Ідея червоточин між різними областями простору-часу — не вигадка письменників-фантастів, а походить з дуже поважних джерел.
У 1935 році Айнштайн та Натан Розен написали статтю, в якій вони показали, що загальною теорією відносності дозволені “мости”, як вони це назвали, що нині відомі як червоточини.
Мости Айнштайна — Розена для космічного корабля тривають не досить довго, щоб пройти через них: він попаде в сингулярність, через те що червоточина б стягнулась. Хоча висловлено припущення, що розвинена цивілізація змогла б утримувати червоточину відкритою. Щоб це зробити, або викривити простір-час якимсь іншим способом для уможливлення подорожі в часі, можна показати, що потрібна область простору-часу з від’ємною кривиною, як поверхня сідла. Звичайна матерія, що має позитивну густину енергії, забезпечує просторові-часові позитивну кривину, як у поверхні сфери. Тож для того, щоб викривити простір-час якимсь способом, що дозволить подорожувати у минуле, потрібна матерія з негативною густиною енергії.
Енергія трохи схожа на гроші: якщо у вас позитивний рахунок, ви можете витрачати його як заманеться, та згідно з класичними законами, яким вірили на початку минулого століття, вийти в мінус вам не дозволили б. Отже, ці класичні закони унеможливили б будь-які подорожі в часі. Та як написано у попередніх розділах, класичні закони були замінені квантовими, основаними на принципі невизначеності. Квантові закони ліберальніші і дозволяють перевищувати один чи два рахунки, за умови, якщо загальний баланс позитивний. Іншими словами, квантова теорія дозволяє від’ємну густину енергії в деяких місцях, за умови, що це буде надолужене додатними густинами енергії в інших, так що повна енергія залишається додатною. Прикладом того, як квантова теорія дозволяє від’ємну густину енергії, служить так званий Казимирів ефект. Як ми бачили в розділі 7, навіть той, що ми вважаємо “порожнім”, простір заповнений парами віртуальних частинок і античастинок, які разом появляються, розходяться, знову зближаються і анігілюють одна з одною. Припустімо тепер, що є дві паралельні металеві пластини на невеликій відстані одна від одної. Пластини будуть своєрідними дзеркалами для віртуальних фотонів або частинок світла. Насправді між ними утворюється порожнина, трохи схожа на органну трубу, яка резонуватиме лише на певних нотах. Це означає, що віртуальні фотони можуть траплятися у просторі між пластинами, лише якщо довжини їхніх хвиль (відстань між сусідніми гребнями будь-якої хвилі) у проміжку між пластинами вміщатимуться ціле число разів. Якщо ж у цьому проміжку вміститься хоч на частку довжини хвилі більше, то після декількох відбиттів між пластинами, гребені однієї хвилі збігатимуться з западинами інших і хвилі будуть взаємознищуватися.
Між пластинами буде менше віртуальних фотонів, адже там вони можуть мати лише резонансні довжини хвиль, на відміну від області поза пластинами, де віртуальні фотони можуть мати будь-яку довжину. Тому буде трохи менше віртуальних фотонів ударятися об внутрішні поверхні пластин, ніж об зовнішні. Отже, можна припустити наявність сили, що діє на пластини, штовхаючи їх одна до одної. Ця сила насправді була виявлена і має передбачену величину. Тож у нас є експериментальні докази того, що віртуальні частинки існують і спричиняють реальний ефект.
Те, що між пластинами фотонів менше, означає, що густина їхньої енергії там буде менша, ніж в іншому місці. Але густина повної енергії в “порожньому” просторі далеко від пластин має дорівнювати нулеві, бо інакше густина енергії викривлятиме простір і він не буде майже плоский. Тож якщо густина енергії між пластинами менша, ніж густина енергії десь далеко, то вона мусить бути від’ємна.
Отже, маємо експериментальні докази того, що і простір-час може бути викривлений (виходячи з викривлення світлових променів під час затемнення), і що він може бути викривлений способом, необхідним, щоб уможливити подорож у часі (виходячи з ефекту Казиміра). Можна було б тому сподіватися, що в міру нашого наукового та технологічного просування ми зрештою спроможемося збудувати машину часу. Але якщо це так, чого ж ніхто з майбутнього досі не появився і не розповів нам, як її збудувати? Тут можуть бути вагомі причини, чому було б нерозумно відкривати нам секрет подорожі в часі на нашому нинішньому примітивному рівні розвитку, але якщо тільки людська природа не змінюється радикально, важко повірити, що ніякий гість з майбутнього досі не проговорився. Звісно, хтось скаже, що випадки спостереження НЛО — це докази того, що нас в той час відвідали або інопланетяни, або люди з майбутнього. (Якщо інопланетяни дісталися сюди в розумні терміни, вони також мали летіти швидше за світло, тому обидві можливості еквівалентні).
Однак, на мою думку, будь-який візит інопланетян або людей з майбутнього буде набагато очевидніший та, можливо, набагато неприємніший. Якщо вони прибувають, щоб відкритись усім, то чому ж з’являються лише тим, хто не вважається надійним свідком? Якщо вони намагаються попередити нас про якусь велику небезпеку, то вони не дуже ефективні.
Можна пояснити відсутність гостей з майбутнього тим, що минуле зафіксоване, бо ми його спостерігали і бачили, що воно не має викривлення, необхідного, щоб уможливити подорожі з майбутнього. З іншого боку, майбутнє невідоме та відкрите, так що, цілком можливо, воно має потрібне викривлення. Це означає, що будь які подорожі в часі обмежуються подорожами у майбутнє. У капітана Кірка та зорелета «Ентерпрайз» не було б жодного шансу з’явитися в теперішній час.
Це може пояснити те, що нас ще не заполонили туристи з майбутнього, але не допоможе уникнути проблем, які виникнуть, якщо можна було б повертатися назад і змінювати історію. Припустімо, наприклад, ви повернулися і вбили свого прапрапрадідуся, коли він ще був дитиною. Існує багато версій цього парадоксу, та всі вони по суті еквівалентні: якби було вільно змінювати минуле, виникнуть суперечності.
Тут, видається, є два можливих розв’язання парадоксів, пов’язаних з подорожами в часі. Перший я назву підхід несуперечливих історій. Йдеться про те, що навіть якщо простір-час викривлений так, що буде можливо подорожувати в минуле, те, що відбувається в просторі-часі, має бути несуперечливим наслідком фізичних законів. Відповідно до цього погляду, ви не могли б повернутися в часі, хіба що історія засвідчила, що ви вже поверталися у минуле, й, коли були там, не вбили свого прапрапрадідуся чи не скоїли інших дій, що суперечили б вашій теперішній ситуації. Ба більше, коли б ви поверталися, то не були б у змозі змінити записану історію. Це означає, що ви не матимете свободи волі робити те, що хочете. Звісно, можна сказати, що свобода волі однаково ілюзія. Якщо існує повна єдина теорія, яка керує всім, вона вочевидь визначає також ваші дії. Та працює вона в певному сенсі так, що порахувати для такого складного організму, як людина, неможливо. Тому ми говоримо, що люди мають свободу волі, бо ми не можемо передбачити, що вони будуть робити. Однак, якщо людина вирушає на ракетному кораблі й повертається ще до того, як відлетіла, ми зможемо передбачити, що він чи вона робитиме, бо це буде частина записаної історії. Отже, в цьому разі мандрівник у часі не матиме свободи волі.
Інший можливий спосіб розв’язання парадоксів подорожей у часі можна назвати гіпотезою альтернативної історії. Ідея полягає в тому, що коли мандрівники в часі повертаються у минуле, вони вводять альтернативну історію, яка відрізняється від записаної. Так вони можуть діяти вільно, без обмежень, не суперечачи своїй попередній історії. Стівен Спілберг повеселився з цим поняттям у фільмах «Назад у майбутнє»: Марті Макфлай зміг повернутися у минуле і змінити історію батькового женихання на краще.
Гіпотеза альтернативної історії скидається швидше на спосіб формулювання квантової теорії Ричарда Файнмена як суми за історіями, описаний у розділах 4 і 8. Йдеться про те, що Всесвіт не мав лише єдину історію, швидше він мав будь-яку можливу історію, кожна з яких зі своєю власною ймовірністю. Однак тут, видається, є суттєва відмінність між пропозицією Файнмена та альтернативними історіями. У Файнменовій сумі кожна історія містить у собі повний простір-час і все в ньому. Цей простір-час може бути такий викривлений, що можливо подорожувати ракетою у минуле. Та ракета при цьому залишиться в тому ж просторі-часі й у тій же історії, яка буде несуперечлива. Отже, Файнменова сума за історіями, видається, підтримує гіпотезу несуперечливих історій, ніж альтернативних.