Agujeros de gusano. Agujero de gusano en el espacio

Para trabajos de publicación con ecuaciones básicas teoría general relatividad (GR). Más tarde quedó claro que la nueva teoría de la gravedad, que cumple 100 años en 2015, predice la existencia de agujeros negros y túneles espacio-temporales. Lenta.ru hablará sobre ellos.

Que es OTO

La relatividad general se basa en los principios de equivalencia y covarianza general. Primero ( principio débil) significa la proporcionalidad de las masas inercial (asociada con el movimiento) y gravitacional (asociada con la gravitación) y permite (un principio fuerte) en una región limitada del espacio no distinguir entre el campo gravitacional y el movimiento con aceleración. Ejemplo clásico- ascensor. Con su movimiento ascendente uniformemente acelerado en relación con la Tierra, el observador ubicado en él no puede determinar si está en un campo gravitatorio más fuerte o si se mueve en un objeto hecho por el hombre.

El segundo principio (covarianza general) supone que las ecuaciones GR conservan su forma bajo transformaciones teoría especial relatividad creada por Einstein y otros físicos en 1905. Las ideas de equivalencia y covarianza llevaron a la necesidad de considerar un solo espacio-tiempo, que se curva en presencia de objetos masivos. Esto distingue a la relatividad general de la teoría clásica de la gravedad de Newton, donde el espacio siempre es plano.

La relatividad general en cuatro dimensiones incluye seis ecuaciones diferenciales parciales independientes. Para resolverlos (encontrar una forma explícita del tensor métrico que describa la curvatura del espacio-tiempo), es necesario establecer las condiciones de contorno y de coordenadas, así como el tensor de energía-momento. Este último describe la distribución de la materia en el espacio y, por regla general, está asociado con la ecuación de estado utilizada en la teoría. Además, las ecuaciones GR permiten la introducción de una constante cosmológica (término lambda), que a menudo se asocia con la energía oscura y, probablemente, con el campo escalar correspondiente.

Agujeros negros

En 1916, el físico matemático alemán Karl Schwarzschild encontró la primera solución a las ecuaciones GR. Describe el campo gravitacional creado por una distribución de masa centralmente simétrica con carga eléctrica cero. Esta solución contenía el llamado radio gravitacional del cuerpo, que determina las dimensiones de un objeto con una distribución de materia esféricamente simétrica, cuyos fotones (cuantos que se mueven a la velocidad de la luz) electro campo magnético).

La esfera de Schwarzschild así definida es idéntica al concepto de horizonte de sucesos, y el objeto masivo limitado por ella es idéntico al concepto de agujero negro. La percepción de un cuerpo acercándose a él en el marco de la relatividad general difiere según la posición del observador. Para un observador conectado con el cuerpo, alcanzar la esfera de Schwarzschild ocurrirá en un tiempo propio finito. Para un observador externo, la aproximación del cuerpo al horizonte de eventos tomará un tiempo infinito y se verá como su caída ilimitada sobre la esfera de Schwarzschild.

Los físicos teóricos soviéticos también contribuyeron a la teoría de las estrellas de neutrones. En el artículo de 1932 "Sobre la teoría de las estrellas", Lev Landau predijo la existencia de estrellas de neutrones, y en el trabajo "Sobre las fuentes de la energía estelar", publicado en 1938 en la revista Nature, sugirió la existencia de estrellas con una núcleo de neutrones.

¿Cómo se convierten los objetos masivos en agujeros negros? La respuesta conservadora y actualmente más reconocida a esta pregunta la dieron en 1939 los físicos teóricos Robert Oppenheimer (en 1943 se convirtió en el director científico del Proyecto Manhattan, bajo el cual se creó la primera bomba atómica del mundo en los Estados Unidos) y su estudiante de posgrado. Hartland Snyder.

En la década de 1930, los astrónomos se interesaron por la cuestión del futuro de una estrella si su interior se quedara sin combustible nuclear. Para estrellas pequeñas como el Sol, la evolución conducirá a la transformación en enanas blancas, en las que la fuerza de contracción gravitacional se equilibra con la repulsión electromagnética del plasma nuclear de electrones. En las estrellas más pesadas, la gravedad es más fuerte que el electromagnetismo y se forman estrellas de neutrones. El núcleo de tales objetos está hecho de un líquido de neutrones y está cubierto por una fina capa de plasma de electrones y núcleos pesados.

Imagen: Noticias del Este

El valor límite de la masa de una enana blanca, que impide que se convierta en una estrella de neutrones, fue estimado por primera vez en 1932 por el astrofísico indio Subramanyan Chandrasekhar. Este parámetro se calcula a partir de la condición de equilibrio para el gas de electrones degenerados y las fuerzas gravitatorias. significado moderno El límite de Chandrasekhar se estima en 1,4 masa solar.

Límite superior de peso estrella neutrón, en el que no se convierte en un agujero negro, se denomina límite de Oppenheimer-Volkov. Se determina a partir de la condición de equilibrio para la presión del gas de neutrones degenerados y las fuerzas gravitatorias. En 1939 se obtuvo un valor de 0,7 masas solares, las estimaciones modernas varían de 1,5 a 3,0.

agujero de topo

Físicamente, un agujero de gusano (wormhole) es un túnel que conecta dos regiones distantes del espacio-tiempo. Estas regiones pueden estar en el mismo universo, o pueden vincularse diferentes puntos diferentes universos (dentro del concepto de multiverso). Según la capacidad de retorno por el agujero, se dividen en transitables e intransitables. Los agujeros intransitables se cierran rápidamente y no permiten que un viajero potencial haga el viaje de regreso.

Desde un punto de vista matemático, un agujero de gusano es un objeto hipotético obtenido como una solución especial no singular (finita y con significado físico) de las ecuaciones GR. Los agujeros de gusano generalmente se representan como una superficie bidimensional doblada. Se puede pasar de un lado a otro tanto de la forma habitual como a través del túnel que los une. En el caso visual de un espacio bidimensional, se puede ver que esto puede reducir significativamente la distancia.

En 2D, las gargantas de los agujeros de gusano, las aberturas desde las que comienza y termina el túnel, tienen la forma de un círculo. En tres dimensiones, la boca de un agujero de gusano parece una esfera. Dichos objetos se forman a partir de dos singularidades en diferentes regiones del espacio-tiempo, que en el hiperespacio (espacio de mayor dimensión) se juntan para formar un agujero. Dado que el agujero es un túnel de espacio-tiempo, puede viajar a través de él no solo en el espacio, sino también en el tiempo.

Por primera vez, Ludwig Flamm dio en 1916 soluciones de ecuaciones GR del tipo agujero de gusano. Su trabajo, que describía un agujero de gusano con cuello esférico sin materia gravitante, no llamó la atención de los científicos. En 1935, Einstein y el físico teórico estadounidense-israelí Nathan Rosen, que no estaba familiarizado con el trabajo de Flamm, encontraron una solución similar a las ecuaciones GR. Fueron impulsados ​​en este trabajo por el deseo de combinar la gravedad con el electromagnetismo y deshacerse de las singularidades de la solución de Schwarzschild.

En 1962, los físicos estadounidenses John Wheeler y Robert Fuller demostraron que el agujero de gusano de Flamm y el puente de Einstein-Rosen colapsan rápidamente y, por lo tanto, son infranqueables. La primera solución a las ecuaciones GR con un agujero de gusano atravesable fue propuesta en 1986 por el físico estadounidense Kip Thorne. Su agujero de gusano está lleno de materia con una densidad de masa media negativa que impide que el túnel se cierre. Las partículas elementales con tales propiedades aún son desconocidas para la ciencia. Probablemente, pueden ser parte de la materia oscura.

gravedad hoy

La solución de Schwarzschild es la más simple para los agujeros negros. Ya se han descrito agujeros negros giratorios y cargados. coherente teoría matemática los agujeros negros y sus singularidades asociadas se desarrolló en el trabajo del matemático y físico británico Roger Penrose. Ya en 1965, publicó un artículo en la revista Physical Review Letters titulado "Gravity Collapse and Space-Time Singularities".

Describe la formación de la llamada superficie trampa, que lleva a la evolución de una estrella a un agujero negro y al surgimiento de una singularidad, una característica del espacio-tiempo, donde las ecuaciones GR dan soluciones que son incorrectas desde un punto físico. de vista. Las conclusiones de Penrose se consideran el primer gran resultado matemáticamente riguroso de la relatividad general.

Poco después, el científico, junto con el británico Stephen Hawking, demostró que en un pasado lejano el universo se encontraba en un estado de densidad de masa infinita. Las singularidades que surgen en la relatividad general y se describen en los trabajos de Penrose y Hawking desafían la explicación en la física moderna. En particular, esto lleva a la imposibilidad de describir la naturaleza antes del Big Bang sin involucrar hipótesis y teorías adicionales, por ejemplo, la mecánica cuántica y la teoría de cuerdas. El desarrollo de la teoría de los agujeros de gusano también es actualmente imposible sin la mecánica cuántica.

Es curvo, y la gravedad, familiar para todos nosotros, es una manifestación de esta propiedad. La materia se dobla, "dobla" el espacio a su alrededor, y cuanto más, más denso es. El cosmos, el espacio y el tiempo son todos muy temas interesantes. Después de leer este artículo, seguramente aprenderás algo nuevo sobre ellos.

La idea de la curvatura

Muchas otras teorías de la gravitación, de las cuales hay cientos en la actualidad, difieren en detalles de la relatividad general. Sin embargo, todas estas hipótesis astronómicas conservan lo principal: la idea de la curvatura. Si el espacio es curvo, entonces podemos suponer que podría tomar, por ejemplo, la forma de una tubería que conecta áreas que están separadas por muchos años luz. Y tal vez incluso eras lejos el uno del otro. Después de todo, no estamos hablando del espacio que nos es familiar, sino del espacio-tiempo cuando consideramos el cosmos. Un agujero en él puede aparecer solo bajo ciertas condiciones. Te invitamos a echar un vistazo más de cerca a un fenómeno tan interesante como los agujeros de gusano.

Primeras ideas sobre agujeros de gusano

El espacio profundo y sus misterios atraen. Los pensamientos sobre la curvatura aparecieron inmediatamente después de la publicación de GR. L. Flamm, físico austriaco, ya en 1916 decía que la geometría espacial puede existir en forma de una especie de agujero que conecta dos mundos. Los matemáticos N. Rosen y A. Einstein en 1935 notaron que las soluciones más simples de ecuaciones en el marco de la relatividad general, que describen fuentes aisladas eléctricamente cargadas o neutras que crean, tienen una estructura espacial de "puente". Es decir, conectan dos universos, dos espacios-tiempos casi planos e idénticos.

Más tarde, estas estructuras espaciales se conocieron como "agujeros de gusano", que es una traducción bastante vaga de en Inglés palabra agujero de gusano. Una traducción más cercana es "agujero de gusano" (en el espacio). Rosen y Einstein ni siquiera descartaron la posibilidad de utilizar estos "puentes" para describir partículas elementales con su ayuda. En efecto, en este caso la partícula es una formación puramente espacial. Por lo tanto, no hay necesidad de modelar específicamente la fuente de carga o masa. Y un observador externo distante, si el agujero de gusano tiene dimensiones microscópicas, solo ve una fuente puntual con carga y masa mientras se encuentra en uno de estos espacios.

Puentes Einstein-Rosen

Por un lado, líneas eléctricas de fuerza entran en el hueco, y por otro salen, sin acabar ni empezar en ningún sitio. J. Wheeler, físico estadounidense, dijo en esta ocasión que se obtienen "carga sin carga" y "masa sin masa". No es en absoluto necesario en este caso considerar que el puente sirve para conectar dos universos diferentes. No menos apropiada sería la suposición de que en el agujero de gusano ambas "bocas" salen al mismo universo, sin embargo, en tiempos diferentes y en diferentes puntos. Resulta algo parecido a un "mango" hueco, si está cosido a un mundo familiar casi plano. Las líneas de fuerza entran por la boca, lo que puede entenderse como una carga negativa (digamos un electrón). La boca de donde salen es Carga positiva(positrón). En cuanto a las masas, serán las mismas en ambos lados.

Condiciones para la formación de "puentes" Einstein-Rosen

Esta imagen, a pesar de todo su atractivo, no se generalizó en la física de partículas elementales, por muchas razones. No es fácil atribuir propiedades cuánticas a los "puentes" de Einstein-Rosen, indispensables en el micromundo. Tal "puente" no se forma en absoluto cuando valores conocidos cargas y masas de partículas (protones o electrones). La solución "eléctrica" ​​en cambio predice una singularidad "desnuda", es decir, un punto donde campo eléctrico y la curvatura del espacio se vuelve infinita. En tales puntos, el concepto de espacio-tiempo, incluso en el caso de la curvatura, pierde su significado, ya que es imposible resolver ecuaciones que tienen un número infinito de términos.

¿Cuándo no funciona OTO?

Por sí mismo, GR definitivamente indica exactamente cuándo deja de funcionar. En el cuello, en lo más embotellamiento"puente", hay una violación de la suavidad de la conexión. Y hay que decir que es bastante no trivial. Desde la posición de un observador distante, el tiempo se detiene en este cuello. Lo que Rosen y Einstein pensaron que era la garganta ahora se define como el horizonte de eventos de un agujero negro (ya sea cargado o neutral). rayos o partículas lados diferentes"puentes" caen en diferentes "secciones" del horizonte. Y entre sus partes izquierda y derecha, relativamente hablando, hay un área no estática. Para pasar el área, es imposible no superarlo.

Incapacidad para pasar a través de un agujero negro.

Una nave espacial que se acerca al horizonte de un agujero negro relativamente grande parece congelarse para siempre. Cada vez con menos frecuencia, las señales de él llegan ... Por el contrario, el horizonte según el reloj del barco se alcanza en un tiempo finito. Cuando una nave (un rayo de luz o una partícula) lo pasa, pronto se topará con una singularidad. Aquí es donde la curvatura se vuelve infinita. En la singularidad (todavía en camino hacia ella), el cuerpo extendido inevitablemente será desgarrado y aplastado. Esta es la realidad del agujero negro.

Más investigación

En 1916-17. Se obtuvieron soluciones de Reisner-Nordström y Schwarzschild. Describen agujeros negros simétricos eléctricamente cargados y neutros esféricamente. Sin embargo, los físicos solo pudieron comprender completamente la compleja geometría de estos espacios a finales de los años 50 y 60. Fue entonces cuando D. A. Wheeler, conocido por su trabajo en la teoría de la gravedad y la física nuclear, propuso los términos "agujero de gusano" y "agujero negro". Resultó que en los espacios de Reisner-Nordström y Schwarzschild realmente hay agujeros de gusano en el espacio. Son completamente invisibles para un observador distante, como los agujeros negros. Y, como ellos, los agujeros de gusano en el espacio son eternos. Pero si el viajero penetra más allá del horizonte, colapsan tan rápidamente que ni un rayo de luz ni una partícula masiva, y mucho menos un barco, pueden volar a través de ellos. Para volar a otra boca, sin pasar por la singularidad, debes moverte más rápido que la luz. En la actualidad, los físicos creen que las velocidades de energía y materia de las supernovas son fundamentalmente imposibles.

Schwarzschild y Reisner-Nordstrom

El agujero negro de Schwarzschild puede considerarse un agujero de gusano impenetrable. En cuanto al agujero negro de Reisner-Nordström, es algo más complicado, pero también infranqueable. Aún así, no es tan difícil idear y describir agujeros de gusano de cuatro dimensiones en el espacio que podrían atravesarse. solo es cuestion de elegir vista requerida métrica. El tensor métrico, o métrica, es un conjunto de valores que se pueden utilizar para calcular los intervalos de cuatro dimensiones que existen entre los puntos de evento. Este conjunto de cantidades caracteriza completamente tanto el campo gravitatorio como la geometría del espacio-tiempo. Los agujeros de gusano geométricamente atravesables en el espacio son incluso más simples que los agujeros negros. No tienen horizontes que lleven a cataclismos con el paso del tiempo. En diferentes puntos, el tiempo puede ir a un ritmo diferente, pero no debe detenerse ni acelerarse indefinidamente.

Dos direcciones de la investigación de agujeros de gusano

La naturaleza ha puesto una barrera en el camino de la aparición de agujeros de gusano. Sin embargo, una persona está dispuesta de tal manera que si hay un obstáculo, siempre habrá quienes quieran superarlo. Y los científicos no son una excepción. Los trabajos de los teóricos que se dedican al estudio de los agujeros de gusano se pueden dividir condicionalmente en dos áreas que se complementan entre sí. El primero se ocupa de la consideración de sus consecuencias, suponiendo de antemano que los agujeros de gusano existen. Los representantes de la segunda dirección están tratando de comprender de qué y cómo pueden aparecer, qué condiciones son necesarias para que ocurran. Hay más trabajos en esta dirección que en la primera y, quizás, más interesantes. Esta área incluye la búsqueda de modelos de agujeros de gusano, así como el estudio de sus propiedades.

Logros de los físicos rusos

Al final resultó que, las propiedades de la materia, que es el material para la construcción de agujeros de gusano, se pueden realizar debido a la polarización del vacío de los campos cuánticos. A esta conclusión llegaron recientemente los físicos rusos Sergei Sushkov y Arkady Popov, junto con el investigador español David Hochberg y Sergei Krasnikov. El vacío en este caso no es un vacío. Este es un estado cuántico caracterizado por la energía más baja, es decir, un campo en el que no hay partículas reales. En este campo aparecen constantemente pares de partículas “virtuales”, que desaparecen antes de que sean detectadas por los dispositivos, pero dejan su huella en forma de tensor de energía, es decir, un impulso caracterizado por propiedades inusuales. A pesar de que las propiedades cuánticas de la materia se manifiestan principalmente en el microcosmos, los agujeros de gusano generados por ellos, bajo ciertas condiciones, pueden alcanzar tamaños significativos. Uno de los artículos de Krasnikov, por cierto, se llama "La amenaza de los agujeros de gusano".

Una cuestión de filosofía

Si alguna vez se construyen o descubren agujeros de gusano, el campo de la filosofía relacionado con la interpretación de la ciencia se enfrentará a nuevos desafíos y, hay que decirlo, muy difíciles. A pesar de lo aparentemente absurdo de los bucles de tiempo y los difíciles problemas de la causalidad, esta área de la ciencia probablemente lo resolverá algún día. Así como los problemas de la mecánica cuántica y el Cosmos creado, el espacio y el tiempo fueron tratados en su tiempo, todas estas cuestiones han interesado a personas de todas las épocas y, al parecer, siempre nos interesarán a nosotros. Es casi imposible conocerlos por completo. Es poco probable que la exploración espacial se complete alguna vez.

Un agujero de gusano es un paso teórico a través del espacio-tiempo que puede reducir en gran medida los viajes de larga distancia a través del universo al crear caminos más cortos entre destinos. La teoría de la relatividad predice la existencia de agujeros de gusano. Pero junto con la comodidad, también pueden conllevar peligros extremos: el peligro de un colapso repentino, alta radiación y contactos peligrosos con materia exótica.

La teoría de los agujeros de gusano, o "agujeros de gusano"

En 1935, los físicos Albert Einstein y Nathan Rosen propusieron la existencia de "puentes" en el espacio-tiempo utilizando la teoría de la relatividad. Estos caminos, llamados puentes de Einstein-Rosen o agujeros de gusano ("agujeros de gusano"), conectan dos puntos diferentes en el espacio-tiempo, creando teóricamente los corredores más cortos que reducen la distancia y el tiempo de viaje.

Los agujeros de gusano tienen, por así decirlo, dos bocas conectadas por un cuello común. Lo más probable es que las bocas tengan una forma esférica. La garganta puede ser una sección recta, pero también puede torcerse, haciéndose más larga cuanto más larga es la ruta normal.

La teoría general de la relatividad de Einstein predice matemáticamente la existencia de "agujeros de gusano" (wormholes), pero hasta la fecha no se ha descubierto ninguno. Se puede rastrear un agujero de gusano con masa negativa debido al efecto de su gravedad sobre la luz que pasa.

Algunas soluciones de la teoría general de la relatividad permiten la existencia de "agujeros de gusano", cada entrada (boca) de los cuales es un agujero negro. Sin embargo, los agujeros negros naturales se formaron como resultado del colapso estrella moribunda, por sí mismos no crean un agujero de gusano.

A través de un agujero de gusano

La ciencia ficción está repleta de historias de viajes a través de agujeros de gusano. Pero en realidad, esos viajes son mucho más difíciles, y no solo porque primero debemos encontrar ese agujero de gusano.

El primer problema es el tamaño. Se cree que los agujeros de gusano reliquia existen a nivel microscópico, de unos 10 a 33 centímetros de diámetro. Sin embargo, a medida que el Universo se expande, es posible que algunos de ellos hayan crecido hasta alcanzar un gran tamaño.

Otro problema surge de la estabilidad. Más precisamente, por su ausencia. Los agujeros de gusano predichos por Einstein-Rosen serían inútiles para viajar porque colapsan demasiado rápido. Pero investigaciones más recientes han demostrado que los agujeros de gusano que contienen "materia exótica" pueden permanecer abiertos y sin cambios durante períodos de tiempo más largos.

La materia exótica, que no debe confundirse con la materia oscura o la antimateria, tiene una densidad negativa y una enorme presión negativa. Tal materia solo se puede encontrar en el comportamiento de ciertos estados de vacío dentro del marco de la teoría cuántica de campos.

Si los agujeros de gusano contienen suficiente materia exótica, ya sea de forma natural o agregada artificialmente, entonces, en teoría, podrían usarse como un medio para transmitir información o como un corredor a través del espacio.

Los agujeros de gusano no solo pueden conectar dos extremos diferentes del mismo universo, sino que también pueden conectar dos universos diferentes. Además, algunos científicos han sugerido que si la entrada de un agujero de gusano se mueve de cierta manera, podría ser útil para viaje en el tiempo . Sin embargo, sus oponentes, como el cosmólogo británico Stephen Hawking, argumentan que tal uso no es posible.

Si bien agregar materia exótica a un agujero de gusano podría estabilizarlo hasta el punto en que los humanos puedan viajar con seguridad a través de él, todavía existe la posibilidad de que agregar materia "regular" sea suficiente para desestabilizar el portal.

La tecnología actual no es suficiente para agrandar o estabilizar los agujeros de gusano, incluso si se encuentran pronto. Sin embargo, los científicos continúan explorando esta noción como un método de viaje espacial, con la esperanza de que la tecnología eventualmente surja y eventualmente puedan usar agujeros de gusano.

Obtenido de Space.com

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El agujero de gusano o agujero de gusano en teoría es la intersección del tiempo y el espacio, lo que reduce significativamente el tiempo de viaje de larga distancia en todo el universo. El concepto de "agujero de gusano" nació gracias a la teoría general de la relatividad. Los agujeros de gusano aún no se han estudiado y conllevan un peligro colosal en forma de contactos repentinos con materias inexploradas, alta radiación y otros colapsos desconocidos.

teoría del agujero de gusano

En el reciente 1935, los físicos y Nathan Rosen descubrieron la teoría de la relatividad general, que sugería la existencia de "puentes" a través del espacio y el tiempo. Estos caminos se llaman "puentes de Einstein-Rosen" o agujeros de gusano. Estos puentes conectan dos puntos diferentes en el tiempo y el espacio, creando teóricamente un camino que reduce el tiempo de viaje y la distancia de viaje.

En teoría, contiene dos agujeros, que luego se conectan. Lo más probable es que los comienzos de estos agujeros sean esféricos. Luego, pasan a un tramo recto, aunque quizás pueda formar un círculo, proporcionando al viajero un camino más largo que el camino tradicional.

La teoría de la relatividad general de Einstein sugiere matemáticamente la existencia de agujeros de gusano, pero hasta la fecha los astrofísicos no han descubierto ninguno. La única sugerencia de un KN es la masa negativa, que se puede detectar debido a cómo su gravedad afecta la luz que pasa.

Algunas de las afirmaciones de la relatividad general permiten la existencia de agujeros de gusano, algunos de los cuales están formados por agujeros negros. Es cierto que, por su propia naturaleza, un agujero negro que se produce cuando explota una estrella moribunda no puede por sí solo crear un agujero de gusano.

La ciencia ficción está repleta de historias de viajes a través de agujeros de gusano. Pero la realidad real de tal viaje aún no parece real.

El primer problema es el tamaño de los agujeros de gusano. Los agujeros de gusano ordinarios, según los científicos, tienen un tamaño de 10 a 33 centímetros. Sin embargo, a medida que el Universo se expande, es posible que algunos de ellos se estiren a tamaños grandes.

Otro problema para los viajeros proviene de la estabilidad inexplorada del agujero de gusano. Los estudios de Einstein-Rosen fueron simplemente inútiles para viajes prácticos. Pero investigaciones más recientes han demostrado que un agujero de gusano que contiene "materia exótica" puede permanecer abierto a la investigación y sin cambios durante largos períodos de tiempo.

La materia exótica, que es diferente de la materia oscura o la antimateria, contiene densidad de energía negativa y presión negativa.

Si un agujero de gusano contiene suficiente materia exótica, ya sea material natural o creado artificialmente, teóricamente podría usarse como una forma de enviar información o viajeros a través del espacio.

agujeros de gusano no solo pueden conectar dos regiones separadas del universo, sino que también pueden conectar dos galaxias diferentes. Curiosamente, algunos estudiosos sugieren que si una entrada al NE se mueve en un cierto orden aprendido, esto puede permitir el viaje. A pesar de esto, el astrofísico y cosmólogo británico Stephen Hawking argumenta que el uso de KN para viajar aún no es posible.

"Un agujero de gusano realmente no te da la capacidad de viajar en el tiempo", escribió Eric Christian, empleado de la NASA.

  • Agujero del topo. ¿Qué es un "agujero de gusano"?

    El hipotético "agujero de gusano", que también se llama "agujero de topo" o "agujero de gusano" (traducción literal de Wormhole) es una especie de túnel de espacio-tiempo que permite que un objeto se mueva del punto a al punto b en el universo no en un línea recta, pero alrededor del espacio. En el caso de que sea más fácil, tome cualquier hoja de papel, dóblela por la mitad y perfórela, el agujero resultante será el mismo agujero de gusano
    . Así que hay una teoría de que el espacio en el universo puede ser condicionalmente la misma hoja de papel, atención, solo ajustada para la tercera dimensión. Varios científicos deducen hipótesis de que gracias a los agujeros de gusano es posible viajar en el espacio-tiempo. Pero al mismo tiempo, nadie sabe exactamente qué peligros pueden representar los agujeros de gusano y qué puede haber realmente al otro lado de ellos.

    Teoría de los agujeros de gusano.
    En 1935, los físicos Albert Einstein y Nathan Rosen, utilizando la teoría general de la relatividad, sugirieron que existen "puentes" especiales a través del espacio-tiempo en el universo. Estos caminos, llamados puentes de Einstein-Rosen (o agujeros de gusano), conectan dos puntos completamente diferentes en el espacio-tiempo creando teóricamente una curvatura en el espacio que acorta el viaje de un punto a otro.

    Nuevamente, hipotéticamente, cualquier agujero de gusano consta de dos entradas y un cuello (es decir, el mismo túnel). En este caso, lo más probable es que las entradas en el agujero de gusano tengan forma esferoidal, y el cuello puede representar tanto un segmento recto del espacio como uno en espiral.

    Viajando a través de un agujero de gusano.

    El primer problema que se interpondrá en el camino de la posibilidad de tal viaje es el tamaño de los agujeros de gusano. Se cree que los primeros agujeros de gusano fueron muy talla pequeña, unos 10-33 centímetros, pero debido a la expansión del universo, se hizo posible que los agujeros de gusano se expandieran y aumentaran junto con él. Otro problema con los agujeros de gusano es su estabilidad. O mejor dicho, inestabilidad.

    Explicado por la teoría de Einstein-Rosen, los agujeros de gusano serán inútiles para viajar en el espacio-tiempo porque se colapsan (cierran) muy rápidamente, pero investigaciones más recientes sobre estos temas implican la presencia de "materia exótica", que permite que los agujeros mantengan su estructura durante un período de tiempo más largo.

    Y, sin embargo, la ciencia teórica cree que si los agujeros de gusano contienen suficiente de esta energía exótica, que apareció de forma natural o aparecerá artificialmente, entonces será posible transferir información o incluso objetos a través del espacio-tiempo.

    Las mismas hipótesis sugieren que los agujeros de gusano pueden conectar no solo dos puntos dentro de un universo, sino también ser la entrada a otros. Algunos científicos creen que si la entrada de un agujero de gusano se mueve de cierta manera, será posible viajar en el tiempo. Pero, por ejemplo, el famoso cosmólogo británico Stephen Hawking cree que tal uso de agujeros de gusano es imposible.

    Sin embargo, algunas mentes científicas insisten en que si la estabilización de los agujeros de gusano con materia exótica es realmente posible, entonces será posible que las personas viajen con seguridad a través de tales agujeros de gusano. Y debido al asunto "Ordinario", si se desea y es necesario, dichos portales pueden desestabilizarse.

    Según la teoría de la relatividad, nada puede viajar más rápido que la luz. Esto significa que nada puede salir de este campo gravitatorio al entrar en él. La región del espacio de la que no hay salida se llama agujero negro. Su límite está determinado por la trayectoria de los rayos de luz, que fueron los primeros en perder la oportunidad de estallar. Se llama el horizonte de sucesos de un agujero negro. Ejemplo: mirando por la ventana, no vemos lo que hay más allá del horizonte, y el observador condicional no puede entender lo que sucede dentro de los límites de una estrella muerta invisible.

    Los físicos han encontrado signos de la existencia de otro universo

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    Hay cinco tipos de agujeros negros, pero es el agujero negro de masa estelar el que nos interesa. Dichos objetos se forman en la etapa final de la vida de un cuerpo celeste. En general, la muerte de una estrella puede resultar en lo siguiente:

    1. Se convertirá en una estrella extinta muy densa, que constará de una serie elementos químicos, es una enana blanca;

    2. En una estrella de neutrones: tiene una masa aproximada al Sol y un radio de aproximadamente 10 a 20 kilómetros, en su interior se compone de neutrones y otras partículas, y en el exterior está encerrada en una capa delgada pero sólida;

    3. En un agujero negro, cuya atracción gravitacional es tan fuerte que puede absorber objetos que vuelan a la velocidad de la luz.

    Cuando se produce una supernova, es decir, el "renacimiento" de una estrella, se forma un agujero negro, que sólo puede ser detectado por la radiación emitida. Es ella quien es capaz de generar un agujero de gusano.

    Si imaginamos un agujero negro como un embudo, entonces el objeto, al caer en él, pierde el horizonte de eventos y cae hacia adentro. Entonces, ¿dónde está el agujero de gusano? Está ubicado exactamente en el mismo embudo, adjunto al túnel de un agujero negro, donde las salidas miran hacia afuera. Los científicos creen que el otro extremo del agujero de gusano está conectado a un agujero blanco (la antípoda de uno negro, en el que nada puede caer).

    Agujero del topo. Agujeros negros de Schwarzschild y Reisner-Nordström

    El agujero negro de Schwarzschild puede considerarse un agujero de gusano impenetrable. En cuanto al agujero negro de Reisner-Nordström, es algo más complicado, pero también infranqueable. Aún así, no es tan difícil idear y describir agujeros de gusano de cuatro dimensiones en el espacio que podrían atravesarse. Solo necesita elegir el tipo de métrica que necesita. El tensor métrico, o métrica, es un conjunto de valores que se pueden utilizar para calcular los intervalos de cuatro dimensiones que existen entre los puntos de evento. Este conjunto de cantidades caracteriza completamente tanto el campo gravitatorio como la geometría del espacio-tiempo. Los agujeros de gusano geométricamente atravesables en el espacio son incluso más simples que los agujeros negros. No tienen horizontes que lleven a cataclismos con el paso del tiempo. En diferentes puntos, el tiempo puede ir a un ritmo diferente, pero no debe detenerse ni acelerarse indefinidamente.

    Púlsares: el factor faro

    En esencia, un púlsar es una estrella de neutrones que gira rápidamente. Una estrella de neutrones es el núcleo altamente compactado de una estrella muerta que queda de una explosión de supernova. Esta estrella de neutrones tiene un poderoso campo magnético. Este campo magnético es aproximadamente un billón de veces más fuerte que el campo magnético de la Tierra. El campo magnético hace que una estrella de neutrones emita fuertes ondas de radio y partículas radiactivas desde sus polos norte y sur. Estas partículas pueden incluir diversas radiaciones, incluida la luz visible.

    Los púlsares que emiten potentes rayos gamma se conocen como púlsares de rayos gamma. Si una estrella de neutrones se encuentra con su polo hacia la Tierra, podemos ver ondas de radio cada vez que uno de los polos cae en nuestro escorzo. Este efecto es muy similar al efecto faro. Para un observador estacionario, parece que la luz de un faro giratorio parpadea constantemente, luego desaparece y luego vuelve a aparecer. De la misma manera, un púlsar parece parpadear cuando gira sus polos con respecto a la Tierra. Diferentes púlsares disparan a diferentes velocidades, dependiendo del tamaño y la masa de la estrella de neutrones. A veces, un púlsar puede tener un compañero. En algunos casos, puede atraer a su compañero, lo que lo hace girar aún más rápido. Los púlsares más rápidos pueden emitir más de cien pulsos por segundo.

    Un hipotético "agujero de gusano", que también se llama "agujero de gusano" o "agujero de gusano" (traducción literal de agujero de gusano) es una especie de túnel espacio-temporal que permite que un objeto se mueva del punto A al punto B en el Universo no en un línea recta, pero alrededor del espacio. Si es más fácil, tome cualquier hoja de papel, dóblela por la mitad y perfórela, el agujero resultante será el mismo agujero de gusano. Entonces, existe una teoría de que el espacio en el Universo puede ser condicionalmente la misma hoja de papel, solo ajustada para la tercera dimensión. Varios científicos deducen hipótesis de que gracias a los agujeros de gusano es posible viajar en el espacio-tiempo. Pero al mismo tiempo, nadie sabe exactamente qué peligros pueden representar los agujeros de gusano y qué puede haber realmente al otro lado de ellos.

    teoría del agujero de gusano

    En 1935, los físicos Albert Einstein y Nathan Rosen, utilizando la teoría general de la relatividad, propusieron que existen "puentes" especiales a través del espacio-tiempo en el universo. Estos caminos, llamados puentes de Einstein-Rosen (o agujeros de gusano), conectan dos puntos completamente diferentes en el espacio-tiempo creando teóricamente una deformación en el espacio que acorta el viaje de un punto a otro.

    Nuevamente, hipotéticamente, cualquier agujero de gusano consta de dos entradas y un cuello (es decir, el mismo túnel). En este caso, lo más probable es que las entradas en el agujero de gusano tengan forma esferoidal, y el cuello puede representar tanto un segmento recto del espacio como uno en espiral.

    La teoría general de la relatividad prueba matemáticamente la probabilidad de la existencia de agujeros de gusano, pero hasta el momento ninguno de ellos ha sido descubierto por el hombre. La dificultad para detectarlo radica en que la supuesta enorme masa de agujeros de gusano y los efectos gravitatorios simplemente absorben la luz y evitan que se refleje.

    Varias hipótesis basadas en la relatividad general sugieren la existencia de agujeros de gusano, donde los agujeros negros juegan el papel de entrada y salida. Pero vale la pena considerar que la aparición de los propios agujeros negros, formados por la explosión de estrellas moribundas, de ninguna manera crea un agujero de gusano.

    Viaje a través de un agujero de gusano

    En la ciencia ficción, no es raro que los protagonistas viajen a través de agujeros de gusano. Pero en realidad, ese viaje está lejos de ser tan simple como se muestra en las películas y se cuenta en la literatura fantástica.

    El primer problema que se interpondrá en el camino de la posibilidad de tal viaje es el tamaño de los agujeros de gusano. Se cree que los primeros agujeros de gusano eran de un tamaño muy pequeño, del orden de 10 a 33 centímetros, pero debido a la expansión del Universo, fue posible que los mismos agujeros de gusano se expandieran y aumentaran junto con él. Otro problema con los agujeros de gusano es su estabilidad. O mejor dicho, inestabilidad.

    Los agujeros de gusano explicados por la teoría de Einstein-Rosen serán inútiles para viajar en el espacio-tiempo porque se colapsan (cierran) muy rápidamente. Pero estudios más recientes sobre estos temas implican la presencia de "materia exótica" que permite que las madrigueras mantengan su estructura durante un período de tiempo más prolongado.

    No debe confundirse con la materia negra y la antimateria, esta materia exótica se compone de energía de densidad negativa y una presión negativa colosal. La mención de tal materia está presente solo en algunas teorías del vacío en el marco de la teoría cuántica de campos.

    Sin embargo, la ciencia teórica cree que si los agujeros de gusano contienen suficiente energía exótica, ya sea de forma natural o generada artificialmente, entonces será posible transmitir información o incluso objetos a través del espacio-tiempo.

    Las mismas hipótesis sugieren que los agujeros de gusano pueden conectar no solo dos puntos dentro de un universo, sino también ser la entrada a otros. Algunos científicos creen que si la entrada de un agujero de gusano se mueve de cierta manera, será posible viajar en el tiempo. Pero, por ejemplo, el famoso cosmólogo británico Stephen Hawking cree que tal uso de agujeros de gusano es imposible.

    Sin embargo, algunas mentes científicas insisten en que si la estabilización de los agujeros de gusano con materia exótica es realmente posible, entonces será posible que las personas viajen con seguridad a través de tales agujeros de gusano. Y debido al asunto "ordinario", si se desea y es necesario, dichos portales pueden desestabilizarse.

    Desafortunadamente, las tecnologías actuales de la humanidad no son suficientes para agrandar y estabilizar artificialmente los agujeros de gusano, en caso de que se descubran. Pero los científicos continúan explorando los conceptos y métodos para viajes espaciales rápidos, y tal vez algún día la ciencia encuentre la solución adecuada.

    Vídeo Wormhole: puerta a través del espejo

    Los fanáticos de la ciencia ficción esperan que algún día la humanidad pueda viajar a los confines del universo a través de un agujero de gusano.

    Un agujero de gusano es un túnel teórico a través del espacio-tiempo que potencialmente permitirá viajar más rápido entre puntos distantes en el espacio, de una galaxia a otra, por ejemplo, como se muestra en la película de Christopher Nolan "Interstellar", que se estrenó en los cines de todo el mundo. a principios de este mes.

    Si bien los agujeros de gusano son posibles de acuerdo con la teoría de la relatividad general de Einstein, es probable que estos viajes exóticos permanezcan en el ámbito de la ciencia ficción, dijo el renombrado astrofísico Kip Thorne del Instituto de Tecnología de California en Pasadena, quien se desempeñó como asesor y productor ejecutivo en Interstellar. . .

    "El punto es que simplemente no sabemos nada sobre ellos", dijo Thorne, quien es uno de los principales expertos mundiales en relatividad, agujeros negros y agujeros de gusano. "Pero hay indicios muy fuertes de que una persona, de acuerdo con las leyes de la física, no podrá viajar a través de ellos".

    "La razón principal tiene que ver con la inestabilidad de los agujeros de gusano", agregó. "Las paredes de los agujeros de gusano se están derrumbando tan rápido que nada puede atravesarlos".

    Mantener abiertos los agujeros de gusano requerirá el uso de algo antigravedad, a saber, energía negativa. La energía negativa se creó en el laboratorio utilizando efectos cuánticos: una región del espacio recibe la energía de otra región, en la que se forma una deficiencia.

    "Así que es teóricamente posible", dijo. "Pero nunca podemos tener suficiente energía negativa, que podrá mantener abiertas las paredes del agujero de gusano".

    Además, es casi seguro que los agujeros de gusano (si es que existen) no se pueden formar de forma natural. Es decir, deben crearse con la ayuda de una civilización avanzada.

    Eso es exactamente lo que sucedió en "Interstellar": criaturas misteriosas construyeron un agujero de gusano cerca de Saturno, lo que permitió que un pequeño grupo de pioneros, liderados por el ex granjero Cooper (interpretado por Matthew McConaughey), partieran en busca de un nuevo hogar para la humanidad. Tierra amenazada por una mala cosecha global.

    Aquellos interesados ​​en aprender más sobre la ciencia en Interstellar, que trata sobre la desaceleración gravitacional y muestra varios planetas alienígenas que orbitan alrededor de uno muy próximo, deben leer el nuevo libro de Thorne, que se titula inequívocamente La ciencia de Interstellar.

    ¿Dónde está el agujero de gusano? Agujeros de gusano en la relatividad general

    (GR) permite la existencia de este tipo de túneles, aunque para la existencia de un agujero de gusano atravesable es necesario que se rellene con uno negativo, lo que crea una fuerte repulsión gravitacional e impide que el agujero se derrumbe. Las soluciones tipo agujero de gusano surgen en varias opciones, aunque hasta estudio completo la pregunta está todavía muy lejos.

    El área cerca de la sección más angosta del grano de arena se llama "garganta". Los agujeros de gusano se dividen en "intrauniverso" e "interuniverso", dependiendo de si es posible conectar sus entradas con una curva que no cruce el cuello.

    También hay toperas transitables (transitables) e intransitables. Estos últimos incluyen aquellos túneles que son demasiado rápidos para que un observador o una señal (con una velocidad no superior a la velocidad de la luz) pase de una entrada a otra. Se encuentra un ejemplo clásico de un grano de arena intransitable, pero es transitable.

    Un agujero de gusano intramundo atravesable brinda una posibilidad hipotética si, por ejemplo, una de sus entradas se está moviendo en relación con la otra, o si está en una fuerte donde el paso del tiempo se ralentiza. Además, los agujeros de gusano hipotéticamente pueden crear una oportunidad para el viaje interestelar y, como tal, a menudo se encuentran agujeros de gusano.

    Agujeros de gusano espaciales. A través de las "montañas de arena" - a las estrellas?

    Desafortunadamente, sobre uso práctico Aún no se discuten los "agujeros de gusano" para alcanzar objetos espaciales remotos. Sus propiedades, variedades, lugares de posible ubicación aún se conocen solo en teoría, aunque, como puede ver, esto ya es bastante. Después de todo, tenemos muchos ejemplos de cómo las construcciones teóricas que parecían puramente especulativas llevaron al surgimiento de nuevas tecnologías que cambiaron radicalmente la vida de la humanidad. Energía nuclear, computadoras, conexión móvil, ingeniería genética... pero nunca se sabe qué más?
    Mientras tanto, se sabe lo siguiente sobre los "agujeros de gusano" o "agujeros de gusano". En 1935, Albert Einstein y el físico estadounidense-israelí Nathan Rosen sugirieron la existencia de una especie de túneles que conectaban varias regiones remotas del espacio. En ese momento, aún no se los llamaba "agujeros de gusano" o "agujeros de topo", sino simplemente "puentes de Einstein-Rosen". Dado que tales puentes requerían una curvatura de espacio muy fuerte para formarse, su vida útil fue muy corta. Nadie ni nada tendría tiempo de "correr" sobre un puente de este tipo; bajo la influencia de la gravedad, casi de inmediato se "colapsó".
    Y por lo tanto, quedó completamente inútil en un sentido práctico, aunque una divertida consecuencia de la teoría general de la relatividad.
    Sin embargo, aparecieron ideas posteriores de que algunos túneles interdimensionales podrían existir durante bastante tiempo, siempre que estén llenos de alguna materia exótica con una densidad de energía negativa. Tal materia creará repulsión gravitatoria en lugar de atracción y así evitará que el canal se "colapse". Entonces apareció el nombre "agujero de gusano". Por cierto, nuestros científicos prefieren el nombre "molehill" o "wormhole": el significado es el mismo, pero suena mucho mejor...
    El físico estadounidense John Archibald Wheeler (1911-2008), al desarrollar la teoría de los "agujeros de gusano", sugirió que son penetrados campo eléctrico; además, las propias cargas eléctricas son, de hecho, las bocas de "agujeros de gusano" microscópicos. El astrofísico ruso Académico Nikolai Semyonovich Kardashev cree que los "agujeros de gusano" pueden alcanzar tamaño gigante y que en el centro de nuestra Galaxia no hay agujeros negros masivos en absoluto, sino las bocas de tales "madrigueras".
    De interés práctico para los futuros viajeros espaciales serán los "agujeros de gusano", que se mantienen en un estado estable durante bastante tiempo y, además, son adecuados para que las naves espaciales los atraviesen.
    Los estadounidenses Kip Thorne y Michael Morris crearon un modelo teórico de dichos canales. Sin embargo, su estabilidad está asegurada por la “materia exótica”, de la que nada se sabe realmente y en la que, quizás, es mejor que la tecnología terrestre ni siquiera se entrometa.
    Pero los teóricos rusos Sergei Krasnikov del Observatorio Pulkovo y Sergei Sushkov de la Universidad Federal de Kazan propusieron la idea de que la estabilidad de un agujero de gusano se puede lograr sin ninguna densidad de energía negativa, sino simplemente debido a la polarización del vacío en el "agujero" ( el llamado mecanismo de Sushkov).
    En general, ahora hay todo un conjunto de teorías de "agujeros de gusano" (o, si se quiere, "agujeros de gusano"). Una clasificación muy general y especulativa los divide en "pasables" - estables, agujeros de gusano de Morris - Thorn, e infranqueables - puentes de Einstein - Rosen. Además, los agujeros de gusano varían en escala, desde microscópicos hasta gigantes, comparables en tamaño a los "agujeros negros" galácticos. Y, por último, según su finalidad: “intra-universo”, conectando diferentes lugares de un mismo Universo curvo, e “inter-mundo” (inter-universo), permitiéndote adentrarte en otro continuo espacio-tiempo.