Za publikacijski rad s osnovnim jednadžbama opća teorija 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) označava proporcionalnost inercijalne (povezane s gibanjem) i gravitacijske (povezane s gravitacijom) masa i omogućuje (snažni princip) u ograničenom području prostora da se ne razlikuje gravitacijsko polje i gibanje s ubrzanjem. Klasičan primjer- lift. 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 elektro magnetsko 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. Moderno značenje Chandrasekhar granica je procijenjena na 1,4 solarna masa.
Gornja granica težine neutronska zvijezda, pri kojem se 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. Ove regije mogu biti u istom svemiru ili se mogu povezati različite točke različiti svemiri (unutar 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 objekti nastaju iz dvaju singulariteta u različitim područjima prostor-vremena, koji se u hiperprostoru (prostoru više dimenzije) spajaju u 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 tzv. trap površine, 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.
Zakrivljena je, a svima nama poznata gravitacija je manifestacija ovog svojstva. Materija se savija, „savija“ prostor oko sebe, i što je više, to je gušća. Sve je kozmos, prostor i vrijeme vrlo zanimljive teme. Nakon što pročitate ovaj članak, sigurno ćete naučiti nešto novo o njima.
Ideja zakrivljenosti
Mnoge druge teorije gravitacije, kojih danas ima na stotine, razlikuju se u pojedinostima od opće teorije relativnosti. Međutim, sve ove astronomske hipoteze zadržavaju glavnu stvar - ideju zakrivljenosti. Ako je prostor zakrivljen, onda možemo pretpostaviti da bi mogao poprimiti, na primjer, oblik cijevi koja povezuje područja koja su razdvojena mnogo svjetlosnih godina. A možda čak i ere daleko jedna od druge. Uostalom, ne govorimo o prostoru koji nam je poznat, već o prostor-vremenu kada razmatramo kozmos. Rupa u njemu može se pojaviti samo pod određenim uvjetima. Pozivamo vas da pobliže pogledate tako zanimljiv fenomen kao što su crvotočine.
Prve ideje o crvotočinama
Duboki svemir i njegove misterije mame. Misli o zakrivljenosti pojavile su se odmah nakon što je GR objavljen. L. Flamm, austrijski fizičar, već je 1916. rekao da prostorna geometrija može postojati u obliku svojevrsne rupe koja spaja dva svijeta. Matematičari N. Rosen i A. Einstein 1935. primijetili su da najjednostavnija rješenja jednadžbi u okviru opće relativnosti, koja opisuju izolirane električno nabijene ili neutralne izvore koji stvaraju, imaju prostornu strukturu "mosta". Odnosno, povezuju dva svemira, dva gotovo ravna i identična prostor-vremena.
Kasnije su te prostorne strukture postale poznate kao "crvotočine", što je prilično labav prijevod sa na engleskom riječ crvotočina. Bliži prijevod je "crvotočina" (u svemiru). Rosen i Einstein nisu ni isključili mogućnost korištenja ovih "mostova" za opisivanje elementarnih čestica uz njihovu pomoć. Doista, u ovom slučaju čestica je čisto prostorna formacija. Stoga nema potrebe posebno modelirati izvor naboja ili mase. A udaljeni vanjski promatrač, ako crvotočina ima mikroskopske dimenzije, vidi samo točkasti izvor s nabojem i masom dok je u jednom od tih prostora.
Mostovi Einstein-Rosen
S jedne strane, električni vodovi sile ulaze u rupu, a s druge izlaze, ne završavaju i igdje ne počinju. J. Wheeler, američki fizičar, ovom je prilikom rekao da se dobivaju "naboj bez naboja" i "masa bez mase". U ovom slučaju uopće nije potrebno smatrati da most služi za spajanje dva različita svemira. Ništa manje prikladna ne bi bila pretpostavka da kod crvotočine oba "usta" izlaze u isti svemir, međutim, u različita vremena i to u različitim točkama. Ispada nešto što nalikuje šupljoj "ručici", ako je ušiveno u gotovo ravan poznati svijet. U usta ulaze linije sile, što se može shvatiti kao negativni naboj (recimo elektron). Usta iz kojih izlaze su pozitivan naboj(pozitron). Što se tiče masa, bit će iste s obje strane.
Uvjeti za formiranje "mostova" Einstein-Rosen
Ova slika, uz svu svoju privlačnost, nije postala raširena u fizici elementarnih čestica, za što je bilo mnogo razloga. Nije lako pripisati kvantna svojstva Einstein-Rosenovim "mostovima", koji su neophodni u mikrosvijetu. Takav "most" uopće ne nastaje kada poznate vrijednosti naboje i mase čestica (protona ili elektrona). Umjesto toga, "električno" rješenje predviđa "goli" singularitet, odnosno točku u kojoj električno polje a zakrivljenost prostora postaje beskonačna. U takvim točkama pojam prostor-vrijeme, čak i u slučaju zakrivljenosti, gubi smisao, jer je nemoguće riješiti jednadžbe koje imaju beskonačan broj pojmova.
Kada OTO ne radi?
Sam po sebi, GR definitivno točno navodi kada prestaje raditi. Na vratu, u najviše usko grlo"most", dolazi do kršenja glatkoće veze. I mora se reći da je to prilično netrivijalno. Iz pozicije udaljenog promatrača vrijeme se zaustavlja na ovom vratu. Ono što su Rosen i Einstein mislili da je grlo sada je definirano kao horizont događaja crne rupe (bilo nabijene ili neutralne). zrake ili čestice različite stranke"mostovi" padaju na različite "odsječke" horizonta. A između njegovih lijevog i desnog dijela, relativno govoreći, nalazi se nestatično područje. Da biste prošli područje, nemoguće ga je ne savladati.
Nemogućnost prolaska kroz crnu rupu
Čini se da se svemirska letjelica koja se približava horizontu relativno velike crne rupe zauvijek zamrznula. Sve rjeđe s njega dopiru signali... Naprotiv, horizont se prema brodskom satu stiže u konačnom vremenu. Kad ga brod (snop svjetlosti ili čestica) prođe, ubrzo će naletjeti na singularitet. Ovdje zakrivljenost postaje beskonačna. U singularnosti (još na putu do nje), produženo tijelo će neizbježno biti rastrgano i zgnječeno. Ovo je stvarnost crne rupe.
Daljnje istraživanje
Godine 1916-17. Dobivena su rješenja Reisner-Nordströma i Schwarzschilda. Sferno opisuju simetrične električno nabijene i neutralne crne rupe. Međutim, fizičari su uspjeli u potpunosti razumjeti složenu geometriju ovih prostora tek na prijelazu iz 1950-ih u 60-e. Tada je D. A. Wheeler, poznat po svom radu u teoriji gravitacije i nuklearnoj fizici, predložio termine "crvotočina" i "crna rupa". Pokazalo se da u prostorima Reisner-Nordströma i Schwarzschilda doista postoje crvotočine u svemiru. One su potpuno nevidljive udaljenom promatraču, poput crnih rupa. I, poput njih, crvotočine u svemiru su vječne. Ali ako putnik prodre iza horizonta, oni se tako brzo urušavaju da kroz njih ne može proletjeti ni zraka svjetlosti ni masivna čestica, a kamoli brod. Da biste odletjeli u druga usta, zaobilazeći singularnost, morate se kretati brže od svjetlosti. Trenutno, fizičari vjeruju da su brzine energije i materije supernove u osnovi nemoguće.
Schwarzschilda i Reisner-Nordstroma
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.
Dva smjera istraživanja crvotočina
Priroda je postavila barijeru na putu pojave crvotočina. Međutim, čovjek je uređen tako da ako postoji prepreka, uvijek će se naći oni koji je žele prevladati. I znanstvenici nisu iznimka. Radovi teoretičara koji se bave proučavanjem crvotočina mogu se uvjetno podijeliti u dva područja koja se međusobno nadopunjuju. Prvi se bavi razmatranjem njihovih posljedica, uz pretpostavku unaprijed da crvotočine postoje. Predstavnici drugog smjera pokušavaju shvatiti od čega i kako se mogu pojaviti, koji su uvjeti potrebni za njihovu pojavu. U tom smjeru ima više radova nego u prvom i možda su zanimljiviji. Ovo područje uključuje potragu za modelima crvotočina, kao i proučavanje njihovih svojstava.
Dostignuća ruskih fizičara
Kako se pokazalo, svojstva materije, koja je materijal za izgradnju crvotočina, mogu se ostvariti zbog polarizacije vakuuma kvantnih polja. Ruski fizičari Sergej Suškov i Arkadij Popov, zajedno sa španjolskim istraživačem Davidom Hochbergom, te Sergejem Krasnikovom nedavno su došli do ovog zaključka. Vakuum u ovom slučaju nije praznina. Ovo je kvantno stanje koje karakterizira najniža energija, odnosno polje u kojem nema pravih čestica. U tom polju stalno se pojavljuju parovi "virtualnih" čestica, koji nestaju prije nego što ih uređaji detektiraju, ali ostavljaju trag u obliku tenzora energije, odnosno impulsa koji karakteriziraju neobična svojstva. Unatoč činjenici da se kvantna svojstva materije uglavnom očituju u mikrokozmosu, crvotočine koje ih stvaraju, pod određenim uvjetima, mogu doseći značajne veličine. Jedan od Krasnikovih članaka, inače, zove se "Prijetnja crvotočina".
Pitanje filozofije
Budu li ikada izgrađene ili otkrivene crvotočine, polje filozofije koje se bavi tumačenjem znanosti suočit će se s novim izazovima, i, mora se reći, vrlo teškim. Uz svu naizgled apsurdnost vremenskih petlji i teške probleme uzročnosti, ovo područje znanosti vjerojatno će to jednog dana shvatiti. Kao što su se u svoje vrijeme bavili problemi kvantne mehanike i stvorenog Kozmosa, prostora i vremena - sva su ta pitanja zanimala ljude svih uzrasta i, po svemu sudeći, uvijek će nas zanimati. Gotovo ih je nemoguće u potpunosti upoznati. Malo je vjerojatno da će istraživanje svemira ikada biti dovršeno.
Crvotočina je teoretski prolaz kroz prostor-vrijeme koji može uvelike smanjiti putovanja na velike udaljenosti svemirom stvarajući najkraće staze između odredišta. Postojanje crvotočina predviđa teorija relativnosti. No, uz praktičnost, mogu nositi i ekstremne opasnosti: opasnost od iznenadnog kolapsa, visokog zračenja i opasnih kontakata s egzotičnom materijom.
Teorija crvotočina ili "crvotočina"
Godine 1935. fizičari Albert Einstein i Nathan Rosen predložili su postojanje "mostova" u prostor-vremenu koristeći teoriju relativnosti. Ove staze, zvane Einstein-Rosen mostovi ili crvotočine („crvotočine“), povezuju dvije različite točke u prostor-vremenu, teoretski stvarajući najkraće koridore koji smanjuju udaljenost i vrijeme putovanja.
Crvotočine imaju, takoreći, dva usta povezana zajedničkim vratom. Usta najvjerojatnije imaju sferni oblik. Grlo može biti ravan dio, ali se također može uvijati, postajući duže što je normalna ruta duža.
Einsteinova opća teorija relativnosti matematički predviđa postojanje "crvotočina" (crvotočina), ali do danas nijedna nije otkrivena. Crvotočina s negativnom masom može se pratiti zbog učinka njezine gravitacije na svjetlost koja prolazi.
Neka rješenja opće teorije relativnosti dopuštaju postojanje "crvotočina", čiji je svaki ulaz (usta) crna rupa. Međutim, prirodne crne rupe nastale su kao posljedica kolapsa zvijezda na samrti, sami po sebi ne stvaraju crvotočinu.
Kroz crvotočinu
Znanstvena fantastika prepuna je priča o putovanju kroz crvotočine. No u stvarnosti su takva putovanja puno teža, i to ne samo zato što prvo moramo pronaći takvu crvotočinu.
Prvi problem je veličina. Vjeruje se da reliktne crvotočine postoje na mikroskopskoj razini, promjera oko 10 -33 centimetra. Međutim, kako se svemir širi, moguće je da su neki od njih narasli do velikih veličina.
Drugi problem proizlazi iz stabilnosti. Točnije, zbog njegove odsutnosti. Crvotočine koje je predvidio Einstein-Rosen bile bi beskorisne za putovanja jer se prebrzo urušavaju. No novija istraživanja pokazala su da crvotočine koje sadrže "egzotičnu tvar" mogu ostati otvorene i nepromijenjene dulje vrijeme.
Egzotična tvar, koja se ne smije brkati s tamnom tvari ili antimaterijom, ima negativnu gustoću i ogroman negativni tlak. Takva se materija može pronaći samo u ponašanju određenih vakuumskih stanja u okviru kvantne teorije polja.
Ako crvotočine sadrže dovoljno egzotične materije, bilo prirodne ili umjetno dodane, tada bi se u teoriji mogle koristiti kao sredstvo za prijenos informacija ili kao koridor kroz svemir.
Ne samo da crvotočine mogu spojiti dva različita kraja istog svemira, već mogu povezati i dva različita svemira. Također, neki znanstvenici su sugerirali da ako se jedan ulaz u crvotočinu pomakne na određeni način, to može biti korisno za putovanje kroz vrijeme . Međutim, njihovi protivnici, poput britanskog kozmologa Stephena Hawkinga, tvrde da takva upotreba nije moguća.
Iako bi dodavanje egzotične tvari u crvotočinu moglo stabilizirati do točke u kojoj bi ljudi mogli sigurno putovati kroz nju, još uvijek postoji mogućnost da bi dodavanje "obične" materije bilo dovoljno da destabilizira portal.
Trenutna tehnologija nije dovoljna za povećanje ili stabilizaciju crvotočina, čak i ako se uskoro pronađu. Međutim, znanstvenici nastavljaju istraživati ovaj pojam kao metodu svemirskog putovanja, s nadom da će se tehnologija s vremenom pojaviti i da će na kraju moći koristiti crvotočine.
Izvor sa Space.com
- Putovanje kroz vrijeme pomoću crvotočina Koncept vremeplova, koji se koristi u mnogim znanstvenofantastičnim djelima, obično dočarava slike nevjerojatne naprave. Ali prema općoj teoriji...
- Možemo li biti sigurni da putnici kroz vrijeme neće promijeniti našu prošlost? Obično uzimamo zdravo za gotovo da je naša prošlost činjenica koja se dogodila i koja je nepromijenjena. Povijest je onakva kakvu je pamtimo....
Crvotočina ili crvotočina u teoriji je sjecište vremena i prostora, što značajno smanjuje vrijeme putovanja na velike udaljenosti svemirom. Koncept "crvotočine" rođen je zahvaljujući općoj teoriji relativnosti. Crvotočine još nisu proučene i nose kolosalnu opasnost u obliku iznenadnih dodira s neistraženim materijama, visoko zračenje i drugi nepoznati kolapsi.
Teorija crvotočine
Nedavne 1935. fizičari i Nathan Rosen otkrili su teoriju opće relativnosti, koja je sugerirala postojanje "mostova" kroz prostor i vrijeme. Te se staze nazivaju "Einstein-Rosenovi mostovi" ili crvotočine. Ovi mostovi povezuju dvije različite točke u vremenu i prostoru, teoretski stvarajući put koji smanjuje vrijeme putovanja i udaljenost putovanja.
U teoriji, sadrži dvije rupe, koje se zatim spajaju. Počeci ovih rupa najvjerojatnije su sferni. Zatim se pretvaraju u ravan dio, iako možda može oblikovati krug, pružajući putniku duži put od tradicionalnog puta.
Einsteinova teorija opće relativnosti matematički sugerira postojanje crvotočina, ali astrofizičari do danas nijednu nisu otkrili. Jedini prijedlog KN je negativna masa, koja se može detektirati zbog toga kako njegova gravitacija utječe na svjetlost koja prolazi.
Neke od tvrdnji opće relativnosti dopuštaju postojanje crvotočina, od kojih su neke sastavljene od crnih rupa. Istina, po svojoj prirodi, crna rupa koja nastaje kada umiruća zvijezda eksplodira ne može sama po sebi stvoriti crvotočinu.
Znanstvena fantastika prepuna je priča o putovanju kroz crvotočine. Ali stvarna stvarnost takvog putovanja još se ne čini stvarnom.
Prvi problem je veličina crvotočina. Obične crvotočine, prema znanstvenicima, imaju veličinu od 10-33 centimetra. Međutim, kako se Svemir širi, moguće je da bi se neki od njih mogli protegnuti do velikih veličina.
Drugi problem za putnike dolazi zbog neistražene stabilnosti crvotočine. Studije Einstein-Rosen bile su jednostavno beskorisne za praktična putovanja. No novija istraživanja pokazala su da crvotočina koja sadrži "egzotičnu tvar" može ostati otvorena za istraživanje i nepromijenjena tijekom dugog vremenskog razdoblja.
Egzotična tvar, koja se razlikuje od tamne tvari ili antimaterije, sadrži negativnu gustoću energije kao i negativni tlak.
Ako crvotočina sadrži dovoljno egzotične tvari, bilo da se radi o prirodnom ili umjetno napravljenom materijalu, teoretski bi se mogla koristiti kao način za slanje informacija ili putnika kroz svemir.
Crvotočine ne samo da mogu povezati dva odvojena područja svemira, već mogu povezati i dvije različite galaksije. Zanimljivo je da neki znanstvenici sugeriraju da ako se jedan ulaz u NE kreće određenim naučenim redoslijedom, onda to može naknadno omogućiti putovanje. Unatoč tome, britanski astrofizičar i kozmolog Stephen Hawking tvrdi da korištenje KN za putovanja još nije moguće.
"Cvotočina vam zapravo ne daje mogućnost da putujete u prošlost", napisao je zaposlenik NASA-e Eric Christian.
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, zvane Einstein-Rosen mostovi (ili crvotočine), povezuju dvije potpuno različite točke u prostor-vremenu teoretski stvarajući zakrivljenost u prostoru 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, ali 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 kemijski elementi, 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. Vi samo trebate odabrati vrstu metrike koja vam je potrebna. 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 od magnetskog polja Zemlje. 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 pucaju različitim brzinama, ovisno o veličini i masi neutronske zvijezde. 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 teoriju opće relativnosti, sugerirali 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 relativnosti 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.
Crvotočina je teoretski tunel kroz prostor-vrijeme koji će potencijalno omogućiti brže putovanje između udaljenih točaka u svemiru - od jedne galaksije do druge, na primjer, kao što je prikazano u filmu Christophera Nolana "Interstellar", koji je prikazan u kinima diljem svijeta 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 korištenjem kvantnih efekata: jedna regija prostora prima energiju iz 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 neprohodnog krtičnjaka je in, ali prohodnog jest.
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 dijelu 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, mobilna veza, 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 s Kazanskog federalnog sveučilišta iznijeli su ideju da se stabilnost crvotočine može postići bez ikakve negativne gustoće energije, već jednostavno zbog polarizacije vakuuma u "rupi" ( takozvani mehanizam Suškov) .
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.
