Что такое червоточины

Путешествие сквозь пространство и время возможно не только в фантастических фильмах и научно-фантастических книгах, еще немного и это может стать реальностью. Множество известных и уважаемых специалистов работают над исследованием такого феномена как червоточина и пространственно-временной туннель.

Червоточина, в определении физика Эрика Дэвиса, некий космический туннель, называемый еще горловиной, соединяющий между собой две отдаленные области во Вселенной или две различные Вселенные,- если другие Вселенные существуют – или два различных периода времени, или различные пространственные измерения. Несмотря на то, что существование не доказано, ученые всерьез рассматривают всевозможные способы использования проходимых червоточин, при условии их существования, для преодоления расстояния со скоростью света, и даже перемещений во времени.

Прежде чем использовать червоточины, ученым необходимо их найти. Сегодня, к сожалению, не обнаружено доказательств существования червоточин. Но если, они все же существуют, их расположение может быть не таким трудным, как кажется на первый взгляд.

Что же такое червоточины?

На сегодняшний день существует несколько теорий возникновения червоточин. Математик Людвиг Фламм применявший уравнения относительности Альберта Эйнштейна, первый предложил термин «червоточина», описывая процесс, когда сила тяжести может изогнуть временное пространство, относящееся к ткани физической действительности, вследствие чего и образуется пространственно-временной тоннель.

Али Эвгюн, из Восточного Средиземноморского университета на Кипре, предполагает, что червоточины возникают в местах плотного скопления темной материи. Согласно этой теории, червоточины могли существовать во внешних областях Млечного пути, где есть темная материя, и в пределах других галактик. Математически ему удалось доказать, что есть все необходимые условия для подтверждения данной теории.

«В будущем будет возможность косвенно наблюдать за подобными экспериментами, как показано в фильме «Интерстеллар”, — сказал Али Эвгюн.

Торн и еще ряд ученых пришли к выводу, что даже если бы вследствие необходимых факторов образовалась некоторая червоточина, она вероятнее всего разрушилась бы прежде, чем какой-то объект или человек прошли сквозь нее. Для того чтобы сохранить червоточину открытой достаточно долго потребовалось бы большое количество так званой «экзотической материи». Одна из форм естественной «экзотической материи» является темная энергия, Дэвис так поясняет ее действие: «давление, значение которого ниже атмосферного, создает гравитационно-отталкивающую силу, в свою очередь, толкающую внутреннее пространство нашей Вселенной наружу, что производит инфляционное расширение Вселенной».

Такой экзотический материал, как темная материя, распространен во Вселенной в пять раз больше, чем обычные вещества. До сих пор ученым не удавалось обнаружить скопления темной материи или темной энергии, поэтому неизвестны многие их свойства. Изучение их свойств, происходит посредством изучения пространства вокруг них.

Через червоточину сквозь время – реальность?

Идея путешествия во времени довольно популярна не только в среде исследователей. На теории червоточин основано путешествие Алисы в Зазеркалье в одноименном романе Льюиса Керролла. Что представляет собой пространственно-временной тоннель? Регион пространства в дальнем конце туннеля должен выделяться из области, находящейся вокруг входа, благодаря искажениям, подобными отражению в искривленных зеркалах. Еще одним признаком может быть сосредоточенное движение света направленное через туннель червоточины воздушными течениями. Дэвис называет явление на переднем конце червоточины «каустическим эффектом радуги». Такие эффекты могут быть видимы с расстояния. «Астрономы планируют использовать телескопы для охоты на эти радужные явления, в поисках естественной или даже неестественно созданной, проходимой кротовой норы «, — сказал Дэвис. — «Я никогда не слышал о том, что проект всё-таки сдвинулся с мертвой точки «.

В рамках своего исследования кротовых нор, Торн предположил теорию, согласно которой, червоточину можно будет использовать в качестве машины времени. Мысленные эксперименты, связанные с путешествиями во времени достаточно часто сталкиваются с парадоксами. Пожалуй, самым известным из них является парадокс дедушки: Если исследователь отправится в прошлое и убьет своего деда, то этот человек не сможет родиться, и соответственно никогда бы не вернется во времени обратно. Можно предположить, что обратного пути в путешествии во времени нет, по словам Дэвиса, работа Торна открыла новые возможности для изучения учеными.

Призрачная Связь: Червоточины и Квантовый Мир

«Вся кустарная промышленность теоретической физики произрастала из теорий, которые привели к развитию других пространственно-временных методов, производящих описанные причины парадоксов, связанных с машиной времени», — сказал Дэвис. Несмотря ни на что возможность использование червоточины для путешествий во времени привлекает и поклонников фантастики, и желающих изменить свое прошлое. Дэвис считает, основываясь на современных теориях, что для того, чтобы сделать из червоточины машину времени, потоки в одном или обоих концах туннеля необходимо будет ускорить до скоростей, приближающихся к скорости света.

«Исходя из этого, было бы крайне трудно построить машину времени на основе червоточины”, — сказал Дэвис. — » Относительно этого гораздо проще будет использовать червоточины для межзвездных путешествий в космосе».

Другие физики предположили, что путешествия во времени с помощью червоточины могут вызвать массированное наращивание энергии, которая уничтожит тоннель, прежде чем он может быть использован в качестве машины времени — процесс, известный как обратная квантовая реакция. Тем не менее, мечтать о потенциале червоточин по-прежнему весело: «Подумайте о всех возможностях, которые получили бы люди, если бы они обнаружили способ, что они могли бы сделать, если бы могли путешествовать во времени?,» — сказал Дэвис. — «Их приключения были бы очень интересными, если не сказать больше».

Вам будет интересно

Записей не найдено.

Физики рассказали, как найти червоточины. Если они, конечно, существуют

Считается, что червоточины или кротовые норы, которые представляют собой туннели, соединяющие две области пространства-времени, относятся к области научной фантастики, поскольку, если бы такой объект действительно каким-то образом сформировался во Вселенной, то, согласно известным нам законам физики, он был бы нестабильным и немедленно коллапсировал.

Но если предположить, что они могут существовать, как мы можем их найти? Согласно исследованию, представленному в журнале Physical Review D, для этого потребуется черная дыра, звезды, вращающиеся вокруг нее, и инструменты для точного определения их движения.

Схематичное представление кротовой норы. Credit: edobric/Shutterstock

Согласно современным представлениям, червоточины, концепцию которых описали еще в 1935 году физики Альберт Эйнштейн и Натан Розен, являются «складкой» в пространстве-времени. Представьте себе муравья, идущего по куску ткани из одной точки в другую. Когда ткань расправлена муравей должен пройти максимальное расстояние, однако, если ее сложить так, что две противоположные точки почти соприкоснутся, то ему останется сделать всего один шаг для преодоления своего пути.

«Исходя из концепции червоточины можно предположить, что есть вполне очевидный и обычный способ обнаружить эти гипотетические объекты. Поскольку «туннель» сближает две области пространства, массивные объекты, такие как звезды, на одном конце кротовой норы будут гравитационно влиять на движение объектов на «нашей» стороне», – рассказывают авторы исследования.

Неистовая гравитация

Предполагается, что для гипотетического образования червоточины необходима гравитационно экстремальная среда, такая как вокруг черной дыры или даже за ее горизонтом событий.

В Млечном Пути есть такое место – галактический центр, в котором большое количество звезд вращается вокруг сверхмассивной черной дыры, известной как Стрелец А*, и, если в этом регионе скрывается червоточина, наши инструменты должны быть в состоянии ее обнаружить, основываясь на том, как движутся эти светила.

Орбиты звезд, располагающихся очень близко к сверхмассивной черной дыре в центре Млечного Пути. Credit: ESO/L. Calçada/spaceengine.org

«Если у вас есть две звезды, по одной с каждой стороны от кротовой норы, та, что на нашей стороне должна чувствовать гравитационное влияние светила, которое находится по другую сторону тоннеля. Гравитационный поток сможет пройти через червоточину», – пояснил Деян Стойкович, соавтор исследования из Университета штата Нью-Йорк в Буффало (США).

Получается, что если нанести на карту ожидаемую орбиту звезды вокруг Стрельца А*, то, при условии наличия вблизи нее «туннеля» в пространстве-времени с массивным объектом на обратной стороне, можно увидеть отклонения в ее движении.

Однако есть проблема. Черная дыра Стрелец А* обладает массой в 4 миллиона раз превосходящей солнечную, поэтому ее гравитационная сила в сердце Млечного Пути является доминирующей, и выделение воздействия одной или даже нескольких звезд на обратной стороне червоточины было бы крайне кропотливой работой.

Панорама центра Млечного Пути от «MeerKAT», охватывающая площадь 1000 на 500 световых лет. Credit: MeerKAT

Кроме этого, если кротовая нора располагается за горизонтом событий, как предсказывают некоторые теоретики, все усилия становятся напрасными – гравитационное влияние звезды, проходящее через червоточину, было бы неотличимо от влияния самой черной дыры.

Куда смотреть?

Хорошо, что у нас есть шанс проверить все эти идеи. Вокруг Стрельца А* вращается небезызвестная звезда S2. Астрономы наблюдают за ней уже более 25 лет со все более совершенными и точными инструментами, поэтому получение данных, которые могут дать намеки на существование в центре Млечного Пути гипотетического «тоннеля» или опровергнуть его, не является невыполнимой задачей.

x

С другой стороны, даже обнаружение возмущений в движении звезды S0-2 не будет являться окончательным свидетельством существования кротовых нор, и потребуется больше доказательств. Однако, если мы действительно хотим найти червоточины, нам необходима отправная точка, и теперь она у нас есть.

«На самом деле для поддержания кротовой норы необходим источник отрицательной энергии, а нам пока неизвестны способы его создания. Поэтому, чтобы во Вселенной смогла сформироваться огромная стабильная червоточина, нужно немного магии», – заключил Деян Стойкович.

Кротовая нора

Общая теория относительности

G μ ν + Λ g μ ν = 8 π G c 4 T μ ν {\displaystyle G_{\mu \nu }+\Lambda g_{\mu \nu }={8\pi G \over c^{4}}T_{\mu \nu }\,}

Гравитация
Математическая формулировка
Космология

Фундаментальные принципы

Уравнения

Развитие теории

Точные решения:
Шварцшильда ·
Райсснера — Нордстрёма · Керра ·
Керра — Ньюмена ·
Гёделя · Казнера ·
Фридмана — Леметра — Робертсона — Уокера
Приближённые решения:
Постньютоновский формализм · Ковариантная теория возмущений ·
Численная относительность

Известные учёные

Эйнштейн · Минковский · Шварцшильд · Леметр · Эддингтон · Фридман · Фок · Керр · Чандрасекар · Пенроуз
Хокинг
и другие…

См. также: Портал:Физика

Крото́вая нора́, также «крото́вина»/»кротови́на» или «червото́чина» (последнее является дословным переводом англ. wormhole) — гипотетическая топологическая особенность пространства-времени, представляющая собой в каждый момент времени «туннель» в пространстве. Эти области могут быть как связаны и помимо кротовой норы, представляя собой области единого пространства (см. пример на рисунке ниже), так и полностью разъединены, представляя собой отдельные пространства, связанные между собой только посредством кротовой норы. Кротовая нора основана на специальном решении уравнений поля Эйнштейна, решаемых с использованием матрицы и определителя Якобиана.

Червоточины согласуются с общей теорией относительности, но неизвестно, существуют ли червоточины на самом деле. Многие ученые утверждают, что червоточины — это просто проекция 5-го измерения, аналогичная тому, как двумерное существо может видеть только часть трехмерного объекта.

Визуализация

Двумерное сечение (опущены время и одна угловая координата) простой кротовой норы, представляющее собой два устья (отверстия), соединённые горловиной, которые открываются в удалённые друг от друга части Вселенной.

Для упрощенного представления о червоточине пространство представляется как двумерная (2D) поверхность. В этом случае червоточина будет выглядеть как отверстие в этой поверхности, переходящее в трехмерную трубу (внутреннюю поверхность цилиндра ), а затем вновь появляться в другом месте на двухмерной поверхности с отверстием, похожим на вход. Отличие реальной червоточины заключалось бы в числе пространственных измерений, которых было бы три. Например, вместо круглых входных и выходных отверстий в 2D-плоскости были бы сферы в 3D-пространстве .

Другой способ представить себе червоточины — взять лист бумаги и нарисовать две отдаленные точки на одной стороне листа. Лист бумаги представляет плоскость в пространственно-временном континууме, а две точки представляют расстояние, которое необходимо пройти. Однако теоретически червоточина может соединить эти две точки, если сложить эту плоскость так, чтобы точки касались друг друга. Поскольку две точки теперь соприкасаются, то пересечь расстояние будет намного легче.

Кротовые норы в общей теории относительности

Общая теория относительности (ОТО) допускает существование таких туннелей, хотя для существования проходимой кротовой норы необходимо, чтобы она была заполнена экзотической материей с отрицательной плотностью энергии, создающей сильное гравитационное отталкивание и препятствующей схлопыванию норы. Решения типа кротовых нор возникают в различных вариантах квантовой гравитации, хотя до полного исследования вопроса ещё очень далеко.

Область вблизи самого узкого участка кротовины называется «горловиной». Кротовые норы делятся на «внутримировые» (англ. intra-universe) и «межмировые» (англ. inter-universe), в зависимости от того, можно ли соединить её входы кривой, не пересекающей горловину.

Различают также проходимые (англ. traversable) и непроходимые кротовины. К последним относятся те туннели, которые коллапсируют слишком быстро для того, чтобы наблюдатель или сигнал (имеющие скорость не выше световой) успели добраться от одного входа до другого. Классический пример непроходимой кротовины — мост Эйнштейна — Розена в максимально расширенном пространстве Шварцшильда, а проходимой — кротовины Морриса — Торна.

Проходимая внутримировая кротовая нора даёт гипотетическую возможность путешествий во времени, если, например, один из её входов движется относительно другого, или если он находится в сильном гравитационном поле, где течение времени замедляется. Также кротовые норы гипотетически могут создавать возможность для межзвёздных путешествий, и в этом качестве кротовины нередко встречаются в научной фантастике.

Кротовые норы и экзотическая материя

Для того, чтобы понять, для чего требуется экзотическая материя, следует рассмотреть входящий сигнал светового фронта, передвигающегося вдоль геодезических, которые пересекают червоточину и вновь расширяются с другой стороны. Расширение идёт с отрицательного на положительное. Так как узкая часть червоточины имеет конечный размер, то не ожидается расширяющего развития, по крайней мере, в непосредственной близости от этой области. Согласно оптической теореме Рейчаудхури (англ.)русск. это требует нарушения усреднённого нулевого состояния энергии (англ.)русск.. Квантовые эффекты, такие, как эффект Казимира, не могут нарушать усреднённое нулевое состояние энергии в любой окрестности пространства с нулевой кривизной, но расчёты в полуклассической гравитации (англ.)русск. предполагают, что квантовые эффекты могут нарушить это условие в искривлённом пространстве-времени. Несмотря на это, было предположение, что квантовые эффекты не могут нарушать ахрональную версию усреднённого нулевого энергетического условия, но нарушения, тем не менее, были найдены, в связи с этим остаётся открытой возможность того, что квантовые эффекты могут быть использованы для поддержки червоточины.

Метрики кротовых нор

Теории метрик кротовых нор описывают геометрию пространства-времени кротовой норы и служат теоретическими моделями для путешествий во времени. Например, метрика проходимой кротовой норы может иметь следующий вид:

d s 2 = − c 2 d t 2 + d l 2 + ( k 2 + l 2 ) ( d θ 2 + sin 2 ⁡ θ d ϕ 2 ) . {\displaystyle ds^{2}=-c^{2}dt^{2}+dl^{2}+(k^{2}+l^{2})(d\theta ^{2}+\sin ^{2}\theta \,d\phi ^{2}).}

Один из типов метрики непроходимой кротовой норы является решением Шварцшильда:

d s 2 = − c 2 ( 1 − 2 G M r c 2 ) d t 2 + d r 2 1 − 2 G M r c 2 + r 2 ( d θ 2 + sin 2 ⁡ θ d ϕ 2 ) . {\displaystyle ds^{2}=-c^{2}\left(1-{\frac {2GM}{rc^{2}}}\right)dt^{2}+{\frac {dr^{2}}{1-{\frac {2GM}{rc^{2}}}}}+r^{2}(d\theta ^{2}+\sin ^{2}\theta \,d\phi ^{2}).}

Кротовые норы и квантовая запутанность

В статье, опубликованной в немецком журнале Fortschritte der Physik в 2013 году, Малдасена и Сасскинд заявили, что червоточина — технически мост Эйнштейна — Розена, или ЭР — является пространственно-временным эквивалентом квантовой запутанности. Это позволило разрешить проблему файервола.

Путешествия во времени

Если существуют проходимые червоточины, они могут позволить путешествие во времени. Предлагаемая машина времени, использующая проходимую червоточину, гипотетически будет работать следующим образом: один конец червоточины ускоряется до около световой скорости, возможно, с помощью какой-то продвинутой двигательной установки, а затем возвращается в исходную точку. Другой способ состоит в том, чтобы взять один вход в червоточину и переместить его в гравитационное поле объекта с большей гравитацией, чем второй вход, а затем вернуть его в положение рядом со вторым входом. Для обоих этих методов замедление времени приводит к тому, что для внешнего наблюдателя перемещаемый конец червоточины стареет меньше или становится «моложе» неподвижного конца. Т.к. время соединяется через червоточину иначе, чем снаружи, то синхронизированные часы на любом конце червоточины всегда будут оставаться синхронизированными для наблюдателя, проходящего через червоточину, независимо от движения концов.:502 Это означает, что наблюдатель, входящий в «молодой» конец, выйдет из более «старого» конца во время, равное возрасту более «молодого» конца, что переместит его назад во времени с точки зрения внешнего наблюдателя. Одним существенным ограничением такой машины времени является то, что назад во времени можно переместиться только до момента создания этой машины;:503 Это скорее путь сквозь время, а не устройство, которое само движется во времени, и оно не позволяет переместиться назад во времени самой технологии.

В соответствии с современными теориями о природе червоточин, строительство проходимой червоточины потребовало бы существования вещества с отрицательной энергией, часто называемой «экзотической материей». С технической точки зрения пространство-время червоточины требует распределения энергии, которое нарушает различные энергетические условия (англ.)русск., такие как нулевое энергетическое условие наряду со слабыми, сильными и доминирующими энергетическими условиями. Однако известно, что квантовые эффекты могут привести к небольшим измеримым нарушениям состояния нулевой энергии,:101 и многие физики верят, что требуемая отрицательная энергия может сушествовать благодаря квантовому эффекту Казимира. Хотя ранние расчеты требовали очень большое количество отрицательной энергии, более поздние расчеты показали, что количество отрицательной энергии можно сделать сколь угодно малым.

В 1993 году Мэтт Виссер утверждал, что два устья червоточины с такой индуцированной разностью часов не могут быть объединены без индукции квантового поля и гравитационных эффектов, которые либо разрушат червоточину, либо два устья будут отталкивать друг друга, или в противном случае будет невозможна передача информации через червоточину. Из-за этого два выхода не возможно будет расположить достаточно близко для получения нарушения причинности . Однако в статье 1997 года Виссер предположил, что сложная конфигурация «кольца Романа (англ.)русск.» (названная в честь Тома Романа) из N червоточин, расположенных в симметричном многоугольнике, все еще может работать как машина времени, хотя он и пришел к выводу, что это скорее всего недостаток в классической квантовой теории гравитации, а не доказательство того, что возможно нарушение причинности.

Путешествия между вселенными

Возможное разрешение парадоксов, возникающих в результате путешествия во времени через червоточины, основано на многомировой интерпретации квантовой механики.

В 1991 году Дэвид Дойч показал, что квантовая теория полностью согласована (в том смысле, что так называемая матрица плотности может быть сделана свободной от разрывов) в пространствах-временах с замкнутыми временоподобными кривыми. Однако позже было показано, что такая модель замкнутой времениподобной кривой может иметь внутренние противоречия, поскольку она приведет к таким странным явлениям, как выделение неортогональных квантовых состояний и выделение собственной и несобственной смеси. Соответственно, предотвращена деструктивная положительная обратная связь циркулирующих через червоточину виртуальных частиц, которая является результатом полуклассических вычислений. Частица, возвращающаяся из будущего, возвращается не в свою исходную вселенную, а в параллельную вселенную. Это говорит о том, что машина времени на основе червоточины является теоретическим мостом между одновременными параллельными вселенными.

Поскольку машина времени на основе червоточины вводит в квантовую теорию тип нелинейности, этот вид связи между параллельными вселенными согласуется с предложением Джозефа Полчински о телефоне Эверетта (названного в честь Хью Эверетта) в формулировке нелинейная квантовая механика Стивена Вайнберга.

Возможность связи между параллельными вселенными была названа путешествием между вселенными (англ: interuniversal travel).

Люди, внёсшие вклад в развитие теории

  • Джон Арчибальд Уилер. Ввёл в физику само понятие кротовой норы включая её название (wormhole). Развил теорию заряда без заряда, по которой электрического заряда как отдельной субстанции не существует, а то, что мы воспринимаем как заряженные частицы, суть горловины микроскопических кротовин, пронизанных электрическим полем.
  • Кип Торн и Майкл Моррис. Привлекли внимание к связи между существованием кротовых нор и нарушением причинности.
  • Мэтт Виссер. Опубликовал этапную книгу Lorentzian wormholes: from Einstein to Hawking, в которой подведены итоги развития теории кротовых нор к 1995 г.
  • Сергей Сушков. Выдвинул идею самоподдерживающейся кротовой норы, которая удерживается от коллапса поляризацией вакуума, вызванной геометрией этой норы.
  • Сергей Красников показал, что пустые кротовые норы, возникшие в ранней Вселенной, могут оставаться проходимыми в течение макроскопического времени за счёт механизма Сушкова.
  • Никола́й Семёнович Кардашёв популяризировал идею, что в центре галактик находятся не массивные чёрные дыры, а устья кротовых нор.

См. также

  • Сверхсветовое движение
  • Экзотическая материя
  • Порталы в фантастике
  • Телепортация
  • Пузырь Алькубьерре
  • Труба Красникова
  • Метрика Гёделя
  • Неориентируемая червоточина (англ.)русск.
  • Принцип самосогласованности Новикова
  • Ретропричинность
  • Кольцеобразная сингулярность

> Примечания > Литература

Ссылки

  • Зима К. Кротовая нора» — коридор времени. Телестудия Роскосмоса (12 ноября 2011).
  • What exactly is a ‘wormhole’? Have wormholes been proven to exist or are they still theoretical? (англ.). Scientific American, a Division of Nature America, Inc (15 September 1997).
  • Visser M. Why wormholes?. General Interest Articles (англ.). Victoria University of Wellington, New Zealand (3 October 1996).
  • Current theory on wormhole creation. Ideas Based On What We’d Like To Achieve (англ.). NASA.gov.
  • Rodrigo E. Questions and Answers about Wormholes (англ.) (2005).
  • Müller Th. Visualization of a Morris-Thorne wormhole. Institut für Visualisierung und Interaktive Systeme (англ.) (недоступная ссылка). Universität Stuttgart. Дата обращения 15 февраля 2015. Архивировано 19 июля 2011 года.

Тематические сайты

Словари и энциклопедии

Нормативный контроль

BNF: 159222287 · GND: 1141807319 · LCCN: sh2004010731 · SUDOC: 131066986

«Кротовые норы»: пространственно-временные туннели?

Когда в конце шестидесятых годов прошлого века была выдвинута гипотеза существования во Вселенной черных дыр, многими учеными она воспринималась, как фантастическая. В настоящее время в реальном существовании черных дыр никто не сомневается. Некоторые ученые умы фантастикой теперь считают «кротовые норы», хотя теоретически их существование, как утверждают, возможно.

О возможности сильного искривления пространства-времени заговорили сразу же после появления общей теории относительности. Еще в 1916 году австрийский физик Л. Фламм заявил о возможности существования некой норы, которая соединяет два мира. Проще говоря, четырехмерный пространственно-временной мир, в котором мы живем, может иметь искривления, позволяющие быстро переместиться из одной точки в другую. А проявлением этих искривлений является знакомая всем сила гравитации.
Многие ученые не сомневаются в том, что в космическом пространстве существуют проходы, через которые можно переместиться не только в другое пространство, но и в другое время. Причем, в отличие от черной дыры, в которую можно попасть, но нельзя вернуться обратно из-за мощнейших гравитационных полей, из кротовой норы можно возвратиться. Фактически, кротовые норы могут являться не только туннельными переходами в иные миры, но и созданными природой машинами времени.
Материя способна искривлять пространство вокруг себя. И чем она более плотная, тем сильнее ее искривляющее воздействие. Упрощенно кротовую нору можно представить, согнув пополам лист бумаги и проколов в нем дырку. Двигаться от одной точки до другой по поверхности листа долго и утомительно, а через дырку можно переместиться почти мгновенно. Ученые рассчитали, что 70% нашей Вселенной состоит из так называемой темной энергии, т.е. вакуума, обладающего отрицательным давлением. Именно из нее возможно формирование кротовых нор. Причем, величины нор могут быть разными, от игольного ушка до размера крупной звезды. И попасть, пройдя через него, можно куда угодно – в другой конец нашей галактики, в другую галактику и даже в другую Вселенную.
Теорию существования кротовых нор давно облюбовали писатели-фантасты. Их герои легко пользуются пространственно-временными переходами, которые соединяют между собой различные планеты и даже исторические эпохи. Прошел под аркой звездных ворот, и сразу же оказался, к примеру, на одной из планет созвездия Ориона.
Воображение у писателей богатое. Их героям даже не приходится искать место, где находится кротовая нора. Достаточно нажать на кнопку носимого с собой пульта, и она оказывается прямо перед героем. Фантастика границ не знает. А вместе с тем, существование пространственных туннелей и машины времени вполне серьезно обсуждается известными учеными в статьях, публикуемых авторитетными научными изданиями. Так, еще в 1935 году Альберт Эйнштейн и математик Натан Розен написали совместную работу, доказывающую, что общая теория относительности допускает существование кротовых нор, которые они назвали в статье «мостами». Эти «мосты» не могут существовать долго. И космический корабль, войдя в начавшую исчезать кротовую дыру, может в ней, упрощенно говоря, «застрять». Однако, ученые высказали предположение, что развитая в техническом отношении цивилизация вполне бы смогла держать кротовую дыру открытой в течение необходимого времени.
В настоящее время в России разработана программа по запуску космических обсерваторий «Радиоастрон» и «Миллиметрон». Обладающие высокой разрешающей способностью, они позволят ученым заглянуть внутрь черных дыр и определить, не являются ли некоторые из них кротовыми норами. Если обнаружатся идущие изнутри объекта радиоволны, то станет понятно, что этот объект не черная дыра, а кротовая нора. Правда, таинственные объекты еще нужно и найти. В жизни не все так просто, как в фантастических романах.
Нельзя исключать и того, что путешествия во времени возможны и без использования кротовых нор. И совершенно не обязательно рыскать в космическом пространстве в поиске их. Но тогда возникает резонный вопрос: если создание машины времени теоретически возможно, то почему до сих пор нас не посетили путешественники во времени, прибывшие к нам из далекого будущего? А, может быть, они посещали, и продолжают посещать и наше время, и далекое прошлое? Возможно, что неопознанные летающие объекты и являются машинами времени. Ведь их пилоты весьма неохотно идут на контакт с жителями планеты и стараются не раскрывать своих целей. Не исключена вероятность, что это связано с боязнью повлиять на будущее, случайно совершив изменение в прошлом. Да и ведут себя пилоты НЛО часто не как гости, а как хозяева, находящиеся у себя дома. И, по идее, машины времени должны быть именно летательными аппаратами.
Если отправляться в прошлое, или будущее с земной поверхности, то никогда нельзя быть уверенным в том, что, приземлившись в другом времени, машина не появится внутри толпы стоящих людей, или в стене какого-то здания. А вероятность столкновения с летательным аппаратом крайне мала. И, чем выше высота машины времени, тем такая вероятность меньше.
Замечено, что НЛО почти всегда присутствуют при наиболее значимых исторических событиях, крупных авариях и стихийных бедствиях. И это можно объяснить тем, что в далеком будущем, естественно, точно знают даты наиболее значимых событий, которые должны произойти.

Как построить космическую червоточину?

Все хотят научиться путешествовать сквозь пространство и время. Для того, чтобы это сделать, не проводя тысячи лет в космическом корабле, мы можем заглянуть на другой конец галактики с помощью червоточины или, как ее еще называют, «кротовой норы». Однако здесь есть одна небольшая трудность: для того, чтобы создать червоточину, нам может потребоваться огромное количество энергии. Где же ее взять и возможно ли создать туннель сквозь пространство и время в целом?

Для того, чтобы построить тоннель сквозь пространство и время, нам может потребоваться огромное количество энергии

Можно ли построить тоннель сквозь пространство и время?

Перед тем, как отправиться в межзвездное путешествие через «кротовую нору», вам необходимо знать, что такой тоннель, характеризующийся изгибами в пространстве-времени, является настолько экстремальным, что способен уничтожить вас за долю секунды. Что же, пожалуй, это не самая позитивная новость, которую вы сегодня могли услышать, тем более если всю свою жизнь вы мечтали покататься по Вселенной именно таким экстравагантным способом.

Возможно, вам будет интересно: Физики доказали, что антиматерия является зеркальной копией обычной материи

Для того, чтобы подтвердить или опровергнуть подобное общепризнанное мнение о червоточинах, авторы статьи, опубликованной в журнале ArXiv, нашли способ построить почти устойчивую «кротовую нору», которая хотя и подвергается постепенному сжатию, сможет пропустить сквозь себя передаваемую информацию и даже вещи. Для того, чтобы создать такой универсальный транспортировщик, нам «всего-то» нужно найти пару черных дыр и несколько бесконечно длинных космических струн.

Что такое червоточина?

Самым первым мечтателем, а заодно и создателем идеи построить мост из одной точки Вселенной в другую, стал американский физик-теоретик Джон Арчибальд Уилер. Именно Уилер придумал такое понятие, как «кротовая нора» (wormhole), которое со временем перешло во все языки мира. По сути, кротовая нора — это гипотетическая особенность в полотне пространства-времени соединять две абсолютно разные области во Вселенной.

В принципе, построить червоточину довольно просто. Согласно Общей Теории Относительности Эйнштейна, масса и энергия гипотетического объекта сильно деформируют структуру пространства-времени, из-за чего особая конфигурация материи и энергии позволяет образовать туннель, короткий путь между двумя другими отдаленными частями Вселенной.

Создание пространственного тоннеля могло бы открыть невероятные возможности для человека при освоении Вселенной

К сожалению, даже на бумаге кротовые норы являются крайне нестабильными объектами. Даже одна элементарная частица (фотон), проходящий через червоточину, вызывает катастрофический каскад, который разрывает червоточину на части. Однако некоторая доза отрицательной материи может противодействовать дестабилизирующим эффектам регулярной материи, пытающейся пройти через червоточину, делая ее проходимой.

Если же материи с отрицательным зарядом не существует, то есть еще один вариант создания кротовой норы. Для этого, нам всего лишь потребуется соединить черную дыру с белой дырой. Когда эти два странных объекта соединяются, они образуют совершенно новую субстанцию — червоточину. Есть только одна проблема в этом гениальном плане — белых дыр не существует.

Несмотря на возможное существование белых дыр, такой объект существует в настоящее время только на бумаге ученых

Поскольку белых дыр в природе не существует, нам нужен новый план. К счастью, некоторые умные математики показывают возможный ответ: таким объектом может быть заряженная черная дыра. Для того, чтобы из гигантского черного монстра сделать послушный и безобидный телепорт, нам всего лишь потребуется придать ему электрический заряд. Внутри заряженной черной дыры может находиться странное место, с относительно стабильным уровнем сингулярности, что позволит нам образовать мост к другой противоположно заряженной черной дыре.

Для того, чтобы все это сработало, нам нужно убедиться, что две заряженные черные дыры находятся на безопасном расстоянии друг от друга. Для того, чтобы держать черные дыры на определенном расстоянии, мы можем использовать космические струны, которые представляют из себя специфические трещины в ткани пространства-времени. Эти трещины образовались в самом начале становления Вселенной после Большого Взрыва, но, как и многое в нашем мире, пока еще остаются только гипотетическими объектами.

Несмотря на то, что космические струны остаются гипотетическими структурами, ученые уже надеются создать с их помощью «кротовые норы»

Если пронзить черные дыры подобной космической струной, то напряжение в струне может предотвратить притяжение заряженных черных дыр друг к другу. По сути, такое грандиозное космическое представление может напоминать упражнение по перетягиванию каната. Выполнив столь «нехитрое» упражнение, человечество сможет получить вполне себе стабильный и относительно безопасный по космическим меркам вид транспорта.

Возможно ли все вышеописанное выполнить в реальности? Что же, давайте попробуем порассуждать об этом в нашем Telegram-чате.

Еще в фильме Интерстеллар в самом начале говорится о кротовых норах, будто люди будущего, чтоб спасти Землю, создали кротовую нору рядом с сатурном. А с помощью кротовых нор, то есть червоточин, можно перемещаться по различным местам вселенной, однако это лишь гипотеза.

И недавно вышла статья где ученые дают инструкцию по созданию червоточины, то есть кротовой норы.

Червоточины – это своеобразные туннели, ведущие из одной области пространства-времени в другую. Их существование допускается современной физикой, но подобные объекты ещё не обнаружены.

Самым первым мечтателем, а заодно и создателем идеи построить мост из одной точки Вселенной в другую, стал американский физик-теоретик Джон Арчибальд Уилер. Именно Уилер придумал такое понятие, как «кротовая нора», которое со временем перешло во все языки мира.

И в апреле 2019 года на свет вышла статья, в которой Гарвардские физики говорят о том, что туннели в пространстве-времени, соединяющие два отдаленных места во вселенной, вполне могут существовать. Но вряд ли они пригодны для быстрых перемещений.

Дело в том, что, по современным представлениям, для поддержания червоточины нужна экзотическая материя, обладающая отрицательной энергией.

Дэниел Джафферис (Daniel Jafferis) из Гарвардского университета вместе с коллегами построил теоретическую модель кротовой норы, для существования которой не требуется столь необычных субстанций. Входом и выходом червоточины, по мысли авторов, являются две чёрные дыры, находящиеся в состоянии квантовой запутанности друг с другом.

Но стоит отметить, что быстрые путешествия через эти туннели невозможны, путь через такую червоточину займет больше времени, чем если бы мы двигались по прямой, безо всяких ухищрений.

Впрочем, физики и не стремились изобрести межзвёздный транспорт.

Реальный смысл этой работы связан с информационной проблемой чёрной дыры и связями между гравитацией и квантовой механикой

Отметим, что науке пока не удалось согласовать между собой две крупнейшие физические теории XX века: общую теорию относительности (ОТО) и квантовую механику. Каждая из них проверена и успешно работает «в своём огороде».

ОТО занимается пространством, временем и гравитацией, а квантовая физика – поведением вещества в атомных и ещё меньших масштабах. Однако попытки применить две эти теории к одному и тому же объекту приводят к противоречивым результатам.

И так, раз уж мы затронули тему черных дыр, давайте разберем, какое отношение имеет червоточина к черной дыре.

Предположения о том, что черные дыры могут быть порталом в другие вселенные не ново. Об этом говорил британский физик-теоретик Стивен Хокинг, известный благодаря исследованию черных дыр. Предполагается, что при определенных обстоятельствах мы можем отправить сообщение через теоретически существующую червоточину, которая соединяет между собой черные дыры в разных вселенных.

Отметим, что Общая теория относительности (ОТО) допускает существование таких туннелей.

Однако, для того, чтобы червоточина являлась проходимой, нужны определенные условия.

Обязательным условием является то, что пространство-время должны иметь отрицательную кривизну. Кривизна пространства-времени это физическое явление, возникающее из-за расхождения или сближения траекторий свободно падающих тел. искривление пространства может быть положительным и отрицательным.

Благодаря предыдущим исследованиям, ученые узнали, что теоретическая передача информации через червоточины аналогична квантовой телепортации. Квантовая телепортация представляет собой способность передать свойства одной частицы другой.

Однако, в случае с кротовыми норами существуют ограничения в объемах передаваемой информации.

в июне 2019 года учеными из ЮАР была опубликована статья, в которой говорится о том, что через гипотетическую кротовую нору можно передать информацию, но очень маленькое количество, и то, в дальнейшем последствия будут разрушительными.

Обычно, если информация попадает в черную дыру, она достигает точки сингулярности и уже никогда не возвращается обратно. Но если одна черная дыра соединена с другой так называемой кротовой норой, и траектория сообщения выбрана правильно, информация, в теории, может войти с одной стороны и выйти с другой.

Физики из Ведущего университета Южной Африки использовали для изучения кротовых нор геометрию пространства-времени, описанную Эйнштейном в общей теории относительности. для упрощения Вычисления были сделаны для двумерной Вселенной, но будут верны и для трехмерной, как наша.

Результаты показали, что количество информации, которое можно передать через кротовую нору, составляет не более одного-двух квантовых битов. Для примера в квантовом компьютере наименьшей единицей информации является кубит, таким образом, вместо битов используются кубиты.

Также ученые отметили, что отправка сообщения изменит сами черные дыры: дыра-отправитель увеличится в массе, а дыра-получатель будет уменьшаться с каждым пакетом информации на 30%, пока не исчезнет совсем. Каждое последующее письмо будет меньше предыдущего.

А теперь вернемся к статье, о которой шла речь в самом начале.

Как мы узнали, проблемой червоточин является их экстремальная нестабильность.

Однако ученые нашли способ создания практически стабильной червоточины, которая схлопывается достаточно медленно, для того чтобы можно было успеть отправить через нее информацию или даже какой-нибудь предмет. Нам нужно будет несколько черных дыр и бесконечно длинные космические струны.

Для начала нужна сама червоточина, у которой должен быть вход и выход. Их функцию могут выполнять заряженные черные дыры. В таких дырах сингулярность черной дыры растягивается и искривляется, создавая проход к черной дыре с противоположным зарядом. Так появляется кротовая нора.

Однако, есть две проблемы: во-первых, эта червоточина все еще нестабильна. Во-вторых, две черные дыры с противоположным зарядом притянутся друг к другу из-за действия гравитационных и электрических сил и получится одна большая нейтрально заряженная и совершенно бесполезная черная дыра.

Потенциальное решение — космические струны, гипотетический реликтовый объект, напоминающий трещины в толще льда, только в нашем случае в пространстве и времени.

Если продеть струну в червоточину и протянуть концы в обе стороны до бесконечности, то натяжение в струне удержит две заряженные черные дыры от сближения.

Остается еще проблема нестабильности, чтобы ее решить, нужна еще одна струна, которую необходимо зациклить через обычное пространство между дырами. Космические струны замыкаются и начинают очень сильно вибрировать, создавая отрицательную массу внутри червоточины, тем самым, стабилизируя ее.

В статье команда физиков-теоретиков подробно описала каждый шаг этого плана. Конечно, у него есть и свои минусы. В частности, вибрации космических струн, которые делают червоточину стабильной, постепенно забирают энергию, а значит и массу струны, делая ее все тоньше и тоньше.

Но это лишь гипотеза, теоретическая математическая модель и не более.

Друзья, мы уже знаем, что будет очень много комментариев по поводу того, что это просто слова, теория без доказательств.

Действительно, это теория, которую в данный момент времени никто не может доказать, но это не говорит о том, что ей нет места в научном мире.

Мы лишь хотим просветить вас и рассказать об интересных исследованиях, которые проводили различные ученые.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *