Столь же относительными являются и измерительные характеристики окружающего пространства. Как пишет А. Пуанкаре, «вообразим себе, что за одну ночь все размеры Вселенной возросли в тысячу раз. Мир остался бы подобен самому себе Все сведется к тому, что предмет, имевший метр в длину, будет измеряться километром; предмет имевший миллиметр, возрастет до метра. Постель, на которой я лежал, и само мое тело возрастут в одной и той же пропорции. Что же почувствую я на следующее утро, проснувшись после такого поразительного превращения? Я попросту ничего не замечу».[63]
Свое логическое на то время завершение теория относительности получила в работах выдающегося немецкого физика Альберта Эйнштейна. Ученый сделал вывод о том, что скорость света, представляющая собой максимальную скорость передачи сигналов, конечна и имеет одну и ту же величину для всех наблюдателей, вне зависимости от их движения. Следовательно, понятия абсолютной одновременности и абсолютного времени неверны, поскольку каждая система отсчета имеет свое собственное время. Во всех системах отсчета, движущихся по отношению друг к другу равномерно и прямолинейно, действуют одни и те же законы природы, и что скорость света в вакууме одинакова для всех инерциальных систем отсчета, поскольку эта скорость предельна. Расстояние не является абсолютной величиной, а зависит от скорости движения тела относительно данной системы отсчета. Эйнштейн полагал, что всякое тело отсчета (система координат) имеет свое особое время; указание времени имеет смысл лишь тогда, когда указывается тело отсчета, к которому оно относится. Отождествление моментов времени двух событий имеет смысл, когда эти события рассматриваются в пределах некой определенной системы отсчета. События, одновременные в одной системе отсчета, оказываются неодновременными в другой системе отсчета. Размеры быстродвижущихся тел сокращаются по сравнению с длиной покоящихся тел, а при приближении скорости тела к скорости света его размеры будут приближаться к нулю.[64]
Человек, улетевший в космос со скоростью 99 % от скорости света, после трехлетнего пребывания на космическом корабле обнаружит, что на земле уже прошло 50 лет. В этой связи хочется обратить внимание на один существенный момент. Например, свету от вспыхнувших сверхновых звезд пришлось добираться до Земли около 48 миллиардов лет, и это притом, что возраст самой Вселенной оценивается в 13,7 миллиардов лет. Сегодня телескопы могут покрывать расстояния в несколько миллиардов световых лет, где находятся границы наблюдаемой Вселенной. Физики-теоретики утверждают, что в случае космического путешествия, например, к центру нашей Галактики на фотонной ракете при скорости, близкой к скорости света, время в пути займет по земным часам около шестидесяти тысяч лет, а по часам на ракете всего сорок. Поэтому космонавты смогут вернуться на Землю лишь через шестьдесят тысяч лет. Исходя из этого возникают два вопроса. Во-первых, это путешествие, равно как и его результаты, будет иметь значение лишь для участвующих в нем космонавтов, но не людей, остающихся на Земле. Они умрут прежде, чем узнают о результатах этого опыта. Более того, произойдет смена тысяч поколений. Во-вторых, что еще более существенно, мало кто может сомневаться в том, что человечеству будут отпущены эти шестьдесят тысяч лет, учитывая ту скорость, с которой оно стремится к самоуничтожению. Космонавты не смогут вернуться в прошлое, поскольку теория относительности ничего не говорит о возможности таких путешествий. А ведь в данном случае речь идет всего лишь о путешествии в центр нашей Галактики, а не куда-либо на задворки Вселенной. Поэтому с практической точки зрения теория относительности бесполезна, даже если бы человечеству удалось изобрести способ перемещаться в пространстве со скоростью света. Далее: если избрать в качестве точки отсчета субъективное сознание самого космонавта, то можно отметить, что при «парадоксе близнецов» происходит вовсе не приближение к скорости света, а замедление восприятия организмом внешних факторов, в том числе света. Эта теория будет подробно рассмотрена далее.
Подвергается заметной эрозии и сама теория Эйнштейна. 23 сентября 2011 года на конференции в Европейской организации ядерных исследований (ЦЕРН) было объявлено, что в ходе эксперимента в подземной лаборатории Гран-Сассо (Италия) получены данные, согласно которым субатомная частица нейтрино может двигаться со скоростью, превышающей скорость света на 25 ppm. Статистическая обработка 16 000 событий в детекторе, связанных с регистрацией мюонных нейтрино, пролетевших 730.5 км от ЦЕРНа до Гран-Сассо, показывает, что, в видимом противоречии с теорией относительности, нейтрино проходят это расстояние на 61 наносекунду быстрее света. Статистическая и систематическая погрешность, оцененная авторами, в 6 раз меньше этой величины. Вскоре, правда, ученые испугались такого антиэйнштейновского прорыва, и заявили, что ошиблись.
В любом случае, путешествие на огромные расстояния, на преодоление которых даже скорости света требуется значительное время, не могло бы быть осуществлено даже с помощью изобретения нового сверхмощного топлива. Однако человечество так давно жаждало таких путешествий, что можно говорить даже о мечте о новом рае, который затерялся где-то на задворках Вселенной, но который хотят найти и обрести. В XX веке концепция относительности стала успешно развиваться. В 1935 г. появилась теория А. Эйнштейна и математика Н. Розена под названием «мост Эйнштейна-Розена», в соответствии с которой перемещение во Вселенной возможно при помощи нор, соединяющих различные точки трехмерного мира по более короткому пути в четвертом измерении. С 1989 г. в научных изданиях вновь стали активно появляться теоретические статьи о путешествиях во времени с помощью «червоточин» и черных дыр. Черные дыры это области пространства, в которых гравитационное притяжение настолько велико, что ни вещество, ни излучение не могут их покинуть. Черная дыра отделена от остального пространства «горизонтом событий» поверхностью, на которой космическая скорость равна скорости света. Поскольку в природе ничто не может двигаться с большей скоростью, никакой носитель информации не может выйти из-под горизонта событий. Поэтому внутренняя часть черной дыры причинно не связана с остальной Вселенной; происходящие «под поверхностью» черной дыры физические процессы не могут влиять на процессы вне ее. В то же время, вещество и излучение, падающее снаружи на черную дыру, может свободно проникать через горизонт событий.
В рамках теории гравитации Эйнштейна свойства черных дыр изучены довольно подробно. Там имеют место серьезные временные аномалии. Вблизи черной дыры время течет медленнее, чем вдали от нее. Если удаленный наблюдатель бросит в сторону черной дыры зажженный фонарь, то увидит, как фонарь будет падать все быстрее и быстрее, но затем, приближаясь к кротовой норе дыры поверхности Шварцшильда, он начнет замедляться, а его свет будет тускнеть и краснеть (поскольку замедлится темп колебания всех его атомов и молекул). С точки зрения далекого наблюдателя, фонарь практически остановится и станет невидим, так и не сумев пересечь поверхность черной дыры. Но если бы наблюдатель сам прыгнул вместе с фонарем, то он за короткое время пересек бы поверхность Шварцшильда и упал к центру черной дыры, будучи при этом разорван ее мощными приливными силами. Все вещество внутри черной дыры непременно падает к ее центру и образует сингулярность с бесконечно большой плотностью. Английский физик Стивен Хокинг определяет сингулярность как «место, где разрушается классическая концепция пространства и времени так же, как и все известные законы физики, поскольку все они формулируются на основе классического пространства-времени».[65]
Признанным лидером нового направления в науке теории кротовых нор (червоточин) стал американский физик и астроном Кип Стивен Торн. В 1988 г. он опубликовал с соавторами статью, в которой показал, что построение машины времени не противоречит теориям, принятым в настоящее время научным сообществом. Он писал, что согласно эйнштейновской теории тяготения общей теории относительности четырехмерное пространство-время, в котором мы живем, искривлено, а знакомая всем гравитация и есть проявление такого искривления, а если пространство кривое, то почему бы ему не принять, к примеру, форму трубы, накоротко соединяющей области, разделенные сотнями тысяч световых лет, или, допустим, далекие друг от друга эпохи? Тем не менее, путешествовать во времени таким образом невозможно, поскольку нора настолько быстро схлопывается, что сквозь нее не пролетит ни корабль, ни массивная частица, ни даже луч света. Кольцо червоточины сингулярно, то есть кривизна пространства-времени на нем обращается в бесконечность, но все точки внутри него вполне нормальны, и движущееся там тело не испытывает никаких катастрофических воздействий.[66]
Некоторые ученые считают, что использование кротовых нор невозможно, поскольку черные дыры очень далеки от нашей планеты. Есть и другая теория: кротовые норы существуют не только в космическом пространстве, но и непосредственно на Земле (места переходов). Этим и объясняются внезапные исчезновения людей без всякого следа и другие аномальные явления. Одной из таких зон называют Бермудский треугольник.