Путешествие во времени

Аннотация

Научно-популярная статья, рассказывающая о перспективах субсветовых космических полетов, о некоторых выводах теории Относительности и о вытекающих из этих выводов возможностях для космонавтики.

А. КОЛПАКОВ Путешествие во времени Согласно нашему житейскому представлению, течение времени неумолимо и неизменно всегда направлено от прошлого к будущему. Мы невольно сравниваем время с постоянным равномерным течением реки («Сколько воды утекло…»). Словно мы находимся на плоту и отданы во власть этому течению, и пока происходят рождение и смерть людей, смена поколений, исторических эпох и геологические процессы, плот проплывает один береговой знак, второй, третий. Проходит минута, год, тысячелетие… А нельзя ли двинуться вспять по течению или обогнать его? Ведь передвигаемся же мы в пространстве в любом направили? Человек создал «машины пространства» — быстроходные суда, автомобили, реактивные самолеты. Правда, мы читали и о «машине времени». Но это ведь не более, чем смелая фантазия Г. Дж. Уэллса. Возможна ли чудесная «машина времени», описанная им? С тех пор как человек стал осознавать окружающий его мир, укоренилось представление о времени, вытекающее как будто из самого что ни на есть здравого смысла, из всего опыта сотен поколений. Что такое время? Здравый смысл подсказывал: это нечто непрерывно и равномерно протекающее, с вечно и везде одинаковой скоростью. «Одно и то же время течет во всей бесконечной Вселенной», — утверждал Ньютон. Нет и не может быть двух времен, которые в различных местах Вселенной текли бы по разным законам и с разной скоростью. Следовательно, изменять время или управлять им невозможно. Но вот полвека назад великий физик нашего времени А. Эйнштейн заявил: «Наши тысячелетние представления о времена неправильны. Ньютон ошибался. Не существует единого мирового времени. В различных точках Вселенной время течет по-разному, оно меняет темп своего бега в зависимости от скорости и силы поля тяготения в данной материальной системе». В своей теории относительности, которая является высшим достижением человеческого гения на современном этапе развития науки, Эйнштейн неопровержимо доказал, что скорость действует подобно двойному тормозу, замедляющему время и сокращающему расстояния. Только скорость эта должна быть чудовищно велика — она должна предельно близко подходить к скорости света А ведь скорость света — это наивысшая возможная скорость в природе, предел всех скоростей. Из теории Эйнштейна следует возможность путешествия в будущее. Если запустить в Космос ракету, способную развить почти световую скорость, то время в ней потечет медленнее, чем на Земле. «Невероятно! Нереально! — говорили многие и многие ученые. — Это противоречит здравому смыслу. Дайте практические доказательства замедления времени, проверьте на практике». В самые последние годы такую проверку помог произвести мезон — элементарная частичка материи, в 280 раз большая электрона по массе. Ученые точно определили его скорость и продолжительность существования. Мезонов очень много в космических лучах. Они летят со скоростью, почти равной скорости света. Мезоны образуются на высоте 30–40 километров от поверхности Земли и, прожив две миллионных доли секунды, распадаются, успев долететь до прибора исследователя, находящегося на уровне моря. «Как же так? — задумались ученые. — За две миллионных доли секунды мезон мог пролететь в атмосфере максимум 600 метров. (Перемножьте скорость мезона, примерно равную 299795,2 километра в секунду, на время его жизни, и вы получите эти 600 метров). В то же время он зарегистрирован счетчиком, т. е. пролетел в атмосфере 30–40 километров? Значит, прошло больше времени — не две миллионных доли секунды, а в 60 раз больше, — полторы десятитысячных доли секунды. И физики поняли, что время течет по-разному в системе отсчета Земли и в системе отсчета мезона: для ученого время течет быстрее в 60 раз («проходит полторы десятитысячных секунды), для мезона время «ползет» лениво (проходит только две миллионных доли секунды). Теория Эйнштейна впервые указала людям принципиальную возможность частичного овладения временем. Почему «частичного»? Потому что никогда невозможно будет повернуть время вспять — ни через сто лет, ни при каком развитии науки и техники. О «машине времени», путешествующей в прошлое, надо забыть, — ее идея противоречит всем законам науки. Но «машина времени», путешествующая в будущее, возможна. И заметьте, это будет не какая-нибудь особая «машина времени», а та же «машина пространства»— космическая ракета, развивающая огромные субсветовые скорости. Так, если скорость ракеты достигает 0,9999 скорости света (299765 км/сек.), то время в ней замедлит свой бег в 70 раз по сравнению с земным. Пролетайте в Космосе лет пять вот с такой скоростью и, вернувшись на Землю, попадете в XXIV век, ибо на Земле за это время пройдет три с половиной века! Чем не «машина времени?» Скорость в пространстве обеспечила нам скорость во времени к будущему. Подтверждается положение диалектического материализма — пространство и время являются неразрывными формами существования материи и не могут мыслиться отдельно. Относительное замедление времени тем значительнее, чем ближе скорость тела к световой. Если вообразить ракету класса «пять девяток после нуля» (т. е. 0,99999 скорости света), время в ней потечет уже не в 70 раз, а в 224 раза медленнее земного. Пролетав в такой ракете те же пять лет, мы попадем при возвращении на Землю не в XXIV, a в XXXII век! При скорости ракеты, отличающейся от световой только на одну десятую километра в секунду, время в ней замедлится в 1200 раз! Отметим еще, что ощутимые «чудеса» со временем происходят только при скоростях, достаточно близких к световой, — примерно начиная со скорости 299 тысяч километров в секунду и выше. Ниже этой скорости путешествие в будущее почти не происходит. Допустим, мы — в советском искусственном спутнике Земли. Он летит по орбите со скоростью 8 км /сек. На сколько мы обгоним земное время, пробыв на спутнике один год? Всего лишь на несколько тысячных допей секунды. При скорости 120 тыс. км/сек. мы обогнали бы земное время только на один месяц, при 230 тыс. км/сек. — на полгода, при 260 тыс. км/сек. — на два года. Наконец, при скорости спутника в 299 тыс. км/сек. один год, проведенный на нем, соответствовал бы сорока земным годам. Но возможно ли создание субсветовых космических ракет, этих «машин пространства — времени»? Да, возможно. Как скоро можно ожидать этого? Сейчас, когда советский человек совершил прорыв в Космос, когда готовятся рабочие чертежи первых межпланетных кораблей, все сроки резко сократились. Многие крупнейшие ученые считают, что уже на пороге XXI века, т. е. через какие-нибудь 50–60 лет, будет испытана первая экспериментальная ракета, развивающая субсветовую скорость. Однако трудности, стоящие на пути создания таких ракет, грандиозны. Во-первых, субсветовая ракета должна обладать достаточными запасами колоссальных по концентрации источников энергии. Сейчас человек умеет извлекать из вещества едва одну десятую процента заключенной в нем энергии (в виде атомных и термоядерных взрывов или при работе атомных реакторов). Термоядерная энергия или в сотни раз превышающая ее энергия слияния частиц и античастиц — вот «топливо» субсветовых ракет будущего, так называемых фотонных ракет. Во-вторых, для достижения субсветовых скоростей необходим двигатель гигантской мощности. Лучшие современные авиационные двигатели развивают мощность порядка десятков лошадиных сил на килограмм своего веса. Мощность реактивных двигателей межпланетных кораблей будет в тысячи раз большей. А двигатели субсветовых ракет разовьют мощность, равную миллиардам лошадиных сил на килограмм своего веса! При субсветовых скоростях корабль будет сталкиваться с межзвездными частицами (пылинками, атомами водорода, гелия, кальция и др.) При взаимодействии мчащегося с огромной скоростью корабля с этими ничтожными частицами материи возникнут излучения, неизмеримо более опасные, чем самые мощные космические лучи. Потребуются защитные экраны огромной толщины. Чтобы избавиться от этой неприятности, немецкий ученый Эуген Зенгер — автор идеи фотонной ракеты — предлагает построить корабль по принципу прямоточного реактивного двигателя (грубо говоря, «летающей трубы»). Тогда частицы среды, влетев в носовую «камеру сгорания» с почти световой скоростью, сами возбудят ядерные реакции с веществом «топлива». «Ядерное солнце» вспыхнет почти без затраты специальной энергии и все время будет поддерживаться налетающими частицами. Фотонную ракету Зингера можно представить себе так. Это будет огромный космический корабль длиной, вероятно, в несколько километров. Каюты для людей и служебные помещения расположены в его передней части. Далее идет толстый защитный экран, за которым находится хранилище термоядерного топлива (десятки тысяч тонн!). Затем следует собственно «двигатель»: водородно-гелиевый реактор, «ядерный прожектор» (фокусирующая и отражающая поверхность) и система кольцевых магнитных полей. В реакторе возбуждается водородно-гелиевая реакция, вспыхивает регулируемое «термоядерное солнце», в котором и происходит превращение вещества в кванты совета — фотоны. Магнитные поля направляют фотонный поток в фокус параболического «зеркала», которое отбрасывает его в мировое пространство сверхмощным параллельным пучком. Создается фантастически мощное давление светового луча, и ракета летит вперед. Субсветовая ракета может работать и на основе реакции вещества с антивеществом. Тогда в ней будут два хранилища — одно для обычных частиц (протонов, нейтронов, электронов), другое — для античастиц (антипротонов, антинейтронов, позитронов). Отсюда частицы и античастицы поступают в ускорители и, пройдя последние, попадают в фокус того же «ядерного прожектора». В фокусе происходит слияние частиц и античастиц, порождающее грандиозное выделение энергии в виде фотонно-мезонного излучения, «Зеркало» отбрасывает это излучение таким же параллельным пучком в пространство. Возникает огромная реактивная тяга, равная миллионам тонн. Такова общая идея фотонной ракеты. Осуществить ее неимоверно трудно. Взять хотя бы следующее. Для достижения субсветовой скорости требуется такая гигантская интенсивность фотонного луче, при которой он, упав на «зеркало», мгновенно нагреет его поверхность на миллионы градусов. Профессор Т. И. Бабат указывает, что даже идеальные отражатели, поглощающие не более одной стотысячной доли падающей на них лучистой энергии (например, серебро), мгновенно превратились бы в облачко раскаленных ионизированных газов. Другие ученые предполагают, что можно будет наладить эффективное охлаждение «зеркала» (например, жидким натрием). Но еще трудно сказать, удастся ли осуществить такое охлаждение. Профессор Бабат предлагает заменить поток квантов видимого света (фотонов) потоком квантов невидимого высокочастотного излучения (сантиметровые волны). Эти кванты во много раз меньше фотонов. Поэтому они будут мало поглощаться «зеркалом», и его поверхность не нагреется до «звездных» температур. Работа охлаждающих устройств будет более надежной. Такой корабль профессор Бабат назвал квантовой ракетой. Создание фотонных и квантовых ракет откроет перед человечеством почти безграничные перспективы в освоении Космоса. Двигаясь с постоянным, достаточно безопасным для космонавтов ускорением, субсветовая ракета достигнет скорости, сколь угодно близкой к скорости света. И тогда-то начнется «путешествие во времени», о котором мы говорили выше. Доктор Зенгер приводит следующие расчеты. Фотонная ракета, пролетающая половину пути с ускорением, равным ускорению силы тяжести на поверхности Земли (9,8 метра в секунду за секунду), а вторую половину пути — с таким же замедлением, пролетит расстояние от Солнца до туманности Андромеды за 26 лет в собственной системе отсчета. А ведь до Андромеды 2,5 миллиона световых лет! Это значит, что в то время как астронавты затратят на путешествие туда и обратно только 50–60 лет, жители Земли будут ожидать их возвращения целых 5 миллионов лет. И это не сказка, не фантастика. Один из крупнейших советских физиков профессор Л. Э. Гуревич пишет: «Теория предсказывает здесь совершенно реальные явления». Астронавты постареют как раз на 52 года, съедят запас продуктов, соответствующий полувековой потребности (если не проведут большую часть времени в анабиозе, что вероятнее всего). Распад радиоактивного изотопа в ракете произойдет на величину, соответствующую 52 годам. Часы в ракете покажут, что прошло полвека. В общем, все материальные процессы в системе ракеты будут протекать по обычным законам природы. В то же время на Земле совершенно реально пройдет 5 млн. лет. Пять миллионов раз планета обойдет по орбите вокруг Солнца и 1825 миллионов раз обернется вокруг собственной оси. На Земле сменятся тысячи поколений. Возвратившиеся астронавты окажутся в весьма затруднительном положении. Они попадут в мир совершенно незнакомых людей, в цивилизацию, которая им и не снилась. Тщетно они будут пытаться понять жителей Земли. За пять миллионов лет неузнаваемо изменится язык людей, их понятия и нравы. Только «памятные» электронные машины помогут жителям Земли установить, что вернулись на родину отважные звездоплаватели, посетившие галактику Андромеды. «Небылицы!» — усомнятся маловеры. А вот профессор Гуревич пишет: «По мере того как техника будущего будет осуществлять все большее и большее приближение скорости ракет к скорости света, все более удаленные миры будут становиться принципиально достижимыми. Правда, их достижение должно будет оплачиваться все более дорогой ценой, так как возвращающиеся назад астронавты будут попадать на Землю во все более отдаленное будущее». И вот мы вправе нарисовать перед вами картину невероятно далекого будущего и ту «дорогую цену», которую заплатят астронавты во имя развития человеческого познания. …В конце энного тысячелетия жители Земли наконец осуществили заветную мечту: была создана субсветовая ракета класса «сто девяток после нуля», развивающая скорость, неуловимо отличающуюся от световой. Время в ней замедлялось в 10 миллиардов раз по сравнению с земным. Перед астронавтами поставлена величественная задача — достичь другой Метагалактики, удаленной от солнечной системы на расстояние в 100 миллиардов световых лет. Экипаж межметагалактического корабля навсегда простился с друзьями. Гигантская ракета, движущаяся за счет отбрасывания неисчерпаемой внутригравитонной энергии, преобразованной в электромагнитные кванты, бесшумно взмыла в черное небо, навстречу бесконечности. Когда-то она вернется?.. Тридцать лет (по своим часам) путешествовали звездоплаватели. Они открыли другую Метагалактику, встретились там с формами разумной жизни, о которых жители Земли и не подозревали. И вот корабль — «машина пространства — времени» — возвратился к Солнцу. Но что это? Вокруг — полный мрак. Бесстрастно блещут незнакомые созвездия. Оказывается, здесь протекло… 200 миллиардов лет! Солнце уже успело погаснуть, исчерпав свой водород. Подлетев к погруженной в вечную ночь Земле, они ловят странные ритмичные сигналы. Электронная машина расшифровывала сигналы несколько лет. Астронавты читают: «Говорит робот, оставленный жителями Земли. Сообщаю тем, кто вернется из другой Метагалактики: после того как медленно угасло Солнце, человечество еще 50 миллионов лет поддерживало жизнь на Земле за счет излучения искусственных солнц. Исчерпав запасы земной энергии, люди построили искусственные планеты и повели их к молодым горячим солнцам Большого Магелланова Облака. Координаты…». И астронавты опять пускаются в далекий путь — к новой родине человечества. Итак, мы видим, что путешествие во времени — к будущему — возможно. Эта возможность основана на твердом научном фундаменте. Путешествие в будущее будет неоднократно совершаться даже нашими ближайшими потомками на основе высочайшего расцвет науки и техники коммунистического общества. --- Журнал «Дон» 1958 г., № 8.- стр. 151–155.