Знание-Сила, 1995, №12, с.62.
© В.С.Барашенков

Почему в нашем мире не два, не три, а только одно время? Почему оно одномерно? У пространства три измерения - длина, ширина, высота, а у времени всего лишь одно - длительность? Может, такое только в нашем участке бесконечно разнообразной вселенной, а в других как-то иначе? Интересно, как выглядят многомерные миры? А, может, наш мир тоже многовременной, только мы этого не замечаем - родившись в сполохе Первичного Взрыва он со всем своим материальным содержимым движется вдоль какой-то одной временной траектории, и время мы отсчитываем вдоль нее? Но если это так, то как "перевести стрелки " на временных траекториях окружающих нас предметов и пустить их по новым временным путям, и что при этом произойдет? Возможно, это будет связано с поглощением и выделением таких огромных количеств энергии, что атомный взрыв по сравнению с ней покажется огоньком маленькой спички?

Вопросы из области "сумасшедших идей", но физики уже давно имеют дело с таковыми.

Хорошее заглавие для научно-фантастического рассказа! Но у нас речь пойдет о строго научных вещах. Правда, время - настолько глубинная, фундаментальная особенность окружающего нас мира, что всякая попытка хотя бы немного выйти за пределы уже известных его свойств неминуемо выводит нас в мир совершенно новых феноменов, которые иначе как фантастическими и не назовешь.

Точно сказать, что такое время, очень непросто. С точки зрения философии это - самая общая характеристика любых происходящих вокруг нас изменений. В этом его суть и смысл; в абсолютно неизменном мире времени нет. С точки зрения математика время - всего лишь параметр, нумерующий последовательности следующих друг за другом событий. Однако в обоих случаях возникает вопрос - почему все последовательности событий, а они неисчислимо многообразны, характеризуются всегда только одной укладывающейся на линию величиной? Почему не может быть, например, плоскости с двумя временными параметрами: один характеризуeт изменения вдоль определенного направления, а второй определяет угол наклона этого направления по отношению к другим?

Смысл второго времени станет более понятным, если представить себе следующую картину. Пусть мимо нас бежит лента транспортера с лежащими на ней быстро зреющшими помидорами. В привычном нам мире перемещение плодов и их созревание характеризуются одним и тем же временем - показаниями висящих на стене часов. Но вот если бы процесс созревания протекал сам по себе, независимо от показаний стенных часов, то для его описания потребовалось бы еще одно время. Непрерывное изменение двух времен определяют временную траекторию помидор - некоторую кривую на временной плоскости. Или во многовременном пространстве, если временных переменных больше.

Нужна тренировка, чтобы научиться представлять себе временные траектории. Однако на первых порах можно рассуждать формально - было четыре мировых оси - три пространственных, одна временная, теперь стало больше. С точки зрения математики тут нет проблем. Посмотрим, как это скажется на физических свойствах мира.

Прежде всего, сколько их - дополнительных временных осей? Однозначно ответить на этот вопрос пока нельзя - никаких ограничений на число пространственных и временных "сторон света" нам не известно. Академик А.Д.Сахаров в одной из своих статей писал, что природа настолько многообразна, что, в принципе, позволяет существовать, например, мирам с одной или двумя пространственными и несколькими временными переменными, а болгарский физик Н.Калицин развивал теорию с бесконечным числом временных переменных, различающихся по "силе" их проявления в материальном мире. Конечно, все эти миры будут сильно различаться по своим свойствам - в одних могут существовать устойчивые атомы и образовываться сложные молекулы - основа жизни, в других будет "суп" из элементарных частиц или какие-либо еще неизвестные нам формы материи и ее организации...

Давайте ограничимся пока мирами, близкими по свойствам нашему, с атомами и молекулами. Для исследования более сложных пространственно- временных конструкций наших знаний еще недостаточно. (Иначе, как любил говорить академик Я.Б.Зельдович, наука превратится в пустое размахивание руками!).

Если проследить тенденции развития физики, то первое что бросается в глаза, - она становится все более симметричной по отношению к пространству и времени. Началось это с эйнштейновской теории относительности, где пространство и время объединились в единый объект четырехмерное пространство-время. На следующем этапе вместо общих "вселенских часов" отдельные пространственные точки, как люди в толпе, были снабжены личными хронометрами. Для каждой из них стало возможным выбрать свой "часовой пояс". Если раньше результаты вычислений зависели от выбора системы координат и каждый физик волен был считать свои расчеты наилучшими, то теперь они стали однозначными, и это позволило заметить очень тонкие особенности в поведении элементарных частиц и атомов.

Сделаем теперь очередной шаг на пути симметрии - будем считать, что число пространственных и временных компонентов у единого пространства-времени одинаково - по три.

Нужно сказать, что симметрия - не единственная подсказка. Есть и более глубокие соображения, основанные на изучении явлений в ультрамалых областях, где частицы, по-видимому, могут перемещаться быстрее света и противопоставление пространства и времени утрачивает смысл - в зависимости от точки зрения пространство может стать временем, а время приобрести свойства пространства.

Мы не будем разбирать эти трудные и во многом еще весьма спорные вопросы, просто будем изучать мир, в котором точно три пространственных и три временных измерения. Чем он отличается от нашего?

Единственный "звездолет", с помощью которого можно проникнуть в такой фантастический мир - математические формулы. Только с их помощью можно нарисовать картины нового мира. Если писатель-фантаст путешествует по "запредельным мирам" с помощью своего воображения, то физик использует для этого транспорт, горючим которому служат математические законы и физические принципы. Конечно, мы не будем продираться сквозь частокол математических символов, и воспользуемся уже готовыми результатами, стараясь понять их с помощью нестрогих, но зато наглядных аналогий.

Наверное, у читателя останется много вопросов; я могу его утешить лишь тем, что и на семинарах специалистов никогда не бывает все ясным. Вопросы - братья любознательности, а она подталкивает к более глубокому изучению - по другим журнальным статьям и книгам.

Пожалуй, первое, что бы мы испытали, попав в шестимерный мир с тремя временами, это удивление: с первого взгляда ничего нового по сравнению с привычным 4-мерным миром!

Это потому, что временные траектории всех окружающих нас предметов параллельны нашей, и дополнительным временам просто негде проявиться. Можно думать, что вектор времени, с которым в катаклизме Первичного Взрыва родился небольшой по размерам участок вселенной, раздувшийся затем в окружающий нас мир, с высокой степенью точности одинаков у всех заполняющих его материальных тел. Объекты с "повернутым временем" могут залететь к нам лишь с далеких окраин вселенной, да и то лишь при условии, что в соседних областях младенческого мира вектор времени имел другое направление, а это весьма сомнительно. Размеры только что родившейся в квантовой флюктуации Вселенной ¹ были мизерными - как говорят расчеты, порядка радиуса элементарной частицы или даже еще меньше, поэтому ее отдельные участки, видимо, интенсивно взаимодействовали между собой, их вещество перемешивалось, а значит, и время во всей нашей вселенной скорее всего течет одинаково. Если это так, то объекты с отличными временными векторами могут рождаться лишь в процессах, протекающих внутри нашего мира.

О том, что это за процессы, мы поговорим чуть позже, а пока отметим, что вывод о временной однородности окружающего нас мира, хотя и может кое-кому показаться обескураживающим (в шестимерном мире могло быть нечто сверхфантастическое!), на самом деле обнадеживает - ведь современные физические теории достаточно точны и отклонения должны проявляться в каких-то особенных, трудно доступных для наблюдения случаях. Теоретические построения, предсказывающие существенные изменения в области уже хорошо изученных явлений, заведомо ошибочны.

Итак, первое впечатление - шестимерный мир очень похож на наш четырехмерный. Приглядевшись, однако, внимательнее, мы заметим, что некоторые тела вокруг нас движутся непривычно быстро, почти мгновенно перемещаются из одной точки в другую. Зная расстояние между точками и прикинув время движения по тем "одномерным часам", которые каждый из нас носит с собой на руке или в кармане, мы обнаружим, что скорость некоторых тел превосходит световую. Это настораживает, поскольку физики уже давно установили, что сверхсветовые тела, существуй они действительно в природе, можно было бы заставить двигаться вспять по времени - из настоящего в прошлое. Направление их движения зависит от точки зрения наблюдателя - неподвижный наблюдатель увидит, что сверхсветовые осколки взорвавшегося снаряда, как им и положено, разлетаются в стороны, и замедлившись, падают на землю, а вот велосипедист или пассажиры проезжающего мимо автобуса увидят все в обратном порядке: спокойно лежавшие на земле железки вдруг ни с того ни с сего поднимаются в воздух, летят навстречу друг другу и слипаются в целехонький снаряд, который стремительно втягивается в ствол пушки! Картина явно абсурдная - такого никогда не бывает. Как говорят философы, тут нарушено одно из основных свойств материального мира - причинно-следственная связь, а попросту говоря, - причина и следствие перепутали свои места. Вместе с тем это не игра воображения подгулявшего физика, а строгое следствие формул теории относительности: тела со сверхсветовыми скоростями, если они существуют в природе, обязательно должны обладать такими необыкновенными свойствами. Несколько лет назад этот вывод погубил красивую гипотезу о приходящих к нам из космоса сверхсветовых частицах тахионах, ² a теперь, кажется, грозит опрокинуть идею многомерного времени...

Однако последнее не верно. Сверхсветовые движения в многовременном мире - всего лишь иллюзия, возникающая в результате неправильного измерения скорости. Мы неосторожно воспользовались для этого часами, которые отсчитывают время вдоль нашего вектора времени. Время, отсчитываемое по часам, движущимся по наклонной временной траектории, течет медленнее. (Каждый, кто изучал геометрию знает, что гипотенуза всегда меньше катета; см.рисунок). Если говорить точнее, то вдоль своих траекторий оба времени текут одинаково, однако считываемые с часов, движущихся по другой траектории, они выглядят растянутыми или сжатыми в зависимости от скорости и направления движения часов по t-траектории. С похожим эффектом мы встречаемся уже в эйнштейновской теории относительности - там время тоже зависит от того, по каким часам его измерять. Со сверхсветовыми иллюзиями, обусловленными некорректным вычислением скорости, мы нередко имеем дело и в нашей повседневной практике. Например, скорость, с которой скользит по стене отраженный зеркалом солнечный зайчик, может иметь любое значение - от нуля до бесконечности, но ни энергия, ни вещество при этом по следу "зайчика" не перетекаются и никаких нарушений причинности не происходит. Еще один пример - неоновая реклама, которую мы видим на крышах домов и над входами в магазины. Буквы вспыхивают независимо одна от другой, а нам кажется, что каждая из них зажигает следующую, и неоновый "зайчик" может бежать с любой скоростью.

Читатель, наверное, уже сообразил - для того, чтобы выяснить, каков на самом деле наш мир, нужно искать где-нибудь в космосе или в микромире среди элементарных частиц, объекты, скорость которых выглядит как сверхсветовая. Если такие объекты удастся обнаружить, это будет серьезным указанием на временную многовременность вселенной.

И такие объекты, оказывается, давно уже известны астрономам! Некоторые светящиеся тела на звездом небе и вправду движутся быстрее света. В том, что это так, сегодня нет никаких сомнений - это не ошибка наблюдений, а твердо установленный факт. Вот только экспериментальная информация о свойствах этих тел пока еще невелика, и все их удается объяснить оптическими иллюзиями, не связанными с многомерностью времени. Можно, конечно, с успехом использовать для этого и эту гипотезу, однако в науке действует принцип Оккама: не вводи сущностей сверх необходимого. Пока работают известные законы, не следует вводить новых гипотез - иначе наука превращается в научную фантастику.

Вполне возможно, что среди наблюдаемых астрономами сверхсветовых объектов есть тела с "повернутым временем", но для того, чтобы их выделить, нужны дополнительные данные. Впрочем, как говорят специалисты, некоторые экспериментальные факты с трудом объясняются "иллюзионной теорией".

Тело с иной, чем у нас, временной траекторией находится в нашем времени только мгновение - в момент пересечения его и нашей траекториуй. Чуть раньше оно было еще в нашем прошлом, мгновение спустя онокажется в нашем будущем. Если тело обладает необходимым устройством (например, если это - "летающая тарелка" инопланетян или целая планета), то, находясь в прошлом, оно может послать нам радиограмму или просигналить световым зайчиком о своем прибытии и, в частности, сооб- щить нам время и координаты точки пересечения траекторий, чтобы, упаси боже, не вынырнуть из прошлого внутри какого-либо другого материального тела, когда может произойти космическая катастрофа - что-то вроде неожиданно вспыхнувшей сверхновой. (Впрочем, кто знает, что там может произойти - этот вопрос никто не анализировал!).

Когда иновременное тело исчезнет в нашем будущем, роли поменяются - мы не сможем получать от него информации, зато сами можем послать ему телеграмму. Диалог получается весьма стесненным - до пересечения мы получаем вопросы и информацию, после пересечения можем на них ответить, но ответы на свои вопросы уже не получим. В прошлое мы не можем просигналить, а из будущего "они".

Правда, так будет, если наше временная траектория параллельна или, во всяком случае, не сильно отличается от начального "вселенского времени", установившегося в момент рождения Мира. Если бы мы и обменивающееся с нами телеграммами тело, оба были "иновременными изгоями" и наша траектория тоже была бы наклонной, то мы смогли бы несколько раз обменяться сигналами, задать вопросы и получить ответы. Мы не будем сейчас развивать эту тему, геометрия шестимерного мира - трудный предмет. Заметим лишь, что получать и передавать сигналы можно только вблизи точки пересечения, когда тела еще не слишком разошлись во времени и световые лучи или радиоволны еще успевают "застать адресат дома".

Последнее становится несколько понятнее, если учесть, что расстояние во времени и расстояние в пространстве - это совсем разные вещи. Объект может находиться в соседней комнате, даже на соседнем столе, но оставаться для нас невидимым, пребывая где-то во временах египетских фараонов. Посланный им сигнал пересек нашу временную траекторию в момент времени, который является для нас далеким прошлым. Сигналы из временного далеко мы получим лишь при условии, что передающий их объект и в пространстве находится достаточно далеко от нас - где-нибудь за Солнцем, в глубинах космоса...

Рассказывают, что Екатерина Великая однажды спросила своего генерала, чем пушка отличается от мортиры. - А видишь ли, государыня императрица, пушка - это особь статья, а мортира - это ... тоже особь статья! -- увернулся от пространного объяснения бравый служака. Последуем его примеру и, боясь заблудиться, не будем углубляться в детали.

Мы привыкли видеть источник света столько времени, сколько он светит. Солнце вспыхнуло задолго до нашего рождения и будет светить еще много-много лет, поэтому мы уверены, что будем греться в его лучах всю нашу жизнь. В многовременном мире это не так. Светящийся объект внезапно появляется в поле нашего зрения, как бы выныривает "из ниоткуда", когда достаточно близко приблизится к временному перекрестку, а затем, удалившись от него, становится невидимым и вообще никак неощутимым. К примеру, если светящийся предмет расположен на расстоянии 100 м и его временная траектория отклонена от нашей на угол 10^°, то он будет виден всего только милионную долю секунды - практически мы не успеем даже заметить этого гостя из иного времени (лишь бы он нас не задел!).

Будь временной вектор Солнца отличным от нашего на несколько сотых долей угловой минуты, оно освещало бы Землю всего только несколько сотен или тысяч лет. Из того факта, что наша планета пользуется солнечным теплом и светом вот уже не менее 4 - 5 миллиардов лет, следует, что угловая разность солнечного и земного времен составляет не более миллиардной доли угловой минуты. Практически полная параллельность.

С другой стороны, невольно приходит в голову фантастическая мысль: а не являются ли все эти НЛО, о которых так много говорят и пишут уфологи, иновременными гостями?

Очень долго светиться могут иновременные тела, удаленные от нас на огромные космические расстояния. Может, такие есть среди далеких звезд.

Как видим, многовременный мир, с первого взгляда столь похожий на наш, на поверку оказывается с удивительнейшими свойствами. Предметы там исчезают и появляются, как привидения, а звезды взрываться от случайно вдруг вынырнувшего внутри них иновременного вещества. Однако как быть при этом с законом сохранения вещества и энергии?

Первыми идею о мирах с "другим временем" начали обсуждать писатели-фантасты. Для тех, кто рассуждает о путешествиях по времени, и она, как говорится, лежит на поверхности - ведь если время можно направить в обратную сторону, то почему ему не течь и под углом! Ученые отнеслись к этой идее более сдержанно. Писателям хорошо - они мало озабочены следствиями своих смелых гипотез, ученый же прежде всего обязан убедиться в том, что новая теория не противоречит известным законам в той области, где они хорошо проверены. Противоречия и парадоксы допустимы лишь там, где физические явления еще плохо изучены и где еще можно вносить поправки и исправления.

Первые оценки баланса энергии в многовременном мире, приводили к , казалось бы, неустранимым дефектам. Дело в том, что в теории с несколькими временами энергия - тоже вектор. А раз так, то может случиться так, что его компоненты будут компенсировать друг друга - вещества будет рождаться все больше и больше, а энергия останется неизменной. Например, в абсолютно пустом пространстве, "из ничего", могут родиться две частицы с противоположно направленными, "гасящими" друг друга, векторами энергии. Это может происходить в каждой точке бесконечного пространства - случится то, что физики называют распадом вакуума. Мгновенный неудержимый взрыв пустоты с выделением бесконечно большого количества вещества. Как в сказке братьев Гримм о волшебном горшочке, безостановочно варившим заполняющую все вокруг манную кашу, с той лишь разницей, что таких "горшочков" бесконечно много - в каждой точке пространства.

Подобные соображения с подтверждающими их расчетами были напечатаны в серьезных физических журналах и долгое время считались убедительным доказательством одномерности времени. Однако есть одно обстоятельство, которое их нейтрализует.

Уравнения физических теорий устроены так, что прямое и обратное направления времени входят в них совершенно равноправно, и с помощью одних и тех же уравнений можно рассчитать как взрыв с разлетом осколков, так и процесс их слияния, однако каждый из нас хорошо знает из собственного опыта, что в реальной жизни это не так. Разбить чашку легко, но вот склеить ее так, чтобы не осталось никаких следов, невозможно. Реальное время течет только в одном направлении. Да и физические теории безучастны к его направлению, лишь когда имеют дело с конечным числом частиц - пусть очень большим, но конечным. Число связей между ними тоже конечно и поэтому все процессы в такой системе можно совершенно точно воспроизвести в обратном порядке. Это и означает полную обратимость времени. Но вот как только конечное число заменяется неопределенным "много", количество взаимосвязей становится неограниченно большим. Каждая пылинка оказывается связанной со всей вселенной и повернуть время вспять, повторив в обратном порядке абсолютно точно все бесчисленные взаимодействия, просто невозможно. И это верно для любой временной компоненты - и в одномерном и в многовременном мирах. Временные траектории тел всегда располагаются в направлении из прошлого в будущее, хотя и под разными углами. Отсюда следует, что компоненты вектора энергии, параллельного времени, всегда имеют положительный знак: отрицательной энергии не бывает. ³ Поэтому процессы с рождением частиц, у которых разные знаки энергии, невозможны - их нет в природе. Наш мир оказывается стабильным. Образно говоря, его удерживает от взрыва паутина бесчисленного количество очень-очень слабых связей.

Таким образом, самое главное возражение против многомерного времени удается преодолеть, однако вопросов остается еще много. В частности, как быть с законом сохранения энергии, когда тела вокруг нас появляются и исчезают без следа? Какой смысл имеет само понятие "сохраняется" в мире с несколькими временами? Тут есть еще над чем подумать.

Поскольку вектор энергии направлен вдоль времени, изменение временной траектории тела должно сказаться на его энергии и наоборот. Увеличивая или уменьшая наклон временных траекторий, мы можем получать энергию или использовать "иновременные тела" в качество ее аккумуляторов, передавая им излишки нашей энергии.

Энергия времени колоссальна. Если при атомных взрывах и в ядерных реакторах выделяются доли или, в лучшем случае, проценты запасенной в веществе энергии, то энергия временных трансформаций может быть равной всей энергии вещества. Так при повороте временной траектории тела весом 1 кг всего лишь на 1^° выделяется энергия, равная энергии, вырабатываемой в течение многих недель всеми электростанциями нашей планеты.

Вот только как взять эту энергию? Будет это мощный импульс излучения, посылаемый нам из прошлого, или взрывной процесс при пересечении траекторий?

Впрочем тут мы и вправду вторгаемся во владения писателей-фантастов...

Лет 30-40 назад многие ученые были уверены, что в космосе наряду с веществом должно быть и антивещество. Одно время даже тщательно анализировали вспышки метеоров в ночном небе, рассчитывая обнаружить среди них следы аннигиляционных взрывов кусков космического антивещества в земной атмосфере. Теперь мы знаем, что метеоритов, а тем более планет и звезд из антивещества нет - оно сгорело в первые же мгновения после рождения нашего мира. Однако физики научились изготавливать антиядра и строить антиатомы в лаборатории. Поскольку реликтовых тел с повернутыми временными траекториями тоже, по-видимому, нет в природе, можно ли повторить историю антивещества и научиться самим производить "иновремявещество" в земных условиях?

К сожалению, ситуация тут принципиально иная. Античастицы рождаются при столкновениях обычных частиц, нужно только разогнать их до достаточно больших энергий - таких, чтобы наряду с античастицей всякий раз могла образоваться и компенсирующая ее античастица с противоположным электрическим зарядом и других другими "антипараметрами".

Задача, в общем-то, техническая. Другое дело - частицы с повернутым временем. Вектора их энергии обязательно должны иметь компоненты, перпендикулярные нашему времени - ведь если таких компонентов нет, то все энергетические вектора, а значит, и временные траектории, вдоль которых они направлены, параллельны нашей и мы имеем дело с одновременными телами. Ну а если у частины компоненты вектора энергии положительные, т.е. она, как и положено, движется вперед по времени - от прошлого к будущему, то у компенсирующей частицы энергетические компоненты отрицательные (противоположные) и она будет двигаться вспять по времени, что, как мы видели выше, строго-настрого запрещено. Все это означает, что с помощью одновременных тел вектор времени повернуть нельзя. При столкновениях одновременных частиц всегда рождаются только одновременные частицы. С помощью земных материалов нельзя построить завод для производства иновремявещества. Для этого требуется хотя бы одно иновременное тело - в качестве катализатора. ⁴

Вектор времени можно повернуть там, где не действует закон сохранения энергии и для рождения иновременного тела не нужно компенсирующего партнера. Такие процессы могут протекать в очень сильных гравитационных полях - например, вблизи черных дыр. Могут быть и другие возможности - космос еще плохо исследован. Больше надежд встретить иновременные частицы в глубинах микромира. Благодаря квантовым флюктуациям энергия там на некоторое время может стать неопределенной, а на очень глубоких уровнях утрачивает свой смысл само противопоставление прошлого и будущего.

каково же все-таки время в нашем мире - одномерное, как мы привыкли думать, или многомерное и мы, в принципе, можем ожидать встречи с "иновремяпланетянами"? Однозначного ответа пока нет. Анализ гипотезы многомерного времени еще не закончен. Физики изучают ее, как когда-то Н.И.Лобачевский изучал свою воображаемую геометрию, стараясь обнаружить противоречия. И нужно сказать, пока их нет. Многое говорит за то, что вселенная действительно многомерна не только в пространстве, но и во времени. Две временных координаты просто скрыты от нас. Найти явления, где они проявляются и обнаружить или создать иновременное вещество - трудная задача. В этом проявляется общая тенденция развития науки - по мере накопления знаний число наших вопросов к природе (так сказать, периметр окружающей нас области неизвестного) возрастает, но отвечать на них становится все труднее и труднее.

Сноски:

¹ Подробнее об этом можно прочитать в статье автора "Мир без конца и без края" в Знание-Сила N 10 за 1985 г. или в книге И.Д.Новикова "Как взорвалась вселенная", изданной в серии "Квант", М.,1988 г.

² См.об этом в статьях автора "Есть ли сверхсветовой мир" в Знание-Сила N 10 за 1985 г. и "Машина времени" в NN 10 и 11 за 1990 г.

³ Читатель должен имет в виду, что речь идет о полной энергии, вклю чающей и массу тела. Потенциальная энергия отдельно может, конечно, быть отрицательной; полная энергия - никогда.

⁴ Для придирчивого читателя сделаем оговорку: если наша временная траектория сама не является наклонной, т.к. в противном случае могут рождаться иновременные частицы, обладающие только положительной энергией. В этом легко убедиться с помощью простого двумерного графика: наклонный вектор всегда можно разложить на два, наклоненных под острыми углами (т.е.имеющими положительные энергии). Впрочем, как уже отмечалось выше, перемешивание вещества в первозданном мире делает такую возможность маловероятной.