хаяанд, өөрөөр хэлбэл, цаг хугацааны машины хил дээр буюу өнгөрсөн рүү аялж болох бүс нутагт эрчим хүчний нягтрал хязгааргүй байх болно гэж хүлээх хэрэгтэй. Энэ нь хэд хэдэн онцгой тохиолдлуудад нарийн тооцоололоор нотлогддог бөгөөд энэ нь тодорхой шийдлийг олж авахад хангалттай хялбар байдаг. Тэнгэрийн хаяаг гатлан ​​цаг хугацааны машин руу орохыг оролдсон хүн эсвэл сансрын датчик цацрагийн хөшигөөр бүрэн устах болно (Зураг 5.12). Тэгэхээр цаг хугацааны аялалын ирээдүй үнэхээр баргар харагдаж байна (эсвэл би "сохлохгүй тод" гэж хэлэх ёстой юу?).

Бодисын энергийн нягтрал нь түүний байгаа төлөв байдлаас хамаардаг тул магадгүй өндөр хөгжилтэй соёл иргэншил цаг хугацааны машины хил дээрх энергийн нягтралыг хязгаартай болгож, "хөлдөх" эсвэл эргэн тойрон хөдөлж буй виртуал бөөмсийг арилгах боломжтой байх болно. хаалттай гогцоонд. Гэсэн хэдий ч ийм цаг хугацааны машин тогтвортой байх баталгаа байхгүй: өчүүхэн төдий эвдрэл, жишээлбэл, хэн нэгэн цаг хугацааны машин руу орохоор тэнгэрийн хаяаг гаталж, виртуал бөөмсийн эргэлтийг эхлүүлж, аянга шатаах шалтгаан болдог. Физикчид энэ асуултыг үл тоомсорлон тохуурхахаас айхгүйгээр чөлөөтэй ярилцах ёстой. Цаг хугацаагаар аялах боломжгүй гэдэг нь тодорхой болсон ч яагаад боломжгүй гэдгийг бид ойлгох болно, энэ нь чухал юм.

Хэлэлцэж буй асуултад тодорхой хариулахын тулд бид зөвхөн материаллаг талбаруудын төдийгүй орон зай цаг хугацааны квант хэлбэлзлийг авч үзэх ёстой. Энэ нь гэрлийн цацрагийн зам, ерөнхийдөө он цагийн дарааллын зарчмыг бүдгэрүүлэхэд хүргэнэ гэж найдаж болно. Үнэн хэрэгтээ хар нүхний цацрагийг орон зай-цаг хугацааны квантын хэлбэлзлээс үүдэлтэй гоожиж буй урсгал гэж үзэж болох бөгөөд энэ нь тэнгэрийн хаяаг нарийн тодорхойлоогүй байгааг харуулж байна. Бидэнд квантын таталцлын тухай бэлэн онол хараахан гараагүй байгаа тул орон зай цаг хугацааны хэлбэлзлийн нөлөө ямар байх ёстойг хэлэхэд хэцүү. Гэсэн хэдий ч бид 3-р бүлэгт тайлбарласан Фейнманы түүхийн нийлбэрээс зарим санааг олж авна гэж найдаж болно.

Түүх бүр нь материаллаг талбар бүхий муруй орон-цаг байх болно. Бид зөвхөн зарим тэгшитгэлийг хангадаг түүхийг биш бүх боломжит түүхийг нэгтгэн дүгнэх тул нийлбэрт тухайн цаг хугацаанд буцаж очиход хангалттай мушгисан орон зай-цагуудыг багтаах ёстой (Зураг 5.13). Дараа нь асуулт гарч ирнэ: яагаад ийм аялал хаа сайгүй тохиолддоггүй вэ? Хариулт нь цаг хугацааны аялал нь үнэндээ микроскопийн масштабаар явагддаг боловч бид үүнийг анзаардаггүй. Хэрэв бид Фейнманы өгүүллэгүүдийг нэгтгэн дүгнэх санааг нэг бөөмд хэрэглэвэл гэрлээс илүү хурдан хөдөлдөг, тэр байтугай цаг хугацаа руу буцдаг түүхийг оруулах хэрэгтэй. Тэр дундаа бөөмс цаг хугацаа, орон зайд битүү гогцоонд эргэлдэж эргэлддэг түүхүүд байх болно. Сурвалжлагч нэг өдөр дахин дахин амьдардаг "Groundhog Day" киноны нэгэн адил (Зураг 5. 14).

Ийм хаалттай түүхтэй бөөмсийг хурдасгуурт ажиглах боломжгүй. Гэсэн хэдий ч тэдгээрийн гаж нөлөөг хэд хэдэн туршилтын үр нөлөөг ажиглах замаар хэмжиж болно. Нэг нь устөрөгчийн атомаас ялгарах цацрагийн бага зэрэг шилжилт бөгөөд энэ нь электронууд хаалттай гогцоонд хөдөлж байгаагаас үүсдэг. Нөгөө нь, параллель металл ялтсуудын хоорондох бага хүч бөгөөд тэдгээрийн хооронд гаднах бүс нутгуудаас арай бага хаалттай гогцоо байдаг тул Касимир эффектийн өөр нэг ижил төстэй тайлбар юм. Тиймээс, гогцоонд хаалттай түүхүүд байгаа нь туршилтаар батлагдсан (Зураг 5.15).

Ийм гогцоотой бөөмийн түүхүүд нь хавтгай орон зай гэх мэт тогтмол дэвсгэр дээр ч үүсдэг тул огторгуйн цаг хугацааны муруйлттай ямар нэгэн холбоотой эсэх нь маргаантай байдаг. Гэвч сүүлийн жилүүдэд бид физикийн үзэгдлүүд ихэвчлэн адилхан зөв хос тайлбартай байдгийг олж мэдсэн. Бөөмс нь өөрчлөгдөөгүй дэвсгэрийн эсрэг хаалттай гогцоонд хөдөлдөг, эсвэл хөдөлгөөнгүй хэвээр үлддэг, харин орон зай-цаг хугацаа нь тэдний эргэн тойронд хэлбэлздэг гэж хэлж болно. Энэ нь эхлээд бөөмийн траекторийг, дараа нь муруй орон-цаг хугацааны нийлбэрийг гаргах уу, эсвэл эсрэгээр нь нэгтгэхийг хүсч байна уу?

Тиймээс квант онол нь микроскопийн масштабаар цаг хугацаагаар аялахыг зөвшөөрдөг бололтой. Гэвч цаг хугацаа руу буцах, өвөөгөө алах гэх мэт шинжлэх ухааны уран зөгнөлийн зорилгоор энэ нь ашиггүй юм. Иймээс асуулт хэвээр байна: түүхийг нэгтгэн дүгнэвэл макроскопийн цаг хугацааны гогцоо бүхий орон зай-цагт магадлал хамгийн дээд хэмжээнд хүрч чадах уу?

Цаг хугацааны гогцоог зөвшөөрөхөд улам ойртож буй орон зай-цаг хугацааны арын дэс дарааллаар материаллаг талбаруудын түүхийн нийлбэрүүдийг авч үзэх замаар энэ асуултыг судалж болно. Ийм цаг үед үүнийг хүлээх нь зүйн хэрэг байх аБи давталт анх удаа гарч байна, ямар нэг чухал зүйл болох гэж байна. Миний шавь Майкл Кэссидитэй хамт судалж байсан энгийн жишээн дээр ийм зүйл тохиолдсон.

Бидний судалсан орон зай-цаг хугацаа нь Эйнштейний орчлон гэж нэрлэгддэг орон зай-цагтай нягт холбоотой байсан бөгөөд Эйнштэйн орчлон ертөнц цаг хугацааны хувьд статик, өөрчлөгддөггүй, тэлэх эсвэл хумигддаггүй (1-р бүлгийг үз). .. Эйнштейний орчлонд цаг хугацаа эцэс төгсгөлгүй өнгөрсөн үеэс төгсгөлгүй ирээдүй рүү шилждэг. Гэхдээ орон зайн хэмжээсүүд нь дэлхийн гадаргуу шиг хязгаарлагдмал бөгөөд өөр дээрээ хаалттай, гэхдээ зөвхөн нэг хэмжээсийн тоогоор л нэмэгддэг. Ийм орон зай-цаг хугацааг цилиндр хэлбэрээр дүрсэлж болох бөгөөд түүний уртааш тэнхлэг нь цаг хугацаа, хэсэг нь гурван хэмжээст орон зай байх болно (Зураг 5.16).

Эйнштейний орчлон ертөнц тэлэхгүй байгаа тул бидний амьдарч буй орчлон ертөнцтэй тохирохгүй байна. Гэсэн хэдий ч, энэ нь түүхийг нэгтгэн дүгнэхэд хангалттай энгийн тул цаг хугацаагаар аялах тухай ярилцахад тохиромжтой хүрээ юм. Цаг хугацаагаар аялах тухай түр зуур мартаж, тэнхлэгийг тойрон эргэдэг Эйнштейний орчлон дахь бодисыг авч үзье. Хэрэв та энэ тэнхлэгт өөрийгөө олж авбал та хүүхдийн тойруулгын төвд зогсож байгаа мэт сансар огторгуйн ижил цэг дээр үлдэх болно. Гэхдээ тэнхлэгийн хажуу талд байрлах тул та түүний эргэн тойронд орон зайд шилжих болно. Тэнхлэгээс хол байх тусам таны хөдөлгөөн илүү хурдан болно (зураг 5.17). Тиймээс хэрэв сансар огторгуйд хязгааргүй бол тэнхлэгээс хангалттай хол байгаа цэгүүд хэт гэрэлтэх хурдаар эргэлддэг. Гэхдээ Эйнштейний орчлон ертөнц орон зайн хэмжээсүүдээр хязгаарлагдмал байдаг тул түүний ямар ч хэсэг гэрлээс илүү хурдан эргэхгүй чухал эргэлтийн хурд байдаг.

Одоо Эйнштейний эргэдэг орчлон дахь бөөмийн түүхийн нийлбэрийг авч үзье. Эргэлтийн хөдөлгөөн удаашралтай үед бөөмс тодорхой хэмжээний энерги авахын тулд олон зам туулах боломжтой. Тиймээс ийм дэвсгэрийн эсрэг бүх бөөмийн түүхийн нийлбэр нь том далайцыг өгдөг. Энэ нь муруй орон-цаг хугацааны бүх түүхийг нэгтгэн үзэхэд ийм дэвсгэрийн магадлал өндөр байх болно гэсэн үг юм, өөрөөр хэлбэл энэ нь илүү магадлалтай түүхүүдийн нэг юм. Гэсэн хэдий ч Эйнштейний орчлон ертөнцийн эргэлтийн хурд эгзэгтэй цэгт ойртож, түүний гаднах бүсүүдийн хөдөлгөөний хурд нь гэрлийн хурд руу чиглэдэг тул зөвшөөрөгдсөн цорын ганц арга зам бий. болон m нь орчлон ертөнцийн ирмэг дэх сонгодог бөөмс, тухайлбал гэрлийн хурдаар хөдөлгөөн. Энэ нь бөөмийн түүхийн нийлбэр бага байх бөгөөд энэ нь орон зай-цаг хугацааны магадлалыг илтгэнэ гэсэн үг юм. NSБүх муруй сансрын цаг хугацааны түүхэнд нийт x дэвсгэр нь бага байх болно. Өөрөөр хэлбэл, тэд хамгийн бага магадлалтай байх болно.

Гэхдээ цаг хугацаагаар аялах, цаг хугацаагаар аялах нь ямар холбоотой вэ? NS m гогцоонд Эйнштейний эргэдэг орчлон ертөнцүүд байдаг уу? Хариулт нь эдгээр нь цаг хугацааны гогцоо хийх боломжтой бусад дэвсгэртэй математикийн хувьд тэнцүү юм. Эдгээр бусад суурь нь орон зайн хоёр чиглэлд өргөжиж буй орчлон ертөнц юм. Ийм орчлон ертөнцүүд үе үе байдаг гурав дахь хэмжээст чиглэлд тэлэхгүй. Өөрөөр хэлбэл, хэрэв та энэ чиглэлд тодорхой зайд явбал хаанаас эхэлсэн бэ гэдгээ олж харах болно. Гэсэн хэдий ч тойрог бүрийг тэр чиглэлд чиглүүлэх тусам эхний болон хоёр дахь чиглэлд таны хурд нэмэгдэх болно (Зураг 5.18).

Хэрэв хурдатгал бага бол цаг хугацаа NS x гогцоо байхгүй байна. Гэсэн хэдий ч бүх арын дэвсгэрийн дарааллыг авч үзье b Охурдны илүү их өсөлт. Цагийн гогцоо нь хурдатгалын тодорхой чухал утгад гарч ирдэг. Энэхүү чухал хурдатгал нь Эйнштейний орчлон ертөнцийн эргэлтийн чухал хурдтай тохирч байгаа нь гайхмаар зүйл биш юм. Эдгээр хоёр дэвсгэр дээр түүхийн нийлбэрийг тооцоолох нь математикийн хувьд тэнцүү тул цаг хугацааны гогцоог олж авахад шаардагдах муруйлт руу ойртох тусам ийм дэвсгэрийн магадлал тэг болох хандлагатай байна гэж дүгнэж болно. Өөрөөр хэлбэл, цаг хугацааны машинд хангалттай хазайх магадлал тэг байна. Энэ нь миний он цагийн хэлхээсийг хамгаалах таамаглал гэж нэрлэдэг зүйлийг баталж байна: физикийн хуулиуд нь макроскопийн объектуудыг цаг хугацаанд нь хөдөлгөхгүй байхаар зохион бүтээгдсэн байдаг.

Хэдийгээр түр зуурынх NSХэрэв түүхийг нэгтгэн дүгнэхэд гогцоо хийхийг зөвшөөрдөг бол тэдгээрийн магадлал маш бага байна. Дээр дурдсан хоёрдмол байдлын харилцаан дээр үндэслэн би Кип Торныг цаг хугацаагаар аялж, өвөөгөө хөнөөх магадлалыг тооцоолсон: энэ нь нэг их наяд их наяд триллион их наядаас нэгээс арав хүрэхгүй байсан.

Энэ бол гайхалтай бага магадлал боловч Кипийн зургийг анхааралтай ажиглавал захын эргэн тойронд бага зэрэг манан байгааг анзаарах болно. Энэ нь ирээдүйн зарим нэг луйварчин өнгөрсөн үе рүү аялж, өвөөг нь хөнөөх магадлал бага байгаатай тохирч байгаа тул Кип энд үнэхээр алга.

Мөрийтэй тоглоомчдын хувьд Кип бид хоёр иймэрхүү гаж үзэгдэл дээр мөрийцмөөр байна. Гэсэн хэдий ч асуудал нь бид үүнийг хийх боломжгүй, учир нь бид одоо ижил бодолтой байгаа. Тэгээд би өөр хүнтэй мөрий тавихгүй. Цаг хугацаагаар аялах боломжтой гэдгийг мэдсээр байж тэр ирээдүйн харь гарагийн хүн болж хувирвал яах вэ?

Цаг хугацаагаар аялах бодит байдлыг бүдгэрүүлэхийн тулд засгийн газрын захиалгаар энэ бүлгийг бичсэн гэж та бодож байсан уу? Магадгүй таны зөв байх.

Дэлхийн шугам бол дөрвөн хэмжээст орон зай-цаг хугацааны зам юм. Цаг хугацааны ертөнцийн шугамууд нь орон зай дахь хөдөлгөөнийг байгалийн урагшлах хөдөлгөөнтэй хослуулдаг. Зөвхөн ийм шугамын дагуу материаллаг объектууд дагаж болно.

Төгсгөл - хязгаарлагдмал хэмжээстэй байх.