Mole Hole. Što je "crvotočina"?
Hipotetska "crvotočina", koja se također naziva "krtočinom" ili "crvotočinom" (doslovni prijevod crvotočine) je vrsta prostorno-vremenskog tunela koji omogućuje objektu da se kreće od točke a do točke b u svemiru, a ne u ravnu liniju, ali oko prostora. U slučaju da je lakše, uzmite bilo koji komad papira, presavijte ga na pola i probušite, rezultirajuća rupa će biti ista crvotočina
. Dakle, postoji teorija da prostor u svemiru može biti uvjetno isti list papira, pozornost, samo prilagođen za treću dimenziju. Razni znanstvenici izvode hipoteze da je zahvaljujući crvotočinama putovanje u svemiru moguće - vrijeme. No, u isto vrijeme, nitko ne zna točno kakve opasnosti mogu predstavljati crvotočine i što zapravo može biti s njihove druge strane.
Teorija crvotočina.
Godine 1935. fizičari Albert Einstein i Nathan Rosen, koristeći opću teoriju relativnosti, sugerirali su da u svemiru postoje posebni "mostovi" kroz prostor-vrijeme. Ove staze, koje se nazivaju Einstein-Rosenovi mostovi (ili crvotočine), potpuno povezuju dvije različite točke u prostor-vrijeme teorijski stvarajući zakrivljenost prostora koja skraćuje putovanje od jedne točke do druge.
Opet, hipotetski, svaka se crvotočina sastoji od dva ulaza i vrata (tj. istog tunela. U ovom slučaju, najvjerojatnije, ulazi u crvotočinu imaju oblik sferoida, a vrat može predstavljati i ravni segment prostora i spiralni.
Putovanje kroz crvotočinu.
Prvi problem koji će stati na put mogućnosti takvog putovanja je veličina crvotočina. Vjeruje se da su prve crvotočine bile vrlo mala veličina, oko 10-33 centimetra, no zbog širenja svemira postalo je moguće da su se i same crvotočine širile i povećavale zajedno s njom. Drugi problem s crvotočinama je njihova stabilnost. Ili bolje rečeno, nestabilnost.
Objašnjeno Einstein-Rosenovom teorijom, crvotočine će biti beskorisne za putovanje prostor-vrijeme jer se vrlo brzo kolabiraju (zatvaraju), no novija istraživanja o tim pitanjima impliciraju prisutnost "egzotične materije", koja omogućuje rupama da zadrže svoju strukturu za duži vremenski period.
Pa ipak, teorijska znanost vjeruje da ako crvotočine sadrže dovoljno ove egzotične energije, koja se ili pojavila prirodno ili će se pojaviti umjetno, tada će biti moguće prenositi informacije ili čak objekte kroz prostor-vrijeme.
Iste hipoteze sugeriraju da crvotočine mogu spojiti ne samo dvije točke unutar jednog svemira, već i biti ulaz u druge. Neki znanstvenici vjeruju da će, ako se jedan ulaz u crvotočinu pomakne na određeni način, putovanje kroz vrijeme biti moguće. No, na primjer, poznati britanski kozmolog Stephen Hawking smatra da je takvo korištenje crvotočina nemoguće.
Ipak, neki znanstveni umovi inzistiraju da ako je stabilizacija crvotočina egzotičnom materijom doista moguća, onda će ljudi moći sigurno putovati kroz takve crvotočine. A zbog "Obične" materije, po želji i potrebi, takvi portali se mogu destabilizirati natrag.
Prema teoriji relativnosti, ništa ne može putovati brže od svjetlosti. To znači da ništa ne može izaći iz ovog gravitacijskog polja ulaskom u njega. Prostor iz kojeg nema izlaza naziva se crna rupa. Njezina je granica određena putanjom svjetlosnih zraka, koje su prve izgubile priliku da izbiju. Zove se horizont događaja crne rupe. Primjer: gledajući kroz prozor, ne vidimo ono što je izvan horizonta, a uvjetni promatrač ne može razumjeti što se događa unutar granica nevidljive mrtve zvijezde.
Fizičari su pronašli znakove postojanja drugog svemira
Više
Postoji pet vrsta crnih rupa, ali nas zanima crna rupa zvjezdane mase. Takvi objekti nastaju u završnoj fazi života nebeskog tijela. Općenito, smrt zvijezde može rezultirati sljedećim stvarima:
1. Pretvorit će se u vrlo gustu izumrlu zvijezdu, koja se sastoji od niza kemijskih elemenata - ovo je bijeli patuljak;
2. U neutronsku zvijezdu - ima približnu masu Sunca i radijus od oko 10-20 kilometara, iznutra se sastoji od neutrona i drugih čestica, a izvana je zatvorena u tanku, ali čvrstu ljusku;
3. U crnu rupu, čije je gravitacijsko privlačenje toliko snažno da može usisati objekte koji lete brzinom svjetlosti.
Kada se dogodi supernova, odnosno “ponovno rođenje” zvijezde, nastaje crna rupa koja se može detektirati samo zbog emitiranog zračenja. Ona je ta koja je u stanju stvoriti crvotočinu.
Ako zamislimo crnu rupu kao lijevak, onda objekt, pavši u nju, gubi horizont događaja i pada prema unutra. Pa gdje je crvotočina? Nalazi se u potpuno istom lijevku, pričvršćenom za tunel crne rupe, gdje su izlazi okrenuti prema van. Znanstvenici vjeruju da je drugi kraj crvotočine povezan s bijelom rupom (antipod crne, u koju ništa ne može pasti).
Mole Hole. Schwarzschild i Reisner-Nordström crne rupe
Schwarzschildovu crnu rupu možemo smatrati neprobojnom crvotočinom. Što se tiče Reisner-Nordströmove crne rupe, ona je nešto kompliciranija, ali i neprohodna. Ipak, nije tako teško smisliti i opisati četverodimenzionalne crvotočine u svemiru koje bi se mogle prijeći. Pitanje je samo biranja potreban pogled metrika. Metrički tenzor, ili metrika, skup je vrijednosti koje se mogu koristiti za izračunavanje četverodimenzionalnih intervala koji postoje između točaka događaja. Ovaj skup veličina u potpunosti karakterizira i gravitacijsko polje i geometriju prostor-vreme. Crvotočine koje se mogu geometrijski proći u svemiru čak su jednostavnije od crnih rupa. Oni nemaju horizonte koji s vremenom vode do kataklizmi. U različitim trenucima vrijeme može teći različitim tempom, ali ne bi trebalo stati ili ubrzavati u nedogled.
Pulsari: Faktor svjetionika
U suštini, pulsar je neutronska zvijezda koja se brzo rotira. Neutronska zvijezda je vrlo zbijena jezgra mrtve zvijezde koja je ostala nakon eksplozije supernove. Ova neutronska zvijezda ima snažno magnetsko polje. Ovo magnetsko polje je oko trilijun puta jače. magnetsko polje Zemlja. Magnetno polje uzrokuje da neutronska zvijezda emitira jake radio valove i radioaktivne čestice sa svog sjevernog i južnog pola. Te čestice mogu uključivati različita zračenja, uključujući vidljivu svjetlost.
Pulsari koji emitiraju snažne gama zrake poznati su kao pulsari gama zraka. Ako se neutronska zvijezda nalazi sa svojim polom prema Zemlji, tada možemo vidjeti radio valove svaki put čim jedan od polova padne u naš rampkraj. Ovaj efekt je vrlo sličan efektu svjetionika. Stacionarnom promatraču čini se da svjetlo rotirajućih svjetionika neprestano treperi, zatim nestaje, pa se opet pojavljuje. Na isti se način čini da pulsar treperi dok rotira svoje polove u odnosu na Zemlju. Različiti pulsari emitiraju impulse različitim brzinama, ovisno o njihovoj veličini i masi. neutronska zvijezda. Ponekad pulsar može imati suputnika. U nekim slučajevima može privući svog suputnika, zbog čega se još brže okreće. Najbrži pulsari mogu emitirati više od stotinu impulsa u sekundi.
Hipotetska "crvotočina", koja se također naziva "crvotočina" ili "crvotočina" (doslovni prijevod crvotočine) je vrsta prostorno-vremenskog tunela koji omogućuje objektu da se kreće od točke A do točke B u Svemiru, a ne u ravnu liniju, ali oko prostora. Ako je lakše, uzmite bilo koji komad papira, preklopite ga na pola i probušite, rezultirajuća rupa će biti ista crvotočina. Dakle, postoji teorija da prostor u Svemiru može biti uvjetno isti list papira, samo prilagođen za treću dimenziju. Razni znanstvenici izvode hipoteze da je zahvaljujući crvotočinama moguće putovanje u prostor-vrijeme. No, u isto vrijeme, nitko ne zna točno kakve opasnosti mogu predstavljati crvotočine i što zapravo može biti s njihove druge strane.
Teorija crvotočine
Godine 1935. fizičari Albert Einstein i Nathan Rosen, koristeći opću teoriju relativnosti, predložili su da u svemiru postoje posebni "mostovi" kroz prostor-vrijeme. Ove staze, zvane Einstein-Rosen mostovi (ili crvotočine), povezuju dvije potpuno različite točke u prostor-vremenu tako što teoretski stvaraju iskrivljenje u prostoru koje skraćuje putovanje od jedne točke do druge.
Opet, hipotetski, svaka se crvotočina sastoji od dva ulaza i vrata (odnosno od istog tunela). U ovom slučaju, najvjerojatnije, ulazi u crvotočinu su sferoidnog oblika, a vrat može predstavljati i ravni segment prostora i spiralni.
Opća teorija relativnost matematički dokazuje vjerojatnost postojanja crvotočina, ali do sada nijednu od njih čovjek nije otkrio. Poteškoća u otkrivanju leži u činjenici da navodna ogromna masa crvotočina i gravitacijskih učinaka jednostavno apsorbiraju svjetlost i sprječavaju njezino odbijanje.
Nekoliko hipoteza temeljenih na općoj relativnosti sugerira postojanje crvotočina, gdje crne rupe igraju ulogu ulaza i izlaza. No, vrijedno je uzeti u obzir da izgled samih crnih rupa, nastalih od eksplozije umirućih zvijezda, ni na koji način ne stvara crvotočinu.
Putovanje kroz crvotočinu
U znanstvenoj fantastici nije neuobičajeno da protagonisti putuju kroz crvotočine. Ali u stvarnosti, takvo putovanje daleko od toga da je tako jednostavno kao što se prikazuje u filmovima i priča u fantastičnoj literaturi.
Prvi problem koji će stati na put mogućnosti takvog putovanja je veličina crvotočina. Vjeruje se da su prve crvotočine bile vrlo male veličine, reda veličine 10-33 centimetra, ali je zbog širenja svemira postalo moguće da su se i same crvotočine širile i povećavale zajedno s njim. Drugi problem s crvotočinama je njihova stabilnost. Ili bolje rečeno, nestabilnost.
Crvotočine objašnjene teorijom Einstein-Rosen bit će beskorisne za putovanje prostor-vrijeme jer se vrlo brzo kolabiraju (zatvore). No novije studije o ovim problemima impliciraju prisutnost "egzotične materije" koja dopušta jazbinama da zadrže svoju strukturu dulje vrijeme.
Ne smije se miješati s crnom tvari i antimaterijom, ova egzotična tvar se sastoji od energije negativne gustoće i kolosalnog negativnog tlaka. Spominjanje takve materije ima samo u nekim teorijama vakuuma u okviru kvantne teorije polja.
Ipak, teorijska znanost vjeruje da ako crvotočine sadrže dovoljno ove egzotične energije, bilo prirodno ili umjetno stvorene, tada će biti moguće prenositi informacije ili čak objekte kroz prostor-vrijeme.
Iste hipoteze sugeriraju da crvotočine mogu spojiti ne samo dvije točke unutar jednog svemira, već i biti ulaz u druge. Neki znanstvenici vjeruju da će, ako se jedan ulaz u crvotočinu pomakne na određeni način, putovanje kroz vrijeme biti moguće. No, na primjer, poznati britanski kozmolog Stephen Hawking smatra da je takvo korištenje crvotočina nemoguće.
Ipak, neki znanstveni umovi inzistiraju da ako je stabilizacija crvotočina egzotičnom materijom doista moguća, onda će ljudi moći sigurno putovati kroz takve crvotočine. A zbog "obične" materije, po želji i potrebi, takvi portali se mogu destabilizirati natrag.
Nažalost, današnje tehnologije čovječanstva nisu dovoljne da se crvotočine umjetno povećaju i stabiliziraju, u slučaju da se ipak otkriju. No znanstvenici nastavljaju istraživati koncepte i metode za brzo putovanje svemirom i možda će jednog dana znanost doći do pravog rješenja.
Video Crvotočina: vrata kroz ogledalo
Ljubitelji znanstvene fantastike nadaju se da će čovječanstvo jednog dana moći otputovati u daleke krajeve svemira kroz crvotočinu.
Mole Hole- teorijski tunel kroz prostor-vrijeme, koji bi potencijalno omogućio brže putovanje između udaljenih točaka u svemiru - iz jedne galaksije u drugu, na primjer, kao što je prikazano u filmu Christophera Nolana "Interstellar", koji je prikazan u kinima diljem svijeta u početkom ovog mjeseca.
Iako su crvotočine moguće prema Einsteinovoj teoriji opće relativnosti, takva egzotična putovanja vjerojatno će ostati u području znanstvene fantastike, rekao je poznati astrofizičar Kip Thorne s Kalifornijskog instituta za tehnologiju u Pasadeni, koji je bio savjetnik i izvršni producent na Interstellaru .
"Poanta je da mi jednostavno ne znamo ništa o njima", rekao je Thorne, koji je jedan od vodećih svjetskih stručnjaka za relativnost, crne rupe i crvotočine. "Ali postoje vrlo jaki pokazatelji da osoba, prema zakonima fizike, neće moći putovati kroz njih."
"Glavni razlog ima veze s nestabilnošću crvotočina", dodao je. "Zidovi crvotočina se urušavaju tako brzo da ništa ne može proći kroz njih."
Održavanje crvotočina otvorenim zahtijevat će korištenje nečeg antigravitacijskog, odnosno negativne energije. Negativna energija je stvorena u laboratoriju pomoću kvantnih efekata: jedna regija prostora prima energiju druge regije, u kojoj nastaje nedostatak.
"Dakle, teoretski je moguće", rekao je. „Ali nikada se ne možemo zasititi negativnu energiju, koji će moći držati zidove crvotočine otvorenim."
Također, crvotočine (ako uopće postoje) gotovo sigurno ne mogu nastati prirodnim putem. Odnosno, moraju se stvoriti uz pomoć napredne civilizacije.
Upravo se to dogodilo u "Interstellaru": tajanstvena bića su izgradila crvotočinu u blizini Saturna, dopuštajući maloj skupini pionira, predvođenih bivšim farmerom Cooperom (kojeg glumi Matthew McConaughey), da krenu u potragu za novim domom za postojanje čovječanstva Zemlji prijeti globalni neuspjeh.
Oni koji žele saznati više o znanosti u Interstellaru, koja se bavi usporavanjem gravitacije i prikazuje nekoliko izvanzemaljskih planeta koji kruže oko jednog blisko raspoređenog, trebali bi pročitati Thorneovu novu knjigu, koja je nedvosmisleno naslovljena The Science of Interstellar.
Gdje je crvotočina. Crvotočine u općoj teoriji relativnosti
(GR) dopušta postojanje ovakvih tunela, iako je za postojanje prohodne crvotočine potrebno da ona bude ispunjena negativnom, što stvara snažno gravitacijsko odbijanje i sprječava urušavanje rupe. Rješenja tipa crvotočine nastaju u razne opcije, iako do puna studija pitanje je još jako daleko.
Područje blizu najužeg dijela krtičnjaka naziva se "grlo". Crvotočine se dijele na "intra-svemir" i "inter-svemir", ovisno o tome je li moguće spojiti njegove ulaze krivuljom koja ne prelazi preko vrata.
Postoje i prohodni (prohodni) i neprohodni krtičnjaci. Potonji uključuju one tunele koji su prebrzi da bi promatrač ili signal (koji imaju brzinu ne veću od brzine svjetlosti) mogli doći od jednog ulaza do drugog. Klasičan primjer neprohodan krtičnjak - u, i prohodan -.
Unutarsvjetska crvotočina kojom se može proći pruža hipotetičku mogućnost ako se, na primjer, jedan od njezinih ulaza pomiče u odnosu na drugi, ili ako je u jakom, gdje se protok vremena usporava. Također, crvotočine hipotetski mogu stvoriti priliku za međuzvjezdano putovanje, te se kao takve često nalaze crvotočine.
Svemirske crvotočine. Kroz "krtičnjake" - do zvijezda?
Nažalost, oko praktična upotreba o "crvotočinama" za postizanje udaljenih svemirskih objekata još se ne raspravlja. Njihova svojstva, sorte, mjesta mogućeg položaja još uvijek su poznata samo teoretski - iako je, vidite, to već dosta. Uostalom, imamo mnogo primjera kako su teorijske konstrukcije koje su se činile čisto spekulativnim dovele do pojave novih tehnologija koje su radikalno promijenile život čovječanstva. Nuklearna energija, računala, mobilne komunikacije, genetski inženjering... ali nikad ne znate što još?
U međuvremenu se o „crvotočinama“, odnosno „crvotočinama“ zna sljedeće. Godine 1935. Albert Einstein i američko-izraelski fizičar Nathan Rosen sugerirali su postojanje svojevrsnih tunela koji povezuju različita udaljena područja svemira. Tada se još nisu zvali "crvotočine", ili "krtice", već jednostavno - "Einstein-Rosenovi mostovi". Budući da su takvi mostovi zahtijevali vrlo jaku zakrivljenost prostora za nastanak takvih mostova, vrijeme njihovog postojanja bilo je vrlo kratko. Nitko i ništa ne bi imao vremena “pretrčati” preko takvog mosta – pod utjecajem gravitacije on se gotovo odmah “srušio”.
Stoga je u praktičnom smislu ostala potpuno beskorisna, iako zabavna posljedica opće teorije relativnosti.
Međutim, kasnije su se pojavile ideje da bi neki međudimenzionalni tuneli mogli postojati dosta dugo - pod uvjetom da su ispunjeni nekom egzotičnom materijom s negativnom gustoćom energije. Takva će tvar umjesto privlačenja stvoriti gravitacijsko odbijanje i tako spriječiti "urušavanje" kanala. Tada se pojavio naziv "crvotočina". Usput, naši znanstvenici preferiraju naziv "krtinjak" ili "crvotočina": značenje je isto, ali zvuči puno ljepše ...
Američki fizičar John Archibald Wheeler (1911.-2008.), razvijajući teoriju "crvotočine", sugerirao je da se u njih prodire električno polje; štoviše, sami električni naboji su, zapravo, usta mikroskopskih "crvotočina". Ruski astrofizičar akademik Nikolaj Semjonovič Kardašev smatra da "crvotočine" mogu doseći divovske veličine te da u središtu naše Galaksije uopće ne postoje masivne crne rupe, već usta takvih “rupa”.
Od praktičnog interesa budućim svemirskim putnicima bit će "crvotočine", koje se dosta dugo drže u stabilnom stanju i, štoviše, pogodne su za prolazak svemirskih letjelica kroz njih.
Amerikanci Kip Thorne i Michael Morris stvorili su teorijski model takvih kanala. No, njihovu stabilnost osigurava “egzotična materija”, o kojoj se zapravo ništa ne zna i u koju je, možda, bolje da se zemaljska tehnologija niti ne miješa.
No, ruski teoretičari Sergej Krasnikov s Opservatorija Pulkovo i Sergej Suškov iz Kazanja savezno sveučilište iznio je ideju da se stabilnost crvotočine može postići bez ikakve negativne gustoće energije, već jednostavno zbog polarizacije vakuuma u "rupi" (tzv. Suškovljev mehanizam).
Općenito, sada postoji čitav niz teorija o "crvotočinama" (ili, ako želite, "crvotočinama"). Vrlo opća i spekulativna klasifikacija dijeli ih na "prohodne" - stabilne, Morris - Thorn crvotočine i neprohodne - Einstein - Rosenove mostove. Osim toga, crvotočine variraju u razmjeru - od mikroskopskih do gigantskih, usporedive veličine s galaktičkim "crnim rupama". I, konačno, prema njihovoj namjeni: "unutar svemira", povezujući različita mjesta istog zakrivljenog svemira, i "međusvijet" (međusvemir), koji vam omogućuje da uđete u drugi prostorno-vremenski kontinuum.
Gravitacija [Od kristalnih sfera do crvotočina] Petrov Aleksandar Nikolajevič
Crvotočine
Crvotočine
Krtica je nedavno iskopao novu dugačku galeriju pod zemljom od svoje nastambe do vrata poljskog miša i dopustio mišu i djevojci da šetaju ovom galerijom koliko god žele.
Hans Christian Andersen "Palčić"
Ideja o crvotočinama pripada Albertu Einsteinu i Nathanu Rosenu (1909-1995). 1935. pokazali su da GR dopušta takozvane "mostove" - prolaze u svemiru kroz koje se, čini se, može doći iz jednog dijela svemira u drugi, ili iz jednog svemira u drugi, puno brže nego na uobičajeni način. . Ali "most" Einstein - Rosen je dinamičan objekt, nakon što promatrač prodre u njega, izlazi se komprimiraju.
Je li moguće poništiti kompresiju? Ispostavilo se da možete. Da biste to učinili, potrebno je ispuniti prostor "mosta" posebnom tvari koja sprječava kompresiju. Takvi "mostovi" zovu se crvotočine, u engleskoj verziji - crvotočine(crvotočine).
poseban materijal crvotočine i uobičajeno razlikuju po tome što "probijaju" prostor-vrijeme na različite načine. U slučaju obične materije njena zakrivljenost (pozitivna) podsjeća na dio površine kugle, a u slučaju posebne materije zakrivljenost (negativna) odgovara obliku površine sedla. Na sl. 8.6 shematski prikazuje 2-dimenzionalne prostore negativne, nulte (ravne) i pozitivne zakrivljenosti. Stoga je za deformaciju prostor-vremena, koja neće dopustiti da se crvotočina smanji, potrebna egzotična materija koja stvara odbojnost. Klasični (nekvantni) zakoni fizike isključuju takva stanja materije, ali kvantni zakoni, koji su fleksibilniji, dopuštaju. Egzotična tvar sprječava stvaranje horizonta događaja. A nedostatak horizonta znači da ne samo da možete pasti u crvotočinu, već se i vratiti. Odsutnost horizonta događaja također dovodi do činjenice da je putnik, ljubitelj crvotočina, uvijek dostupan teleskopima vanjskih promatrača, te se s njim može održavati radijski kontakt.
Riža. 8.6. Dvodimenzionalne plohe različite zakrivljenosti
Ako zamislimo kako nastaju crne rupe, onda kako nastaju "crvotočine". moderno doba a jesu li uopće stvoreni potpuno je nejasno. S druge strane, sada je to gotovo općeprihvaćeno ranoj fazi Razvoj svemira crvotočina bio je vrlo velik. Pretpostavlja se da je prije početka Velikog praska (o kojem ćemo govoriti u sljedećem poglavlju), prije širenja, Svemir bio prostorno-vremenska pjena s vrlo velikim fluktuacijama zakrivljenosti, pomiješana sa skalarnim poljem. Pjenaste ćelije bile su međusobno povezane. I nakon Velikog praska, ove stanice bi mogle ostati povezane, što bi u našem vremenu mogle biti crvotočine. O ovom tipu modela raspravljalo se u Wheelerovim publikacijama sredinom 1950-ih.
Riža. 8.7, Crvotočina u zatvorenom svemiru
Dakle, postoji temeljna mogućnost da uđete u crvotočinu i izađete van u drugoj točki svemira ili u drugom svemiru (slika 8.7). Ako koristite dovoljno snažan teleskop da pogledate kroz vrat u crvotočinu, možete vidjeti svjetlo daleke prošlosti i saznati o događajima koji su se dogodili prije nekoliko milijardi godina. Doista, signal s mjesta promatranja mogao bi dugo lutati po Svemiru kako bi sa suprotne strane ušao u crvotočinu i izašao na mjestu promatranja. A ako su crvotočine zapravo nastale istodobno s rođenjem Svemira, onda u takvom tunelu možete vidjeti najdalju prošlost.
Upravo s pozicije putovanja kroz vrijeme dvojica poznatih znanstvenika, priznatih stručnjaka za proučavanje crnih rupa, Kip Thorne s Kalifornijskog instituta za tehnologiju i Igor Novikov iz Astrosvemirskog centra Fizičkog instituta Lebedev, objavili su niz radova početkom 1980-ih braneći temeljnu mogućnost stvaranja vremeplova.
Međutim, ako se pomisli na fantastične romane na ovu temu, svaki od njih tvrdi da će putovanje kroz vrijeme vjerojatno biti destruktivno. U ozbiljnoj teoriji ispada da nikakve destruktivne akcije uz pomoć vremeplova Thorna i Novikova nisu nemoguće. Uzročno-posljedične veze nisu narušene, svi se događaji odvijaju na način da se ne mogu promijeniti – sigurno će postojati prepreka koja će spriječiti vremenskog putnika da ubije “Bradburyjevog leptira”.
Ulaz u crvotočinu može biti najviše različite veličine, nema ograničenja - od kozmičkih razmjera do veličine, doslovno, zrna pijeska. Budući da je crvotočina svojevrsni srodnik crne rupe, ne biste trebali tražiti dodatne dimenzije u njenoj strukturi. Ako je ovo pomak negdje, onda je to u jeziku geometrije složena topologija. Postavimo pitanje. Kako pronaći crvotočinu? Opet, zapamtite da je ovo srodnik crne rupe, tada u blizini prostor-vrijeme treba biti jako zakrivljeno. Manifestacije (uočljive i neuočljive) takve zakrivljenosti bile su razmotrene gore. Međutim, mogući su modeli crvotočina za koje ne postoji lokalna zakrivljenost. Približavajući se takvoj "rupi", promatrač neće ništa doživjeti, ali ako na nju naleti, pasti će kao s litice. Ali takvi modeli su najmanje poželjni, javljaju se razne proturječnosti i pretjerivanja.
Nedavno je skupina naših znanstvenika - Nikolaj Kardašev, Igor Novikov i Alexander Shatsky - došla do zaključka da su svojstva egzotične tvari koja podupire crvotočinu vrlo slična svojstvima magnetskih ili električnih polja. Kao rezultat istraživanja pokazalo se da će ulaz u tunel biti vrlo sličan magnetskom monopolu, odnosno magnetu s jednim polom. U slučaju crvotočina ne postoji pravi monopol: jedan vrat crvotočine ima magnetsko polje jednog predznaka, a drugi drugi predznak, samo drugi vrat može biti u drugom svemiru. Ovako ili onako, ali magnetski monopoli u svemiru do sada nisu otkriveni, iako je njihova potraga u tijeku. Ali oni zapravo traže elementarne čestice s takvim svojstvom. U slučaju crvotočina potrebno je tražiti velike magnetske monopole.
Jedna od zadaća nedavno pokrenute međunarodne zvjezdarnice "RadioAstron" je upravo potraga za takvim monopolima. Evo što u jednom od svojih intervjua kaže voditelj projekta Nikolaj Kardašev:
“S ovim zvjezdarnicama ćemo pogledati unutar crnih rupa i vidjeti jesu li crvotočine. Ako se pokaže da vidimo samo oblake plina kako prolaze i promatramo razne efekte povezane s gravitacijom crne rupe, na primjer, zakrivljenost putanje svjetlosti, onda će to biti crna rupa. Ako vidimo radio valove koji dolaze iznutra, bit će jasno da se ne radi o crnoj rupi, već o crvotočini. Izgradimo sliku magnetskog polja koristeći Faradayev efekt. Za to dosad razlučivost zemaljskih teleskopa nije bila dovoljna. A ako se pokaže da magnetsko polje odgovara monopolu, onda je to gotovo sigurno "crvotočina". Ali prvo morate vidjeti.
…Prvo, predlažemo da istražimo supermasivne crne rupe u središtima naših i obližnjih galaksija. Za naše je ovo vrlo kompaktan objekt s masom od 3 milijuna solarnih masa. Mislimo da je to crna rupa, ali može biti i crvotočina. Ima još grandioznijih objekata. Konkretno, u središtu nama najbliže masivne galaksije, M 87 u zviježđu Djevica, nalazi se crna rupa s masom od 3 milijarde sunaca. Ti su objekti među najvažnijim za istraživanje RadioAstronoma. Ali ne samo njih. Postoje, na primjer, neki pulsari koji mogu biti dva ulaza u istu "crvotočinu". I treća vrsta objekata - eksplozije gama zračenja, na njihovom mjestu također postoji kratkotrajna optička i radijska emisija. Promatramo ih s vremena na vrijeme čak i na vrlo velikim udaljenostima - kao i za najudaljenije vidljive galaksije. Oni su vrlo moćni, a mi još ne razumijemo u potpunosti što su. Uglavnom, sada je pripremljen katalog od tisuću objekata za promatranje.”
Za publikacijski rad s osnovnim jednadžbama opće relativnosti (GR). Kasnije je postalo jasno da nova teorija gravitacije, koja 2015. navršava 100 godina, predviđa postojanje crnih rupa i prostorno-vremenskih tunela. Lenta.ru će reći o njima.
Što je OTO
Opća teorija relativnosti temelji se na načelima ekvivalencije i opće kovarijance. Prvo ( slab princip) znači proporcionalnost inercijalne (povezane s gibanjem) i gravitacijske (povezane s gravitacijom) masa i omogućuje (jako načelo) u ograničenom području prostora da se ne razlikuje gravitacijsko polje i gibanje s ubrzanjem. Klasičan primjer je dizalo. Njegovim jednoliko ubrzanim uzlaznim kretanjem u odnosu na Zemlju, promatrač koji se nalazi u njoj nije u stanju utvrditi nalazi li se u jačem gravitacijskom polju ili se kreće u objektu koji je napravio čovjek.
Drugi princip (opća kovarijacija) pretpostavlja da GR jednadžbe zadržavaju svoj oblik pod transformacijama posebna teorija relativnost koju su stvorili Einstein i drugi fizičari do 1905. Ideje ekvivalencije i kovarijance dovele su do potrebe da se razmotri jedan prostor-vrijeme, koje je zakrivljeno u prisutnosti masivnih objekata. Ovo razlikuje opću relativnost od Newtonove klasične teorije gravitacije, gdje je prostor uvijek ravan.
Opća teorija relativnosti u četiri dimenzije uključuje šest neovisnih parcijalnih diferencijalnih jednadžbi. Za njihovo rješavanje (pronalaženje eksplicitnog oblika metričkog tenzora koji opisuje zakrivljenost prostor-vremena) potrebno je postaviti granične i koordinatne uvjete, kao i tenzor energije i impulsa. Potonji opisuje raspodjelu materije u prostoru i, u pravilu, povezan je s jednadžbom stanja koja se koristi u teoriji. Osim toga, GR jednadžbe dopuštaju uvođenje kozmološke konstante (lambda termin), koja se često povezuje s tamnom energijom i, vjerojatno, skalarnim poljem koje joj odgovara.
Crne rupe
Godine 1916. njemački matematičar Karl Schwarzschild pronašao je prvo rješenje GR jednadžbi. Opisuje gravitacijsko polje stvoreno centralno simetričnom raspodjelom mase s nultim električnim nabojem. Ovo rješenje sadržavalo je tzv. gravitacijski radijus tijela, koji određuje dimenzije objekta sa sferno simetričnom distribucijom materije, koji fotoni (kvante koji se kreću brzinom svjetlosti elektromagnetsko polje).
Ovako definirana Schwarzschildova sfera identična je konceptu horizonta događaja, a njome ograničen masivni objekt identičan je konceptu crne rupe. Percepcija tijela koje mu se približava u okviru opće relativnosti razlikuje se ovisno o položaju promatrača. Za promatrača povezanog s tijelom, doći će do Schwarzschildove sfere u konačnom odgovarajućem vremenu. Za vanjskog promatrača, približavanje tijela horizontu događaja trajat će beskonačno vrijeme i izgledat će kao njegov neograničeni pad na Schwarzschildovu sferu.
Sovjetski teoretski fizičari također su pridonijeli teoriji neutronskih zvijezda. U članku "O teoriji zvijezda" iz 1932. godine Lev Landau je predvidio postojanje neutronskih zvijezda, a u djelu "O izvorima zvjezdane energije", objavljenom 1938. u časopisu Nature, sugerirao je postojanje zvijezda s neutronska jezgra.
Kako se masivni objekti pretvaraju u crne rupe? Konzervativni i trenutno najpriznatiji odgovor na ovo pitanje dali su 1939. teorijski fizičar Robert Oppenheimer (1943. postao je znanstveni direktor Manhattan projekta, u sklopu kojeg je u Sjedinjenim Državama stvorena prva atomska bomba na svijetu) i njegov student Hartland Snyder.
Tridesetih godina prošlog stoljeća astronomi su se zainteresirali za pitanje budućnosti zvijezde ako u njezinoj unutrašnjosti ponestane nuklearnog goriva. Za male zvijezde poput Sunca, evolucija će dovesti do transformacije u bijele patuljke, u kojima je sila gravitacijske kontrakcije uravnotežena elektromagnetskim odbijanjem elektron-nuklearne plazme. U težim zvijezdama gravitacija je jača od elektromagnetizma i nastaju neutronske zvijezde. Jezgra takvih objekata sastoji se od neutronske tekućine, a prekrivena je tankim slojem plazme od elektrona i teških jezgri.
Slika: East News
Graničnu vrijednost mase bijelog patuljka, koja ga sprječava da se pretvori u neutronsku zvijezdu, prvi je procijenio 1932. indijski astrofizičar Subramanyan Chandrasekhar. Ovaj parametar se izračunava iz uvjeta ravnoteže za degenerirani elektronski plin i gravitacijske sile. Moderna vrijednost Chandrasekharove granice procjenjuje se na 1,4 solarna masa.
Gornja granica mase neutronske zvijezde, na kojoj se ona ne pretvara u crnu rupu, naziva se Oppenheimer-Volkov granica. Određuje se iz uvjeta ravnoteže za degenerirani tlak plina neutrona i gravitacijske sile. Godine 1939. dobivena je vrijednost od 0,7 solarnih masa, suvremene procjene variraju od 1,5 do 3,0.
Mole Hole
Fizički, crvotočina (crvotočina) je tunel koji povezuje dva udaljena područja prostor-vremena. Ta područja mogu biti u istom svemiru ili povezivati različite točke različitih svemira (u okviru koncepta multiverzuma). Ovisno o mogućnosti povratka kroz rupu, dijele se na prohodne i neprohodne. Neprohodne rupe brzo se zatvaraju i ne dopuštaju potencijalnom putniku da se vrati.
S matematičke točke gledišta, crvotočina je hipotetski objekt dobiven kao posebno nesingularno (konačno i fizičko značenje) rješenje GR jednadžbi. Crvotočine se obično prikazuju kao savijena dvodimenzionalna površina. S jedne strane na drugu možete doći i na uobičajen način i kroz tunel koji ih povezuje. U vizualnom slučaju dvodimenzionalnog prostora može se vidjeti da se time može značajno smanjiti udaljenost.
U 2D, grla crvotočine - otvori iz kojih počinje i završava tunel - imaju oblik kruga. U tri dimenzije, otvor crvotočine izgleda kao kugla. Takvi se objekti formiraju iz dvaju singulariteta u različitim područjima prostor-vremena, koji se u hiperprostoru (višedimenzionalnom prostoru) spajaju u jednu rupu. Budući da je rupa prostorno-vremenski tunel, kroz nju možete putovati ne samo u prostoru, već iu vremenu.
Po prvi put rješenja GR jednadžbi tipa crvotočine dao je 1916. Ludwig Flamm. Njegov rad, koji opisuje crvotočinu sa sfernim vratom bez gravitirajuće materije, nije privukao pozornost znanstvenika. Godine 1935. Einstein i američko-izraelski teoretski fizičar Nathan Rosen, koji nije bio upoznat s Flammovim radom, pronašli su slično rješenje za GR jednadžbe. U ovom radu ih je vodila želja da se gravitacija kombinira s elektromagnetizmom i da se oslobode singulariteta Schwarzschildovog rješenja.
Godine 1962. američki fizičari John Wheeler i Robert Fuller pokazali su da se Flammova crvotočina i Einstein-Rosenov most brzo ruše i stoga su neprohodni. Prvo rješenje GR jednadžbi s prolaznom crvotočinom predložio je 1986. američki fizičar Kip Thorne. Njegova je crvotočina ispunjena materijom negativne prosječne gustoće mase koja sprječava zatvaranje tunela. Elementarne čestice s takvim svojstvima još su nepoznate znanosti. Vjerojatno mogu biti dio tamne tvari.
Gravitacija danas
Schwarzschildovo rješenje je najjednostavnije za crne rupe. Rotirajuće i nabijene crne rupe su već opisane. dosljedan matematička teorija crne rupe i njihove povezane singularnosti razvijen je u radu britanskog matematičara i fizičara Rogera Penrosea. Već 1965. objavio je članak u časopisu Physical Review Letters pod naslovom "Gravity Collapse and Space-Time Singularities".
Opisuje formiranje takozvane površine zamke, što dovodi do evolucije zvijezde u crnu rupu i pojave singularnosti - obilježja prostor-vremena, gdje GR jednadžbe daju rješenja koja su netočna s fizičke točke. pogleda. Penroseovi zaključci smatraju se prvim velikim matematički rigoroznim rezultatom opće relativnosti.
Ubrzo nakon toga, znanstvenik je zajedno s Britancem Stephenom Hawkingom pokazao da je u dalekoj prošlosti svemir bio u stanju beskonačne gustoće mase. Singularnosti koje nastaju u općoj relativnosti i opisane su u djelima Penrosea i Hawkinga prkose objašnjenju u modernoj fizici. Konkretno, to dovodi do nemogućnosti opisivanja prirode prije Velikog praska bez uključivanja dodatnih hipoteza i teorija, na primjer, kvantne mehanike i teorije struna. Razvoj teorije crvotočina također je trenutno nemoguć bez kvantne mehanike.
Snimke iz filma "Interstellar" sa " crvotočina» (2014.)
Svemirski epski film Interstellar (govorimo o znanstvenofantastičnom filmu koji je objavljen u listopadu 2014.) govori o astronautima koji u potrazi za opcijama za spas čovječanstva otkrivaju “cestu života” koju predstavlja tajanstveni tunel.
Taj se prolaz neobjašnjivo pojavljuje u blizini Saturna i u prostor-vremenu vodi osobu u daleku galaksiju, pružajući time priliku da pronađe planete nastanjene živim bićima. Planeti koji ljudima mogu postati drugi dom.
Hipotezi o postojanju kinematografskog tunela, koji su znanstvenici nazvali "crvotočinom" ili "crvotočinom", prethodila je prava fizička teorija, koju je predložio jedan od prvih astrofizičara i bivši profesor na Kalifornijskom institutu za tehnologiju, Kip Thorne.
Kip Thorne je također pomogao astronomu, astrofizičaru, popularizatoru znanosti i jednom od onih koji su pokrenuli projekt potrage za izvanzemaljskom inteligencijom - Carlu Saganu - u izradi modela crvotočine za njegov roman "Kontakt". Uvjerljivost vizualnih slika u filmu svemirskim je znanstvenicima toliko očita da astrofizičari priznaju da su to možda i najtočnije slike crvotočina i crnih rupa od svih postojećih u svjetskoj kinematografiji.
U ovom filmu postoji samo jedan “mali” detalj koji proganja pažljivog gledatelja: letjeti u sličnom svemirskom ekspresu je, naravno, sjajno, ali tek sada će piloti uspjeti zadržati hrast u tom procesu vrlo međuzvjezdano kretanje?
Kreatori svemirskog blockbustera odlučili su ne spominjati da je originalna teorija o crvotočinama pripadala drugim vodećim teoretičarima astrofizike - Albert Einstein, zajedno sa svojim asistentom Nathanom Rosenom, počeo ju je razvijati. Ti su znanstvenici pokušali riješiti Einsteinove jednadžbe za opću relativnost na način da bi rezultat bio matematički model cijelog svemira, zajedno sa silama privlačenja i elementarnim česticama koje čine materiju. Pritom se pokušalo zamisliti prostor kao dvije geometrijske ravnine povezane jedna s drugom “mostovima”.
Paralelno, ali neovisno o Einsteinu, sličan rad je obavljao i drugi fizičar - Ludwig Flamm, koji je 1916. godine, također prilikom rješavanja Einsteinovih jednadžbi, otkrio takve "mostove".
Sva tri "graditelja mostova" doživjela su opće razočaranje, budući da se "teorija svega postojećeg" pokazala neodrživom: u teoriji takvi "mostovi" uopće nisu djelovali kao prave elementarne čestice.
Ipak, 1935. godine Einstein i Rosen su objavili rad u kojem su predstavili vlastitu teoriju tunela u prostorno-vremenskom kontinuumu. Ovaj rad, kako su ga zamislili autori, očito je trebao potaknuti druge generacije znanstvenika na razmišljanje o mogućnosti primjene takve teorije.
fizičar iz Sveučilište Princeton John Wheeler je svojedobno u rječnik uveo oznaku "crvotočina" koja se proteklih godina koristila za proučavanje konstrukcije modela "mostova" prema Einstein-Rosen teoriji. Wheeler je primijetio: takav "most" bolno nalikuje prolazu koji je izgrizao crv u plodu. Zamislite mrava kako puzi s jedne strane kruške na drugu - može ili puzati duž cijele zakrivljene površine, ili, skrativši put, prijeći voće kroz tunel crvotočine.
A što ako zamislimo da je naš trodimenzionalni prostor-vremenski kontinuum koža kruške, da poput zakrivljene površine zatvara "masu" puno većih dimenzija? Možda je Einstein-Rosenov "most" upravo tunel koji prosijeca ovu "masu", omogućava pilotima zvjezdanih brodova da smanje razmak u prostoru između dvije točke. Vjerojatno je u ovom slučaju riječ o stvarnom matematičkom rješenju opće teorije relativnosti.
Prema Wheeleru, ušća Einstein-Rosenovih "mostova" jako podsjećaju na takozvanu Schwarzschildovu crnu rupu - jednostavnu materiju koja ima sferni oblik i tako veliku gustoću da njezinu silu privlačenja ne može nadvladati čak ni svjetlo . Astronomi imaju čvrsto mišljenje o postojanju "crnih rupa". Vjeruju da se te formacije rađaju kada se vrlo masivne zvijezde "kolapsiraju" ili izumru.
Koliko je dobro obrazložena hipoteza da je "crna rupa" isto što i "crvotočina" ili tunel koji omogućuje putovanje svemirom na velike udaljenosti? Možda je, s gledišta matematike, ova izjava točna. Ali samo u teoriji: u takvoj ekspediciji neće biti preživjelih.
Schwarzschildov model predstavlja tamno središte "crne rupe" kao singularnu točku ili središnju neutralnu nepokretnu loptu beskonačne gustoće. Wheelerov izračun pokazuje posljedice onoga što se dogodilo u slučaju formiranja takve "crvotočine" kada se dvije singularne točke ("crne rupe" Schwarzschilda) u dva udaljena dijela Svemira konvergiraju u svojoj "masi" i stvore tunel između ih.
Istraživač je otkrio da takva "crvotočina" ima nestabilnu prirodu: tunel se prvo formira, a zatim uruši, nakon čega ostaju samo dvije singularne točke ("crne rupe"). Procedura za pojavu i lupanje tunela je toliko munjevita da kroz njega ne može prodrijeti niti zraka svjetlosti, a da ne spominjemo astronauta koji se pokušava provući - potpuno će ga progutati “crna rupa”. Bez šale – govorimo o trenutnoj smrti, jer će gravitacijske sile lude moći rastrgati osobu na komade.
"crne rupe" i "bijele mrlje"
Thorne je u isto vrijeme kada i film objavio knjigu "The Science of the Movie Interstellar". On u ovom djelu potvrđuje: "Svako tijelo - živo ili neživo - u trenutku urušavanja tunela bit će zgnječeno i raskomadano!"
Za drugu, alternativnu verziju - rotirajuću Kerrovu "crnu rupu" - istraživači "bijelih mrlja" u međuplanetarnim putovanjima pronašli su drugačije rješenje za opću teoriju relativnosti. Singularnost unutar Kerrove "crne rupe" ima drugačiji, ne sferni, već prstenasti oblik.
Nju određene modele može dati osobi priliku da preživi u međuzvjezdanom letu, ali samo ako brod ovu rupu prođe isključivo kroz središte prstena. Nešto poput svemirske košarke, samo što cijena udaranja ovdje nije dodatni bodovi: u igri je postojanje zvjezdanog broda zajedno s njegovom posadom.
Autor knjige The Science of Interstellar, Kip Thorne, sumnja u stanje teorije. Davne 1987. napisao je članak o letenju kroz "crvotočinu", gdje ističe važan detalj: vrat Kerrovog tunela ima vrlo nepouzdan dio, koji se zove "Cauchyjev horizont".
Kao što pokazuju odgovarajući izračuni, čim tijelo pokuša proći zadanu točku, tunel se urušava. Štoviše, čak i pod uvjetom neke stabilizacije "crvotočine", ona će, kako kaže kvantna teorija, odmah biti ispunjena brzim česticama visoke energije.
Stoga, čim se zabijete u Kerrovu "crnu rupu", od vas će ostati suha pržena korica.
Razlog - "strašna dalekometna akcija"?
Činjenica je da fizičari još nisu prilagodili klasične zakone gravitacije kvantnoj teoriji – ovaj dio matematike je pretežak za razumjeti, a mnogi znanstvenici mu nisu dali točnu definiciju.
Istodobno, znanstvenik s Princetona Juan Malzadena i njegov kolega sa Stanforda Leonard Susskind sugerirali su da "crvotočine" očito nisu ništa drugo nego materijalno utjelovljenje isprepletenosti u trenutku kada se kvantni objekti spajaju - bez obzira na to jesu li uklonjeni jedan od drugog.prijatelju.
Albert Einstein imao je svoje ime za takvu zapetljanost - "strašna dalekometna akcija", veliki fizičar i nije se pomišljao složiti s općeprihvaćenim stajalištem. Unatoč tome, mnogi eksperimenti su dokazali postojanje kvantne isprepletenosti. Štoviše, već se koristi u komercijalne svrhe – uz njegovu pomoć zaštićeni su online prijenosi podataka, poput bankovnih transakcija.
Prema Malsadeni i Susskindu, u velikim količinama, kvantna isprepletenost može utjecati na promjenu geometrije prostorno-vremenskog kontinuuma i pridonijeti nastanku "crvotočina" u obliku povezanih "crnih rupa". Ali hipoteza ovih znanstvenika ne dopušta pojavu prohodnih međuzvjezdanih tunela.
Prema Malsadeni, ovi tuneli, s jedne strane, ne omogućuju letenje brže od brzine svjetlosti, a s druge strane mogu pomoći astronautima da se i dalje sretnu tamo, unutra, s nekim “drugim”. Istina, od takvog susreta nema zadovoljstva, budući da će nakon susreta uslijediti neizbježna smrt od gravitacijskog udara u središte "crne rupe".
Jednom riječju, “crne rupe” su prava prepreka ljudskom istraživanju svemira. Što bi u ovom slučaju mogle biti "crvotočine"? Prema Avi Loebu, znanstveniku iz Harvard-Smithsonian Centra za astrofiziku, ljudi imaju mnogo opcija po tom pitanju: budući da ne postoji teorija koja kombinira opću relativnost s kvantnom mehanikom, nismo svjesni cijelog skupa mogućih prostor-vremena strukture u kojima se mogu pojaviti "crvotočine".
Oni se srušavaju
Ali ni ovdje nije sve tako jednostavno. Isti Kip Thorne 1987. ustanovio je singularnost da se svaka "crvotočina" koja odgovara općoj teoriji relativnosti uruši ako je ne pokušate držati otvorenom zbog takozvane egzotične materije koja ima negativnu energiju ili antigravitaciju. Thorne uvjerava da se činjenica postojanja egzomaterije može utvrditi eksperimentalno.
Eksperimenti će pokazati da su kvantne fluktuacije u vakuumu očito sposobne stvoriti negativan tlak između dva zrcala koja su postavljena vrlo blizu.
Zauzvrat, prema Avi Loebu, ako promatrate takozvanu tamnu energiju, tada će ove studije dati još više razloga za vjerovanje u postojanje egzotične materije.
Znanstvenik iz Harvard-Smithsonian Centra za astrofiziku kaže da “... vidimo kako je tijekom nedavnog svemirska povijest galaksije se udaljavaju od nas brzinom koja raste u vremenu, kao da na njih djeluje antigravitacija - takvo ubrzano širenje Svemira može se objasniti ako je Svemir ispunjen tvari s negativnim tlakom, upravo onim materijalom koji je potreban za nastanak crvotočine...".
U isto vrijeme, i Loeb i Thorne vjeruju da čak i ako se "crvotočina" može pojaviti prirodno, onda bi to zahtijevalo puno egzotične materije. Samo će visoko razvijena civilizacija moći akumulirati takvu rezervu energije i naknadnu stabilizaciju takvog tunela.
U stavovima o ovoj teoriji također "nema slaganja među suborcima". Evo što, primjerice, njihova kolegica Malsadena misli o otkrićima Loeba i Thornea:
“...Vjerujem da ideja stabilne prohodne crvotočine nije dovoljno razumljiva i, po svemu sudeći, ne odgovara poznatim zakonima fizike...” Sabina Hossenfelder sa Skandinavskog instituta za teorijsku fiziku u Švedskoj potpuno razbija Loeb-Thornovi zaključci u paramparčad: “... Imamo apsolutno nikakvih dokaza za postojanje egzotične materije. Štoviše, postoji široko rasprostranjeno uvjerenje da ne može postojati, jer da postoji, vakuum bi bio nestabilan…”
Čak i u slučaju postojanja takve egzotične materije, Hossen-felder razvija svoju ideju, kretanje unutar nje bilo bi krajnje neugodna stvar: svaki put bi osjeti bili u izravnom proporciji sa stupnjem zakrivljenosti prostorno-vremenske strukture oko tunel i gustoća energije unutar njega. Sabine Hossenfelder zaključuje:
"... Ovo je vrlo slično" crnim rupama ": sile koje stvaraju plimu su prevelike - i osoba će biti rastrgana na komade ..."
Paradoksalno, usprkos svom doprinosu filmu Interstellar, Thorne također ne vjeruje osobito da bi se takav prohodan tunel ikada mogao pojaviti. I u mogućnosti prolaska kroz njega (bez ikakve štete!) - astronauti - i još više. On sam to priznaje u svojoj knjizi:
“... Ako oni [tuneli] mogu postojati, onda jako sumnjam da mogu nastati prirodno u astrofizičkom Svemiru...”
... Pa vjerujte nakon toga znanstvenofantastičnim filmovima!
Crvotočina ili crvotočina hipotetska je topološka značajka prostor-vremena, koja je “tunel” u prostoru u svakom trenutku vremena (prostorno-vremenski tunel). Dakle, crvotočina vam omogućuje kretanje u prostoru i vremenu. Područja koja crvotočina povezuje mogu biti područja jednog prostora ili biti potpuno nepovezana. U drugom slučaju, crvotočina je jedina veza između dvije regije. Prva vrsta crvotočina se često naziva "unutarnji svijet", a druga vrsta je "međusvijet".
Kao što znate, Opća teorija relativnosti zabranjuje kretanje u svemiru brzinom većom od brzine svjetlosti. S druge strane, opća teorija relativnosti dopušta postojanje prostorno-vremenskih tunela, ali je potrebno da tunel bude ispunjen egzotičnom materijom s negativnom gustoćom energije koja stvara snažan gravitacijski odboj i sprječava urušavanje tunela.
Tahioni se najčešće nazivaju takvim česticama egzotične tvari. Tahioni su hipotetske čestice koje putuju brže od brzine svjetlosti. Kako takve čestice ne bi narušile opću relativnost, pretpostavlja se da je masa tahiona negativna.
Trenutno ne postoji pouzdana eksperimentalna potvrda postojanja tahiona u laboratorijskim pokusima odn astronomska promatranja. Fizičari se mogu pohvaliti samo "pseudonegativnom" masom elektrona i atoma, koja se dobiva s visoka gustoća električna polja, posebna polarizacija laserskih zraka ili ultraniske temperature. U potonjem slučaju, pokusi su provedeni s Bose-Einsteinovim kondenzatom, agregatnim stanjem materije na bazi bozona ohlađenih na temperature blizu apsolutne nule (manje od milijuntinke kelvina). U tako jako ohlađenom stanju, dovoljno velik broj atoma nalazi se u svojim minimalno mogućim kvantnim stanjima, a kvantni efekti počinju se očitovati na makroskopskoj razini. Nobelova nagrada za fiziku dodijeljena je 2001. za proizvodnju Bose-Einsteinovog kondenzata.
Međutim, brojni stručnjaci sugeriraju da oni mogu biti tahioni. Te elementarne čestice imaju masu različitu od nule, što je dokazano detekcijom neutrinskih oscilacija. Posljednje otkriće je čak i nagrađeno Nobelova nagrada iz fizike za 2015. S druge strane, točna vrijednost mase neutrina još nije određena. Brojni eksperimenti za mjerenje brzine neutrina pokazali su da njihova brzina može malo premašiti brzinu svjetlosti. Ti se podaci stalno preispituju, ali 2014. a novi posao ovom prilikom.
Teorija struna
Paralelno, neki teoretičari sugeriraju da su se posebne formacije (kozmičke žice) s negativnom masom mogle formirati u ranom Svemiru. Duljina reliktnih kozmičkih struna može doseći najmanje nekoliko desetaka parseka s debljinom manjom od promjera atoma pri prosječnoj gustoći od 10 22 grama po cm 3 . Postoji nekoliko radova da su takve formacije opažene u događajima gravitacijskog lećanja svjetlosti iz udaljenih kvazara. Općenito, trenutno je najvjerojatniji kandidat za "teoriju svega" ili jedinstvenu teoriju polja koja kombinira teoriju relativnosti i kvantnu teoriju polja. Prema njemu, sve elementarne čestice su oscilirajuće niti energije duge oko 10 -33 metra, što je usporedivo s (minimalno moguća veličina objekt u svemiru).
Jedinstvena teorija polja sugerira da postoje ćelije u prostorno-vremenskim dimenzijama s minimalnom duljinom i vremenom. Minimalna duljina trebala bi biti jednaka Planckovoj duljini (približno 1,6 x 10 −35 metara).
Istodobno, opažanja udaljenih praska gama-zraka pokazuju da ako postoji zrnatost prostora, tada veličina tih zrna nije veća od 10 -48 metara. Osim toga, nije mogao potvrditi neke od posljedica teorije struna, što je postalo ozbiljan argument za zabludu ove temeljne teorije moderne fizike.
Potencijalno velika vrijednost na putu stvaranja jedinstvene teorije polja i prostorno-vremenskih tunela otkriće je 2014. godine teorijske veze između kvantne isprepletenosti i crvotočina. U novom teorijskom radu pokazano je da je stvaranje prostorno-vremenskog tunela moguće ne samo između dvije masivne crne rupe, već i između dva kvantno isprepletena kvarka.
Kvantna isprepletenost je pojava u kvantnoj mehanici u kojoj kvantna stanja dvaju ili više objekata postaju međuovisna. Ova međuovisnost postoji čak i ako su ti objekti odvojeni u prostoru izvan bilo kakvih poznatih interakcija. Mjerenje parametra jedne čestice dovodi do trenutnog (iznad brzine svjetlosti) prestanka zapetljanog stanja druge čestice, što je u logičnoj suprotnosti s načelom lokalnosti (u ovom slučaju teorija relativnosti nije narušena i informacije se ne prenose).
Kristan Jensen sa Sveučilišta Victoria (Kanada) i Andreas Karch sa Sveučilišta Washington (SAD) opisali su kvantno isprepleteni par koji se sastoji od kvarka i antikvarka koji se udaljuju jedan od drugog brzinom skorom svjetlosti, što onemogućuje prenose signale od jednog do drugog. Istraživači vjeruju da je trodimenzionalni prostor u kojem se kreću kvarkovi hipotetski aspekt četverodimenzionalnog svijeta. U 3D prostoru kvantno zamršene čestice povezane su svojevrsnom "žicom". A u 4D prostoru ovaj "niz" postaje crvotočina.
Julian Sonner s Massachusetts Institute of Technology (SAD) predstavio je kvantno isprepleteni par kvark-antikvark, rođen u jakom električno polje, koji odvaja suprotno nabijene čestice, uzrokujući njihovo brzo kretanje različitim smjerovima. Sonner je također zaključio da su se čestice kvantno uplele trodimenzionalni prostor, bit će spojen crvotočinom u četverodimenzionalnom prostoru. U izračunima su fizičari koristili takozvani holografski princip - koncept prema kojem se cjelokupna fizika n-dimenzionalnog svijeta u potpunosti odražava na svojim "fasetama" brojem dimenzija (n-1). S takvom “projekcijom” kvantna teorija koja uzima u obzir učinke gravitacije u četverodimenzionalnom prostoru ekvivalentna je kvantnoj teoriji “bez gravitacije” u trodimenzionalnom prostoru. Drugim riječima, crne rupe u 4D prostoru i crvotočina između njih matematički su ekvivalentne njihovoj 3D holografskoj projekciji.
Izgledi za astronomiju gravitacijskih valova i neutrina
Najveći izgledi u proučavanju svojstava materije na najmikroskopičnijoj i visokoenergetskoj razini za bolje razumijevanje kvantne gravitacije su gravitacijsko-valna i neutrina astronomija zbog činjenice da proučava valove i čestice s najvećom prodornom moći. Dakle, ako je mikrovalno reliktno zračenje Svemira nastalo 380 tisuća godina kasnije, onda reliktni neutrini u prvih nekoliko sekundi, a reliktni gravitacijski valovi za samo 10 -32 sekunde! Osim toga, registracija takvog zračenja i čestica iz crnih rupa ili iz katastrofalnih događaja (spajanja i kolapsa masivnih zvijezda) ima velike izglede.
S druge strane, aktivno se razvijaju tradicionalne astrometrijske zvjezdarnice koje sada pokrivaju cijeli elektromagnetski spektar. Takve zvjezdarnice mogu otkriti neočekivane objekte ili pojave u ranom svemiru (prvi međuzvjezdani oblaci,
