Тонкие как протон, длинные как световые годы: космические струны угрожают привычному ходу времени

Во Вселенной могут существовать почти незаметные "шрамы", оставшиеся со времён её рождения. Физики считают, что эти структуры способны не только пролить свет на первые мгновения космоса, но и теоретически указать путь к путешествиям во времени. Речь идёт о космических струнах — гипотетических объектах, чьё влияние на пространство и время до сих пор остаётся предметом научных споров. Об этом сообщает издание Popular Mechanics.

Следы ранней Вселенной

В самые первые мгновения после Большого взрыва Вселенная находилась в состоянии экстремальной плотности и энергии. Затем произошла быстрая инфляция, во время которой единая сверхсила разделилась на четыре фундаментальных взаимодействия. Эти резкие переходы могли оставить дефекты в ткани пространства-времени. Подобные структуры физики называют космическими струнами.
По аналогии с трещинами во льду или растяжками на коже, они считаются следами стремительного "остывания" Вселенной. Согласно теоретическим моделям, толщина таких струн сопоставима с размером протона, однако их длина может измеряться световыми годами, а плотность — превосходить любые привычные формы материи. Исследование подобных реликтов важно не только для космологии, но и для понимания того, как формировалась ранняя Вселенная, где, как показывают наблюдения телескопа Джеймса Уэбба, встречаются необычные объекты вроде молодых чёрных дыр.

Искривление пространства и временные петли

Считается, что космические струны могут свободно перемещаться по Вселенной, почти не взаимодействуя с веществом. Однако их масса способна заметно искривлять пространство-время. В определённых конфигурациях это искривление теоретически допускает появление замкнутых времениподобных кривых — траекторий, которые возвращают объект в собственное прошлое.

"Две бесконечные параллельные космические струны, проходящие друг мимо друга, могли бы создать условия для машины времени", — говорит профессор физики и астрономии Кен Олум из Университета Тафтса.

Подобные решения не противоречат общей теории относительности Эйнштейна и перекликаются с идеями о кротовых норах и других экзотических свойствах пространства-времени.

Теория против реальности

Несмотря на математическую состоятельность моделей, практическая реализация таких сценариев остаётся недостижимой. Для движения по временной петле потребовались бы скорости, близкие к скорости света, а значит — колоссальные энергетические ресурсы. Кроме того, ключевая модель предполагает существование бесконечно длинных струн, создать которые физически невозможно.

"Никто не может создать нечто бесконечное, а значит, такую ситуацию воспроизвести нельзя", — подчёркивает Олум.

Тем не менее, сами идеи замкнутых времениподобных кривых продолжают развиваться, в том числе в контексте обсуждений того, как избежать логических противоречий, подобных парадоксу путешествий во времени.

Поиски космических струн сегодня

Главный вопрос остаётся открытым: существуют ли космические струны на самом деле. Надежду на ответ дают наблюдения гравитационных волн. Проект NANOGrav анализирует мельчайшие колебания пространства-времени, отслеживая сигналы от миллисекундных пульсаров. В последние годы учёные зафиксировали аномальный сигнал, который не полностью совпадает с ожидаемыми эффектами от чёрных дыр.

"Этот сигнал не совсем похож на тот, что мы ждём от чёрных дыр, и именно это делает его особенно интригующим", — отмечает Олум.

Одна из гипотез связывает наблюдение с космическими суперструнами — объектами, предсказанными теорией струн и потенциально более доступными для обнаружения.

Даже если дальнейшие данные не подтвердят существование космических струн, такие результаты помогут уточнить границы теорий и лучше понять структуру Вселенной. А если их существование будет доказано, это способно радикально изменить современную физику и вернуть обсуждение путешествий во времени из области фантастики в рамки серьёзной науки.