Kuliah lubang cacing. Ahli astrofizik sedang serius mencari "lubang cacing" di angkasa

Sains

Filem Inresttellar yang menangkap secara visual baru-baru ini dikeluarkan adalah berdasarkan konsep saintifik sebenar seperti lubang hitam berputar, lubang cacing dan pelebaran masa.

Tetapi jika anda tidak biasa dengan konsep ini, anda mungkin sedikit keliru semasa menonton.

Dalam filem itu, sepasukan penjelajah angkasa pergi ke perjalanan ekstragalaksi melalui lubang cacing. Di sisi lain, mereka mendapati diri mereka berada dalam sistem suria yang berbeza dengan lubang hitam berputar dan bukannya bintang.

Mereka berlumba dengan ruang dan masa untuk menyelesaikan misi mereka. Perjalanan angkasa lepas seperti ini mungkin kelihatan sedikit mengelirukan, tetapi ia berdasarkan prinsip asas fizik.

Berikut adalah yang utama 5 konsep fizik Perkara yang anda perlu tahu untuk memahami Interstellar:

Graviti buatan

Masalah terbesar yang kita manusia hadapi semasa perjalanan ruang angkasa jangka panjang ialah ketiadaan berat. Kita dilahirkan di Bumi dan badan kita telah menyesuaikan diri dengan keadaan graviti tertentu, tetapi apabila kita berada di angkasa untuk masa yang lama, otot kita mula lemah.

Wira dalam filem Interstellar juga menghadapi masalah ini.

Untuk mengatasi ini, saintis mencipta graviti buatan dalam kapal angkasa. Satu cara untuk melakukan ini adalah dengan memutarkan kapal angkasa, sama seperti dalam filem. Putaran menghasilkan daya emparan yang menolak objek ke arah dinding luar kapal. Tolakan ini serupa dengan graviti, hanya dalam arah yang bertentangan.

Ini ialah satu bentuk graviti buatan yang anda alami apabila anda memandu di sekitar lengkung jejari kecil dan berasa seolah-olah anda ditolak ke luar, menjauhi titik tengah lengkung. Dalam kapal angkasa yang berputar, dinding menjadi lantai anda.

Lohong hitam berputar di angkasa

Ahli astronomi, walaupun secara tidak langsung, telah memerhati di Alam Semesta kita lubang hitam berputar. Tiada siapa yang tahu apa yang ada di tengah-tengah lubang hitam, tetapi saintis mempunyai nama untuknya -ketunggalan .

Lohong hitam berputar memesongkan ruang di sekelilingnya secara berbeza daripada lohong hitam pegun.

Proses herotan ini dipanggil "entrainment bingkai inersia" atau kesan Lense-Thirring, dan ia mempengaruhi cara lubang hitam akan kelihatan dengan memesongkan ruang, dan lebih penting lagi ruang-masa di sekelilingnya. Lubang hitam yang anda lihat dalam filem itu sudah memadaisangat dekat dengan konsep saintifik.

• Kapal angkasa Endurance sedang menuju ke Gargantua - lubang hitam supermasif fiksyen 100 juta kali jisim Matahari.
• Ia berjarak 10 bilion tahun cahaya dari Bumi dan mempunyai beberapa planet yang mengelilinginya. Gargantua berputar pada 99.8 peratus kelajuan cahaya yang menakjubkan.
• Cakera pertambahan Garagantua mengandungi gas dan habuk dengan suhu permukaan Matahari. Cakera membekalkan planet Gargantua dengan cahaya dan haba.

Penampilan kompleks lubang hitam dalam filem adalah disebabkan oleh fakta bahawa imej cakera pertambahan diputarbelitkan oleh kanta graviti. Dua lengkok muncul dalam imej: satu terbentuk di atas lubang hitam, dan satu lagi di bawahnya.

Lubang Tahi Lalat

Lubang cacing atau wormhole yang digunakan oleh krew di Interstellar merupakan salah satu fenomena dalam filem yang yang belum terbukti kewujudannya. Ia adalah hipotesis, tetapi sangat mudah dalam plot cerita fiksyen sains di mana anda perlu mengatasi jarak ruang yang besar.

Hanya lubang cacing adalah sejenis laluan terpendek melalui angkasa. Mana-mana objek dengan jisim mencipta lubang di ruang angkasa, yang bermaksud ruang boleh diregangkan, melengkung dan juga dilipat.

Lubang cacing adalah seperti lipatan dalam fabrik ruang (dan masa) yang menghubungkan dua kawasan yang sangat jauh, yang membantu pengembara angkasa lepas menempuh jarak yang jauh dalam jangka masa yang singkat.

Nama rasmi untuk lubang cacing ialah "jambatan Einstein-Rosen," kerana ia pertama kali dicadangkan oleh Albert Einstein dan rakan sekerjanya Nathan Rosen pada tahun 1935.

• Dalam rajah 2D, mulut lubang cacing ditunjukkan sebagai bulatan. Walau bagaimanapun, jika kita dapat melihat lubang cacing itu, ia akan kelihatan seperti sfera.
• Di permukaan sfera, pandangan ruang yang herot secara graviti di sisi lain "lubang" akan kelihatan.
• Dimensi lubang cacing dalam filem: diameter 2 km dan jarak pemindahan ialah 10 bilion tahun cahaya.

Pelebaran masa graviti

Pelebaran masa graviti adalah fenomena sebenar yang diperhatikan di Bumi. Ia timbul kerana masa adalah relatif. Ini bermakna ia mengalir secara berbeza untuk sistem koordinat yang berbeza.

Apabila anda berada dalam persekitaran graviti yang kuat, masa bergerak lebih perlahan untuk anda berbanding dengan orang dalam persekitaran graviti yang lemah.

WORMHOLE - 1) astrofizik. Konsep astrofizik moden dan kosmologi praktikal yang paling penting. "lubang cacing" atau "lubang cacing" ialah laluan transdimensi yang menghubungkan lubang hitam dan lubang putih yang sepadan.

Lubang cacing astrofizik menembusi ruang yang dilipat dalam dimensi tambahan dan membolehkan seseorang mengembara di sepanjang laluan yang benar-benar pendek antara sistem bintang.

Penyelidikan menggunakan Teleskop Angkasa Hubble telah menunjukkan bahawa setiap lubang hitam adalah pintu masuk ke lubang cacing (lihat HUBBLE'S LAW). Salah satu lubang terbesar terletak di tengah-tengah Galaxy kita. Ia telah ditunjukkan secara teori (1993) bahawa ia adalah dari lubang pusat inilah Sistem Suria timbul.

Menurut konsep moden, bahagian Alam Semesta yang boleh diperhatikan benar-benar penuh dengan "lubang cacing" yang "bolak-balik." Ramai ahli astrofizik terkemuka percaya itu perjalanan melalui "lubang cacing" adalah masa depan angkasawan antara bintang. "

Kita semua sudah terbiasa dengan hakikat bahawa kita tidak boleh mengembalikan masa lalu, walaupun kadang-kadang kita benar-benar mahu. Selama lebih dari satu abad, penulis fiksyen sains telah menggambarkan pelbagai jenis insiden yang timbul kerana keupayaan untuk mengembara melalui masa dan mempengaruhi perjalanan sejarah. Lebih-lebih lagi, topik ini ternyata sangat mendesak sehingga pada akhir abad yang lalu, ahli fizik yang jauh dari cerita dongeng mula serius mencari penyelesaian kepada persamaan yang menggambarkan dunia kita yang akan memungkinkan untuk mencipta mesin masa dan mengatasi sebarang ruang. dan masa dalam sekelip mata.

Novel fiksyen sains menerangkan keseluruhan rangkaian pengangkutan yang menghubungkan sistem bintang dan era sejarah. Dia melangkah ke gerai yang digayakan, katakan, sebagai pondok telefon, dan mendapati dirinya di suatu tempat di nebula Andromeda atau di Bumi, tetapi melawat tyrannosaur yang telah lama pupus.

Watak dalam karya sedemikian sentiasa menggunakan pengangkutan nol mesin masa, portal dan peranti mudah yang serupa.

Walau bagaimanapun, peminat fiksyen sains menganggap perjalanan sedemikian tanpa rasa gentar - anda tidak pernah tahu apa yang boleh dibayangkan, mengaitkan pelaksanaan idea dengan masa depan yang tidak menentu atau dengan pandangan seorang genius yang tidak diketahui. Apa yang lebih mengejutkan ialah mesin masa dan terowong di angkasa agak serius, secara hipotesis mungkin, dibincangkan secara aktif dalam artikel mengenai fizik teori, di halaman penerbitan saintifik yang paling terkenal.

Jawapannya terletak pada fakta bahawa, menurut teori graviti Einstein - teori relativiti umum (GTR), ruang-masa empat dimensi di mana kita hidup adalah melengkung, dan graviti biasa adalah manifestasi kelengkungan tersebut.

Jirim "bengkok", membengkokkan ruang di sekelilingnya, dan semakin padat, semakin kuat kelengkungan.

Banyak teori alternatif graviti, berjumlah ratusan, berbeza daripada GTR secara terperinci, tetapi mengekalkan perkara utama - idea kelengkungan ruang-masa. Dan jika ruang melengkung, maka mengapa ia tidak mengambil, sebagai contoh, bentuk paip, kawasan litar pintas yang dipisahkan oleh ratusan ribu tahun cahaya, atau, katakan, era yang jauh antara satu sama lain - selepas semua, kita bercakap bukan hanya tentang ruang, tetapi tentang ruang-masa?

Ingat, dari Strugatskys (yang, dengan cara itu, juga menggunakan pengangkutan sifar): "Saya tidak nampak sama sekali mengapa bangsawan tidak melakukannya ..." - baik, katakan, tidak terbang ke ke-32 abad?...

Lubang cacing atau lubang hitam?

Pemikiran tentang kelengkungan ruang-masa kita yang begitu kuat timbul sejurus selepas kemunculan Relativiti Am - sudah pada tahun 1916, ahli fizik Austria L. Flamm membincangkan kemungkinan kewujudan geometri spatial dalam bentuk sejenis lubang yang menghubungkan dua dunia. . Pada tahun 1935, A. Einstein dan ahli matematik N. Rosen menarik perhatian kepada fakta bahawa penyelesaian paling mudah bagi persamaan relativiti am, yang menggambarkan sumber terpencil, neutral atau bercas elektrik bagi medan graviti, mempunyai struktur spatial "jambatan", hampir lancar menghubungkan dua alam semesta - dua serupa, hampir rata, ruang-masa.

Struktur spatial jenis ini kemudiannya menerima nama "lubang cacing" (terjemahan yang agak longgar dari perkataan Inggeris "lubang cacing").

Einstein dan Rosen juga mempertimbangkan kemungkinan menggunakan "jambatan" sedemikian untuk menggambarkan zarah asas. Sebenarnya, zarah dalam kes ini adalah pembentukan spatial semata-mata, jadi tidak perlu memodelkan sumber jisim atau cas secara khusus, dan dengan dimensi mikroskopik lubang cacing, pemerhati luar, jauh yang terletak di salah satu ruang melihat hanya sumber titik dengan jisim dan cas tertentu.

Garis daya elektrik memasuki lubang dari satu sisi dan keluar dari sisi yang lain, tanpa bermula atau berakhir di mana-mana.

Dalam kata-kata ahli fizik Amerika J. Wheeler, hasilnya adalah "jisim tanpa jisim, cas tanpa cas." Dan dalam kes ini, sama sekali tidak perlu untuk menganggap bahawa jambatan itu menghubungkan dua alam semesta yang berbeza - tidak lebih buruk lagi adalah andaian bahawa kedua-dua "mulut" lubang cacing keluar ke alam semesta yang sama, tetapi pada titik yang berbeza dan pada masa yang berbeza - sesuatu seperti "pegangan" berongga yang dijahit ke dunia yang biasa dan hampir rata.

Satu mulut, di mana garis medan masuk, boleh dilihat sebagai cas negatif (contohnya, elektron), yang lain, dari mana ia keluar, sebagai cas positif (positron), dan jisim akan sama pada kedua-duanya. sisi.

Walaupun gambar sedemikian menarik, ia (atas banyak sebab) tidak berakar dalam fizik zarah asas. Sukar untuk mengaitkan sifat kuantum kepada "jambatan" Einstein-Rosen, dan tanpanya tiada apa-apa yang boleh dilakukan dalam mikrokosmos.

Untuk nilai jisim dan caj zarah yang diketahui (elektron atau proton), jambatan Einstein-Rosen tidak terbentuk sama sekali, penyelesaian "elektrik" meramalkan apa yang dipanggil "telanjang" singulariti - titik di mana kelengkungan ruang dan medan elektrik menjadi tidak terhingga. Konsep ruang-masa, walaupun melengkung, kehilangan maknanya pada titik sedemikian, kerana mustahil untuk menyelesaikan persamaan dengan sebutan tak terhingga. Relativiti am itu sendiri dengan jelas menyatakan di mana sebenarnya ia berhenti berfungsi. Marilah kita ingat kata-kata di atas: "bersambung dengan cara yang hampir lancar...". "Hampir" ini merujuk kepada kecacatan utama "jambatan" Einstein-Rosen - pelanggaran kelancaran di tempat paling sempit "jambatan", di leher.

Dan pelanggaran ini, mesti dikatakan, sangat tidak remeh: pada leher sedemikian, dari sudut pandangan pemerhati jauh, masa terhenti...

Menurut konsep moden, apa yang dianggap oleh Einstein dan Rosen sebagai leher (iaitu, titik paling sempit "jambatan") sebenarnya tidak lebih daripada ufuk peristiwa lubang hitam (neutral atau bercas).

Lebih-lebih lagi, dari sisi berlainan zarah atau sinar "jambatan" jatuh pada "bahagian" ufuk yang berbeza, dan di antara, secara relatifnya, bahagian kanan dan kiri ufuk terdapat kawasan bukan statik khas, tanpa melintasinya. adalah mustahil untuk melalui lubang.

Bagi pemerhati jauh, kapal angkasa yang menghampiri ufuk lubang hitam yang cukup besar (berbanding kapal) nampaknya membeku selama-lamanya, dan isyarat daripadanya semakin jarang tiba. Sebaliknya, mengikut jam kapal, ufuk dicapai dalam masa yang terhad.

Setelah melepasi ufuk, kapal (zarah atau sinar cahaya) tidak lama lagi pasti akan mengalami singulariti - di mana kelengkungan menjadi tidak terhingga dan di mana (masih dalam perjalanan) mana-mana badan yang dipanjangkan pasti akan dihancurkan dan terkoyak.

Ini adalah realiti keras kerja dalaman lubang hitam. Penyelesaian Schwarzschild dan Reisner-Nordström, yang menggambarkan lubang hitam neutral simetri sfera dan bercas elektrik, diperolehi pada 1916-1917, tetapi ahli fizik memahami sepenuhnya geometri kompleks ruang ini hanya pada permulaan 1950-an-1960-an. Pada masa itu, John Archibald Wheeler, yang terkenal dengan kerjanya dalam fizik nuklear dan teori graviti, mencadangkan istilah "lubang hitam" dan "lubang cacing."

Ternyata, terdapat lubang cacing di ruang Schwarzschild dan Reisner-Nordström. Dari sudut pandangan pemerhati yang jauh, mereka tidak dapat dilihat sepenuhnya, seperti lubang hitam itu sendiri, dan sama abadi. Tetapi bagi pengembara yang berani menembusi di luar ufuk, lubang itu runtuh dengan cepat sehinggakan kapal, mahupun zarah besar, mahupun sinar cahaya tidak dapat terbang melaluinya.

Untuk memintas ketunggalan dan menembusi "ke cahaya Tuhan" - ke mulut lubang yang lain, perlu bergerak lebih cepat daripada cahaya. Dan ahli fizik hari ini percaya bahawa kelajuan superluminal pergerakan jirim dan tenaga adalah mustahil pada dasarnya.

Lubang cacing dan gelung masa

Jadi, lubang hitam Schwarzschild boleh dianggap sebagai lubang cacing yang tidak dapat ditembusi. Lubang hitam Reisner-Nordström lebih kompleks, tetapi juga tidak boleh dilalui.

Walau bagaimanapun, tidaklah begitu sukar untuk mencipta dan menerangkan lubang cacing empat dimensi yang boleh dilalui dengan memilih jenis metrik yang dikehendaki (metrik, atau tensor metrik, ialah satu set kuantiti dengan bantuan jarak empat dimensi-selang antara titik- peristiwa dikira, yang mencirikan sepenuhnya geometri ruang-masa, dan medan graviti). Lubang cacing yang boleh dilalui, secara amnya, adalah lebih mudah dari segi geometri daripada lubang hitam: tidak sepatutnya ada sebarang ufuk yang membawa kepada malapetaka dengan peredaran masa.

Masa pada titik yang berbeza, sudah tentu, boleh bergerak pada kadar yang berbeza - tetapi ia tidak sepatutnya mempercepat atau berhenti tanpa henti.

Harus dikatakan bahawa pelbagai lubang hitam dan lubang cacing adalah objek mikro yang sangat menarik yang timbul dengan sendirinya, seperti turun naik kuantum medan graviti (pada panjang urutan 10-33 cm), di mana, menurut anggaran sedia ada, konsep ruang masa yang klasik dan lancar tidak lagi terpakai.

Pada skala sedemikian, harus ada sesuatu yang serupa dengan air atau buih sabun dalam aliran bergelora, sentiasa "bernafas" disebabkan oleh pembentukan dan keruntuhan buih kecil. Daripada ruang kosong yang tenang, kami mempunyai lubang hitam mini dan lubang cacing konfigurasi yang paling pelik dan berjalin muncul dan hilang dengan pantas. Saiznya tidak dapat dibayangkan kecil - ia adalah berkali-kali lebih kecil daripada nukleus atom kerana nukleus ini lebih kecil daripada planet Bumi. Tiada penerangan ketat tentang buih ruang-masa lagi, memandangkan teori kuantum graviti yang konsisten belum lagi dicipta, tetapi secara umum gambaran yang diterangkan mengikut prinsip asas teori fizik dan tidak mungkin berubah.

Walau bagaimanapun, dari sudut pandangan perjalanan antara bintang dan intertemporal, lubang cacing dengan saiz yang sama sekali berbeza diperlukan: "Saya ingin" untuk kapal angkasa bersaiz munasabah atau sekurang-kurangnya tangki untuk melalui leher tanpa kerosakan (tanpa itu ia akan menjadi tidak selesa di kalangan tyrannosaur, bukan?).

Oleh itu, pertama kita perlu mendapatkan penyelesaian kepada persamaan graviti dalam bentuk lubang cacing yang boleh dilalui dimensi makroskopik. Dan jika kita mengandaikan bahawa lubang sedemikian telah muncul, dan ruang masa yang selebihnya kekal hampir rata, maka, pertimbangkan, semuanya ada di sana - lubang itu boleh menjadi mesin masa, dan terowong intergalaksi, dan juga pemecut.

Tidak kira di mana dan bila salah satu mulut lubang cacing terletak, yang kedua boleh muncul di mana-mana di angkasa dan pada bila-bila masa - pada masa lalu atau pada masa hadapan.

Di samping itu, mulut boleh bergerak pada sebarang kelajuan (dalam kelajuan ringan) berhubung dengan badan di sekeliling - ini tidak akan mengganggu jalan keluar dari lubang ke ruang Minkowski (hampir) rata.

Ia diketahui mempunyai simetri luar biasa dan kelihatan sama pada semua titiknya, dalam semua arah dan dalam mana-mana sistem inersia, tidak kira apa kelajuan ia bergerak.

Tetapi, sebaliknya, setelah mengandaikan kewujudan mesin masa, kita segera berhadapan dengan "sejambak" paradoks seperti - terbang ke masa lalu dan "membunuh datuk dengan penyodok" sebelum datuk boleh menjadi bapa. Akal sehat yang normal menentukan bahawa ini, kemungkinan besar, tidak boleh berlaku. Dan jika teori fizikal mendakwa menggambarkan realiti, ia mesti mengandungi mekanisme yang melarang pembentukan "gelung masa" sedemikian, atau sekurang-kurangnya menjadikan pembentukannya amat sukar.

GTR, tanpa ragu-ragu, mendakwa menggambarkan realiti. Ia menemui banyak penyelesaian yang menerangkan ruang dengan gelung masa tertutup, tetapi mereka, sebagai peraturan, atas satu sebab atau yang lain dianggap sama ada tidak realistik atau, boleh dikatakan, "tidak berbahaya."

Oleh itu, penyelesaian yang sangat menarik untuk persamaan Einstein ditunjukkan oleh ahli matematik Austria K. Gödel: ini adalah alam semesta pegun homogen, berputar secara keseluruhan. Ia mengandungi trajektori tertutup, mengembara di mana anda boleh kembali bukan sahaja ke titik permulaan dalam ruang, tetapi juga ke titik permulaan dalam masa. Walau bagaimanapun, pengiraan menunjukkan bahawa takat masa minimum gelung sedemikian jauh lebih besar daripada kewujudan Alam Semesta.

Lubang cacing yang boleh dilalui, dianggap sebagai "jambatan" antara alam semesta yang berbeza, adalah sementara (seperti yang telah kita katakan) untuk mengandaikan bahawa kedua-dua mulut terbuka ke alam semesta yang sama, apabila gelung timbul serta-merta. Apa kemudian, dari sudut pandangan relativiti am, menghalang pembentukannya - sekurang-kurangnya pada skala makroskopik dan kosmik?

Jawapannya mudah: struktur persamaan Einstein. Di sebelah kiri mereka terdapat kuantiti yang mencirikan geometri ruang-masa, dan di sebelah kanan terdapat apa yang dipanggil tensor momentum tenaga, yang mengandungi maklumat tentang ketumpatan tenaga bahan dan pelbagai medan, tentang tekanan mereka dalam arah yang berbeza, tentang pengedarannya di angkasa dan tentang keadaan gerakan.

Seseorang boleh "membaca" persamaan Einstein dari kanan ke kiri, dengan mengatakan bahawa dengan bantuan mereka perkara "memberitahu" ruang bagaimana untuk membengkok. Tetapi ia juga mungkin - dari kiri ke kanan, maka tafsiran akan berbeza: geometri menentukan sifat jirim yang boleh memberikannya, geometri, dengan kewujudan.

Jadi, jika kita memerlukan geometri lubang cacing, mari kita gantikannya ke dalam persamaan Einstein, menganalisisnya dan mengetahui jenis bahan yang diperlukan. Ternyata ia sangat pelik dan tidak pernah berlaku sebelum ini; Oleh itu, untuk mencipta lubang cacing yang paling mudah (simetri sfera), adalah perlu bahawa ketumpatan tenaga dan tekanan dalam arah jejari menambah sehingga nilai negatif. Perlukah saya katakan bahawa untuk jenis jirim biasa (serta banyak medan fizikal yang diketahui) kedua-dua kuantiti ini adalah positif?..

Alam semula jadi, seperti yang kita lihat, sememangnya meletakkan halangan yang serius kepada kemunculan lubang cacing. Tetapi begitulah keadaan manusia, dan saintis tidak terkecuali: jika halangan wujud, akan sentiasa ada orang yang ingin mengatasinya...

Kerja ahli teori yang berminat dengan lubang cacing boleh dibahagikan kepada dua arah yang saling melengkapi. Yang pertama, dengan mengandaikan kewujudan lubang cacing, mempertimbangkan akibat yang terhasil, yang kedua cuba menentukan bagaimana dan dari apa lubang cacing boleh dibina, dalam keadaan apa ia muncul atau boleh muncul.

Dalam kerja-kerja arah pertama, sebagai contoh, soalan sedemikian dibincangkan.

Katakan kita mempunyai lubang cacing yang boleh kita gunakan, yang boleh kita lalui dalam masa beberapa saat, dan biarkan dua mulut berbentuk corong "A" dan "B" terletak berdekatan antara satu sama lain di angkasa. Adakah mungkin untuk menjadikan lubang sedemikian menjadi mesin masa?

Ahli fizik Amerika Kip Thorne dan rakan-rakannya menunjukkan cara melakukan ini: ideanya adalah untuk meninggalkan salah satu mulut, "A", di tempatnya, dan yang lain, "B" (yang sepatutnya berkelakuan seperti badan besar biasa), mempercepatkan ke kelajuan setanding dengan kelajuan cahaya, dan kemudian kembali dan perlahan di sebelah "A". Kemudian, disebabkan oleh kesan STR (masa perlahan pada badan yang bergerak berbanding dengan badan pegun), lebih sedikit masa yang akan berlalu untuk mulut "B" daripada untuk mulut "A". Lebih-lebih lagi, lebih besar kelajuan dan tempoh perjalanan mulut "B", lebih besar perbezaan masa di antara mereka.

Ini, sebenarnya, "paradoks kembar" yang sama, diketahui oleh saintis: kembar yang pulang dari penerbangan ke bintang ternyata lebih muda daripada saudara lelakinya yang tinggal di rumah... Biarkan perbezaan masa antara mulut menjadi, sebagai contoh, enam bulan.

Kemudian, duduk berhampiran mulut "A" pada pertengahan musim sejuk, kita akan melihat melalui lubang cacing gambaran terang musim panas yang lalu dan - sebenarnya, kita akan kembali ke musim panas ini, melalui lubang itu. Kemudian kita akan mendekati corong "A" sekali lagi (ia, seperti yang kita bersetuju, berada di suatu tempat yang berdekatan), menyelam ke dalam lubang itu sekali lagi dan melompat terus ke salji tahun lepas. Dan seterusnya seberapa banyak yang anda suka. Bergerak ke arah yang bertentangan - menyelam ke dalam corong "B" - mari melompat enam bulan ke masa hadapan...

Oleh itu, setelah membuat manipulasi tunggal dengan salah satu mulut, kami mendapat mesin masa yang boleh "digunakan" secara berterusan (dengan mengandaikan, sudah tentu, lubang itu stabil atau kami dapat mengekalkan "kebolehoperasian"nya).

Kerja-kerja arah kedua lebih banyak dan, mungkin, lebih menarik. Arah ini termasuk carian untuk model lubang cacing tertentu dan kajian sifat khusus mereka, yang, secara umum, menentukan perkara yang boleh dilakukan dengan lubang ini dan cara menggunakannya.

Exomatter dan tenaga gelap

Sifat eksotik jirim yang mesti dimiliki oleh bahan binaan untuk lubang cacing, ternyata, boleh direalisasikan melalui apa yang dipanggil polarisasi vakum medan kuantum.

Kesimpulan ini baru-baru ini dicapai oleh ahli fizik Rusia Arkady Popov dan Sergei Sushkov dari Kazan (bersama-sama dengan David Hochberg dari Sepanyol) dan Sergei Krasnikov dari Balai Cerap Pulkovo. Dan dalam kes ini, vakum bukanlah kekosongan sama sekali, tetapi keadaan kuantum dengan tenaga paling rendah - medan tanpa zarah sebenar. Sepasang zarah "maya" sentiasa muncul di dalamnya, yang sekali lagi hilang sebelum ia dapat dikesan oleh instrumen, tetapi meninggalkan kesan yang sangat nyata dalam bentuk beberapa tensor momentum tenaga dengan sifat luar biasa.

Dan walaupun sifat kuantum jirim menampakkan diri terutamanya dalam mikrokosmos, lubang cacing yang mereka hasilkan (dalam keadaan tertentu) boleh mencapai saiz yang sangat baik. Ngomong-ngomong, salah satu artikel S. Krasnikov mempunyai tajuk "menakutkan" - "Ancaman Lubang Cacing." Perkara yang paling menarik dalam perbincangan teori semata-mata ini ialah pemerhatian astronomi sebenar dalam beberapa tahun kebelakangan ini nampaknya sangat menjejaskan kedudukan penentang kemungkinan wujudnya lubang cacing.

Ahli astrofizik, mengkaji statistik letupan supernova dalam galaksi berbilion tahun cahaya dari kita, telah membuat kesimpulan bahawa Alam Semesta kita bukan sahaja mengembang, tetapi berselerak pada kelajuan yang semakin meningkat, iaitu dengan pecutan. Lebih-lebih lagi, dari masa ke masa pecutan ini semakin meningkat. Ini dibuktikan dengan cukup yakin dengan pemerhatian terkini yang dijalankan ke atas teleskop angkasa lepas. Nah, sekarang adalah masa untuk mengingati hubungan antara jirim dan geometri dalam Relativiti Am: sifat pengembangan Alam Semesta berkait rapat dengan persamaan keadaan jirim, dengan kata lain, dengan hubungan antara ketumpatan dan tekanannya. Sekiranya perkara itu biasa (dengan ketumpatan dan tekanan positif), maka ketumpatan itu sendiri jatuh dari masa ke masa, dan pengembangan menjadi perlahan.

Jika tekanan adalah negatif dan sama dalam magnitud, tetapi bertentangan dalam tanda dengan ketumpatan tenaga (maka jumlah mereka = 0), maka ketumpatan ini adalah malar dalam masa dan ruang - ini adalah apa yang dipanggil pemalar kosmologi, yang membawa kepada pengembangan dengan pecutan berterusan.

Tetapi untuk pecutan meningkat dari semasa ke semasa, dan ini tidak mencukupi, jumlah tekanan dan ketumpatan tenaga mestilah negatif. Tiada siapa yang pernah memerhatikan perkara sedemikian, tetapi tingkah laku bahagian Alam Semesta yang kelihatan seolah-olah menandakan kehadirannya. Pengiraan menunjukkan bahawa jirim yang aneh dan tidak kelihatan (dipanggil "tenaga gelap") pada zaman sekarang sepatutnya kira-kira 70%, dan perkadaran ini sentiasa meningkat (tidak seperti jirim biasa, yang kehilangan ketumpatan dengan peningkatan jumlah, tenaga gelap berkelakuan paradoks - Alam Semesta mengembang, dan ketumpatannya semakin meningkat). Tetapi (dan kita telah membincangkan perkara ini) ia adalah bahan eksotik yang merupakan "bahan binaan" yang paling sesuai untuk pembentukan lubang cacing.

Sangat menggoda untuk berkhayal: lambat laun tenaga gelap akan ditemui, saintis dan ahli teknologi akan belajar untuk memekatkannya dan membina lubang cacing, dan kemudian tidak lama lagi "impian menjadi kenyataan" - tentang mesin masa dan terowong yang menuju ke bintang ...

Benar, anggaran ketumpatan tenaga gelap di Alam Semesta, yang memastikan pengembangan dipercepatkannya, agak mengecewakan: jika tenaga gelap diagihkan sama rata, hasilnya adalah nilai yang sama sekali tidak penting - kira-kira 10-29 g/cm3. Untuk bahan biasa, ketumpatan ini sepadan dengan 10 atom hidrogen setiap 1 m3. Malah gas antara bintang adalah beberapa kali lebih tumpat. Jadi jika laluan untuk mencipta mesin masa ini boleh menjadi nyata, ia tidak akan menjadi sangat, tidak lama lagi.

Perlu lubang donat

Setakat ini kita bercakap tentang lubang cacing berbentuk terowong dengan leher licin. Tetapi GTR juga meramalkan jenis lubang cacing yang lain - dan pada dasarnya mereka tidak memerlukan sebarang bahan teragih sama sekali. Terdapat keseluruhan kelas penyelesaian kepada persamaan Einstein, di mana ruang-masa empat dimensi, rata jauh dari sumber medan, wujud seolah-olah dalam dua salinan (atau helaian), dan satu-satunya perkara yang biasa bagi kedua-duanya adalah sesuatu yang tertentu. cincin nipis (sumber medan) dan cakera, cincin ini terhad.

Cincin ini mempunyai sifat yang benar-benar ajaib: anda boleh "bersiar-siar" di sekelilingnya selama yang anda suka, kekal dalam dunia "anda", tetapi jika anda melaluinya, anda akan mendapati diri anda berada di dunia yang sama sekali berbeza, walaupun serupa dengan " milik kamu.” Dan untuk kembali semula, anda perlu melalui gelanggang sekali lagi (dan dari mana-mana pihak, tidak semestinya dari mana anda baru pergi).

Cincin itu sendiri adalah tunggal - kelengkungan ruang-masa padanya pergi ke infiniti, tetapi semua titik di dalamnya adalah normal sepenuhnya, dan badan yang bergerak ke sana tidak mengalami sebarang kesan bencana.

Adalah menarik bahawa terdapat banyak penyelesaian sedemikian - kedua-dua neutral, dan dengan cas elektrik, dan dengan putaran, dan tanpa itu. Ini, khususnya, adalah penyelesaian terkenal warga New Zealand R. Kerr untuk lubang hitam berputar. Ia secara paling realistik menggambarkan lubang hitam skala bintang dan galaksi (kewujudan yang kebanyakan ahli astrofizik tidak lagi meragui), kerana hampir semua jasad angkasa mengalami putaran, dan semasa pemampatan putaran hanya memecut, terutamanya semasa runtuh ke dalam lubang hitam.

Jadi, ternyata ia adalah lubang hitam berputar yang merupakan calon "langsung" untuk "mesin masa"? Walau bagaimanapun, lubang hitam yang terbentuk dalam sistem bintang dikelilingi dan diisi dengan gas panas dan sinaran yang keras dan mematikan. Sebagai tambahan kepada bantahan praktikal semata-mata ini, terdapat juga bantahan asas yang berkaitan dengan kesukaran untuk berpindah dari bawah ufuk peristiwa ke "lembaran" ruang masa yang baharu. Tetapi ini tidak patut dibincangkan dengan lebih terperinci, kerana menurut relativiti umum dan banyak generalisasinya, lubang cacing dengan cincin tunggal boleh wujud tanpa sebarang ufuk.

Oleh itu, terdapat sekurang-kurangnya dua kemungkinan teori untuk kewujudan lubang cacing yang menghubungkan dunia yang berbeza: lubang cacing boleh menjadi licin dan terdiri daripada bahan eksotik, atau ia boleh timbul kerana ketunggalan sementara masih boleh dilalui.

Ruang dan rentetan

Cincin tunggal nipis menyerupai objek luar biasa lain yang diramalkan oleh fizik moden - rentetan kosmik, yang terbentuk (mengikut beberapa teori) di Alam Semesta awal apabila jirim superdense menyejukkan dan mengubah keadaannya.

Mereka benar-benar menyerupai rentetan, hanya berat luar biasa - berbilion-bilion tan per sentimeter panjang dengan ketebalan pecahan mikron. Dan, seperti yang ditunjukkan oleh Richard Gott Amerika dan orang Perancis Gerard Clement, dari beberapa rentetan yang bergerak relatif antara satu sama lain pada kelajuan tinggi, adalah mungkin untuk mencipta struktur yang mengandungi gelung sementara. Iaitu, dengan bergerak dengan cara tertentu dalam medan graviti rentetan ini, anda boleh kembali ke titik permulaan sebelum anda meninggalkannya.

Ahli astronomi telah lama mencari objek angkasa seperti ini, dan hari ini sudah ada satu calon "baik" - objek CSL-1. Ini adalah dua galaksi yang menghairankan serupa, yang pada hakikatnya mungkin satu, hanya bercabang dua disebabkan oleh kesan kanta graviti. Selain itu, dalam kes ini, kanta graviti bukan sfera, tetapi silinder, menyerupai benang berat nipis yang panjang.

Adakah dimensi kelima akan membantu?

Sekiranya ruang-masa mengandungi lebih daripada empat dimensi, seni bina lubang cacing memperoleh kemungkinan baharu yang tidak diketahui sebelum ini.

Oleh itu, dalam beberapa tahun kebelakangan ini konsep "dunia brane" telah mendapat populariti. Ia mengandaikan bahawa semua jirim yang boleh diperhatikan terletak pada permukaan empat dimensi (dilambangkan dengan istilah "brane" - perkataan terpotong untuk "membran"), dan dalam isipadu lima atau enam dimensi di sekeliling tidak ada apa-apa kecuali medan graviti. Medan graviti pada bran itu sendiri (dan ini adalah satu-satunya yang kita perhatikan) mematuhi persamaan Einstein yang diubah suai, dan ia mengandungi sumbangan daripada geometri isipadu sekeliling.

Jadi, sumbangan ini boleh memainkan peranan bahan eksotik yang menghasilkan lubang cacing. Burrows boleh dari sebarang saiz dan pada masa yang sama tidak mempunyai graviti sendiri.

Ini, tentu saja, tidak meletihkan semua jenis "reka bentuk" lubang cacing, dan kesimpulan umum adalah bahawa walaupun semua sifat luar biasa mereka dan walaupun semua kesukaran asas, termasuk falsafah, sifat yang boleh mereka pimpin, kemungkinan kewujudan mereka patut dilayan dengan penuh kesungguhan dan perhatian yang sewajarnya.

Sebagai contoh, tidak boleh diketepikan bahawa lubang besar wujud dalam ruang antara bintang atau antara galaksi, jika hanya kerana kepekatan tenaga yang sangat gelap itu yang mempercepatkan pengembangan Alam Semesta.

Tidak ada jawapan yang jelas untuk soalan-soalan itu - bagaimana rupa mereka kepada pemerhati duniawi dan sama ada terdapat cara untuk mengesannya. Tidak seperti lubang hitam, lubang cacing mungkin tidak mempunyai sebarang medan menarik yang ketara (tolakan juga mungkin), dan oleh itu, seseorang tidak seharusnya mengharapkan kepekatan ketara bintang atau gas antara bintang dan habuk di sekitar mereka.

Tetapi dengan mengandaikan bahawa mereka boleh "litar pintas" kawasan atau zaman yang jauh antara satu sama lain, melepasi sinaran peneraju melalui diri mereka sendiri, agak mungkin untuk menjangkakan bahawa beberapa galaksi jauh akan kelihatan sangat dekat.

Disebabkan oleh pengembangan Alam Semesta, semakin jauh galaksi, semakin besar anjakan spektrum (ke arah merah) sinarannya datang kepada kita. Tetapi apabila melihat melalui lubang cacing, mungkin tidak ada anjakan merah. Atau ia akan menjadi, tetapi sesuatu yang lain. Sesetengah objek sedemikian boleh diperhatikan secara serentak dalam dua cara - melalui lubang atau dengan cara "biasa", "melepasi lubang".

Oleh itu, tanda lubang cacing kosmik mungkin seperti berikut: pemerhatian dua objek dengan sifat yang sangat serupa, tetapi pada jarak ketara yang berbeza dan pada anjakan merah yang berbeza.

Sekiranya lubang cacing masih ditemui (atau dibina), bidang falsafah yang berkaitan dengan tafsiran sains akan menghadapi tugas baru dan, mesti dikatakan, tugas yang sangat sukar. Dan untuk semua yang kelihatan tidak masuk akal gelung masa dan kerumitan masalah yang berkaitan dengan kausalitas, bidang sains ini, kemungkinan besar, entah bagaimana akan menyelesaikan semuanya lambat laun. Sama seperti saya pernah "mengatasi" masalah konsep mekanik kuantum dan teori relativiti Einstein...

Kirill Bronnikov, Doktor Sains Fizikal dan Matematik

21:11 09/11/2018

👁 1 719

Teks ini mewakili versi ketiga buku saya tentang lubang cacing dan. Saya cuba menjadikannya mudah difahami oleh pembaca seluas mungkin. Memahami bahan tidak memerlukan pendidikan khas daripada pembaca idea yang paling umum dari kursus sekolah menengah dan rasa ingin tahu kognitif akan cukup. Teks tidak mengandungi formula dan tidak mengandungi konsep yang kompleks. Untuk membuat perkara lebih mudah difahami, saya telah cuba menggunakan ilustrasi penerangan jika boleh. Versi ini telah ditambah dengan bahagian dan ilustrasi baharu. Pembetulan, penjelasan dan penjelasan juga dibuat kepada teks. Jika mana-mana bahagian buku kelihatan membosankan atau tidak dapat difahami oleh pembaca, maka ia boleh dilangkau semasa membaca tanpa banyak merosakkan pemahaman.

Apa yang biasa dipanggil "lubang cacing" dalam astrofizik

Dalam beberapa tahun kebelakangan ini, banyak laporan telah muncul di media mengenai penemuan oleh saintis objek hipotesis tertentu yang dipanggil "lubang cacing." Lebih-lebih lagi, terdapat laporan yang tidak masuk akal mengenai pengesanan pemerhatian objek tersebut. Saya juga membaca dalam tabloid tentang penggunaan praktikal "lubang cacing" tertentu. Malangnya, kebanyakan laporan ini sangat jauh dari kebenaran, malah konsep "lubang cacing" sedemikian sering tidak mempunyai persamaan dengan apa yang biasa dipanggil "lubang cacing" dalam astrofizik.

Semua ini mendorong saya untuk menulis pembentangan popular (dan pada masa yang sama boleh dipercayai) mengenai teori "lubang cacing" dalam astrofizik. Tetapi perkara pertama dahulu.

Pertama, sedikit sejarah:

Teori lubang cacing berasaskan sains berasal dari astrofizik pada tahun 1935 dengan kerja perintis Einstein dan Rosen. Tetapi dalam karya perintis itu, "lubang cacing" dipanggil oleh pengarang sebagai "jambatan" antara bahagian-bahagian yang berlainan di Alam Semesta (istilah Inggeris ialah "jambatan"). Untuk masa yang lama, kerja ini tidak menimbulkan banyak minat di kalangan ahli astrofizik.

Tetapi pada 90-an abad yang lalu, minat terhadap objek tersebut mula kembali. Pertama sekali, kembalinya minat dikaitkan dengan penemuan dalam kosmologi, tetapi saya akan memberitahu anda mengapa dan apa hubungannya sedikit kemudian.

Istilah bahasa Inggeris yang telah berakar kepada "lubang cacing" sejak tahun 90-an telah menjadi "lubang cacing," tetapi yang pertama mencadangkan istilah ini pada tahun 1957 ialah ahli astrofizik Amerika Mizner dan Wheeler (ini adalah Wheeler yang sama yang dianggap sebagai "bapa ” bom hidrogen Amerika). "lubang cacing" diterjemahkan ke dalam bahasa Rusia sebagai "lubang cacing." Ramai ahli astrofizik berbahasa Rusia tidak menyukai istilah ini, dan pada tahun 2004 ia telah memutuskan untuk mengadakan undian pada pelbagai terma yang dicadangkan untuk objek tersebut. Antara istilah yang dicadangkan ialah: "lubang cacing", "lubang cacing", "lubang cacing", "jambatan", "lubang cacing", "terowong", dll. Ahli astrofizik berbahasa Rusia yang mempunyai penerbitan saintifik mengenai topik ini (termasuk saya) mengambil bahagian dalam pengundian. Hasil daripada undian ini, istilah "lubang cacing" menang, dan seterusnya saya akan menulis istilah ini tanpa petikan.

1. Jadi apa yang biasa dipanggil lubang cacing?

Dalam astrofizik, lubang cacing mempunyai definisi matematik yang jelas, tetapi di sini (kerana kerumitannya) saya tidak akan memberikannya, dan untuk pembaca yang tidak bersedia saya akan cuba memberikan definisi dalam kata-kata yang mudah.

Anda boleh memberikan takrifan yang berbeza kepada lubang cacing, tetapi perkara biasa kepada semua definisi ialah sifat lubang cacing mesti menghubungkan dua kawasan ruang yang tidak melengkung. Persimpangan itu dipanggil lubang cacing, dan bahagian tengahnya dipanggil leher lubang cacing. Ruang berhampiran leher lubang cacing agak kuat melengkung. Konsep "tidak melengkung" atau "melengkung" memerlukan penjelasan terperinci di sini. Tetapi saya tidak akan menjelaskan perkara ini sekarang, dan saya meminta pembaca untuk bersabar sehingga bahagian seterusnya, di mana saya akan menerangkan intipati konsep ini.

Lubang cacing boleh menghubungkan sama ada dua alam semesta yang berbeza, atau alam semesta yang sama di bahagian yang berbeza. Dalam kes kedua, jarak melalui lubang cacing (antara pintu masuknya) mungkin lebih pendek daripada jarak antara pintu masuk yang diukur dari luar (walaupun ini tidak diperlukan sama sekali).

Selanjutnya, saya akan menggunakan perkataan "alam semesta" (dengan huruf kecil) untuk merujuk kepada bahagian ruang-masa yang dihadkan oleh pintu masuk ke lubang cacing dan lubang hitam, dan perkataan "Alam Semesta" (dengan huruf besar) akan bermakna semua ruang-masa, bukan sesuatu yang terhad.

Tegasnya, konsep masa dan jarak dalam ruang-masa melengkung tidak lagi menjadi nilai mutlak, i.e. kerana kita secara tidak sedar sentiasa terbiasa menganggap mereka. Tetapi saya memberikan konsep ini makna fizikal sepenuhnya: kita bercakap tentang masa yang sesuai, diukur oleh pemerhati yang bergerak bebas (tanpa roket atau mana-mana enjin lain) hampir pada kelajuan cahaya (ahli teori biasanya memanggilnya pemerhati ultra-relativistik).

Jelas sekali, secara praktikalnya mustahil untuk mencipta pemerhati seperti itu secara teknikal, tetapi bertindak mengikut semangat Einstein, kita boleh membayangkan eksperimen pemikiran di mana pemerhati melanakan foton (atau zarah ultra-relativistik lain) dan bergerak di atasnya sepanjang trajektori terpendek. (seperti Baron Munchausen pada nukleus).

Di sini perlu diingat bahawa foton bergerak di sepanjang laluan terpendek mengikut definisi laluan sedemikian dipanggil garis geodesik sifar dalam teori relativiti umum. Dalam ruang biasa yang tidak melengkung, dua titik hanya boleh disambungkan dengan satu garis geodesik sifar. Dalam kes lubang cacing yang menghubungkan pintu masuk di alam semesta yang sama, terdapat sekurang-kurangnya dua laluan sedemikian untuk foton (dan kedua-duanya adalah terpendek, tetapi tidak sama), dan satu daripada laluan ini melalui lubang cacing, dan yang lain tidak.

Nah, nampaknya saya memberikan definisi ringkas untuk lubang cacing dalam kata-kata manusia yang mudah (tanpa menggunakan matematik). Walau bagaimanapun, perlu dinyatakan bahawa lubang cacing di mana cahaya dan bahan lain boleh melalui kedua-dua arah dipanggil lubang cacing boleh dilalui (mulai sekarang saya hanya akan memanggilnya lubang cacing). Berdasarkan perkataan "boleh dilalui," timbul persoalan: adakah terdapat lubang cacing yang tidak boleh dilalui? Ya saya ada. Ini adalah objek yang secara luaran (pada setiap input) adalah seperti lubang hitam, tetapi di dalam lubang hitam itu tidak ada singulariti (dalam fizik, singulariti ialah ketumpatan tak terhingga jirim yang mengoyak dan memusnahkan mana-mana jirim lain yang jatuh ke dalamnya. ia). Lebih-lebih lagi, sifat singulariti adalah wajib untuk lubang hitam biasa. Dan lubang hitam itu sendiri ditentukan oleh kehadiran permukaan (sfera), dari mana cahaya pun tidak dapat melarikan diri. Permukaan ini dipanggil horizon lubang hitam (atau horizon peristiwa).

Oleh itu, jirim boleh masuk ke dalam lubang cacing yang tidak dapat ditembusi, tetapi tidak boleh meninggalkannya (sangat serupa dengan sifat lubang hitam). Selain itu, mungkin juga terdapat lubang cacing separa boleh dilalui, di mana jirim atau cahaya hanya boleh melalui lubang cacing dalam satu arah, tetapi tidak boleh melalui yang lain.

2. Terowong kelengkungan? Kelengkungan apa?

Pada pandangan pertama, mencipta terowong lubang cacing dari ruang melengkung kelihatan agak menarik. Tetapi apabila anda memikirkannya, anda mula membuat kesimpulan yang tidak masuk akal.
Jika anda berada di dalam terowong ini, apakah dinding yang boleh menghalang anda daripada melarikan diri daripadanya ke arah melintang?

Dan dinding ini diperbuat daripada apa?

Bolehkah ruang kosong benar-benar menghalang kita daripada melaluinya?
Atau adakah ia tidak kosong?

Untuk memahami perkara ini (saya tidak mencadangkan untuk membayangkannya), mari kita pertimbangkan ruang yang tidak melengkung oleh graviti. Biarkan pembaca menganggap bahawa ini adalah ruang biasa yang dia selalu biasa berurusan dan di mana dia tinggal. Dalam apa yang berikut saya akan memanggil ruang yang rata.

Rajah 1. (lukisan asal oleh pengarang)
Perwakilan skematik kelengkungan ruang dua dimensi. Nombor menunjukkan peringkat peralihan berturut-turut: dari peringkat ruang tidak melengkung (1) ke peringkat lubang cacing dua dimensi (7).

Mari kita ambil sebagai permulaan beberapa titik "O" dalam ruang ini dan lukis bulatan di sekelilingnya - lihat rajah No. 1 dalam Rajah 1. Biarkan kedua-dua titik ini dan bulatan ini terletak pada beberapa satah di ruang rata kita. Seperti yang kita semua tahu dengan baik dari kursus matematik sekolah, nisbah panjang bulatan ini kepada jejari adalah sama dengan 2π, di mana nombor π = 3.1415926535.... Selain itu: nisbah perubahan lilitan kepada perubahan yang sepadan dalam jejari juga akan sama dengan 2π (selepas ini, untuk ringkasnya, kita hanya akan menyebut SIKAP).

Sekarang mari kita letakkan beberapa jasad dengan jisim M pada titik “O” kita. Jika kita percaya teori dan eksperimen Einstein (yang berulang kali dijalankan di Bumi dan di dalam sistem suria), maka ruang-masa di sekeliling badan akan melengkung dan NISBAH yang disebutkan di atas akan kurang daripada 2π. Lebih-lebih lagi, lebih besar jisim M, lebih kecil ia - lihat angka No. 2 – 4 dalam Rajah 1. Ini adalah kelengkungan ruang! Tetapi bukan sahaja ruang melengkung, masa juga melengkung, dan lebih tepat untuk mengatakan bahawa semua ruang-masa adalah melengkung, kerana dalam teori relativiti, seseorang tidak boleh wujud tanpa yang lain - tidak ada sempadan yang jelas di antara mereka.

Ke arah manakah ia bengkok? - anda bertanya.
Turun (di bawah kapal terbang) atau sebaliknya - naik?

Jawapan yang betul ialah kelengkungan akan sama untuk mana-mana satah yang dilukis melalui titik "O", dan arahnya tidak ada kena mengena dengannya. Sifat geometri ruang berubah sehingga nisbah lilitan kepada jejari juga berubah! Sesetengah saintis percaya bahawa kelengkungan ruang berlaku ke arah dimensi baharu (keempat). Tetapi teori relativiti itu sendiri tidak memerlukan dimensi tambahan; tiga dimensi ruang dan satu masa sudah cukup untuknya. Biasanya dimensi masa diberikan indeks sifar, dan ruang-masa ditetapkan sebagai 3+1.
Seberapa kuat kelengkungan ini?

Untuk bulatan yang merupakan khatulistiwa kita, penurunan relatif dalam NISBAH ialah 10-9, i.e. untuk Bumi (panjang khatulistiwa)/(jejari Bumi) ≈ 2π (1 – 10-9)!!! Ini adalah tambahan yang tidak penting. Tetapi untuk bulatan, yang merupakan khatulistiwa, penurunan ini sudah kira-kira 10-5, dan walaupun ini juga sangat kecil, instrumen moden dengan mudah mengukur nilai ini.

Tetapi terdapat lebih banyak objek eksotik di angkasa daripada sekadar planet dan bintang. Contohnya, pulsar, iaitu bintang neutron (terdiri daripada neutron). Graviti pada permukaan pulsar adalah dahsyat, dan ketumpatan jirim puratanya ialah kira-kira 1014 g/cm3 - jirim yang sangat berat! Untuk pulsar, penurunan NISBAH ini sudah kira-kira 0.1!

Tetapi untuk lubang hitam dan lubang cacing penurunan dalam NISBAH ini mencapai perpaduan, i.e. SIKAP itu sendiri mencecah sifar! Ini bermakna apabila bergerak ke arah tengah, lilitan tidak berubah berhampiran ufuk atau leher. Kawasan sfera di sekeliling lubang hitam atau lubang cacing juga tidak berubah. Tegasnya, untuk objek sedemikian definisi panjang yang biasa tidak lagi sesuai, tetapi ini tidak mengubah intipati. Selain itu, untuk lubang cacing simetri sfera keadaan tidak bergantung pada arah dari mana kita bergerak ke arah pusat.

Bagaimana anda boleh membayangkan ini?

Jika kita menganggap lubang cacing, ini bermakna kita telah mencapai sfera kawasan minimum Smin=4π rmin2 dengan jejari tekak rmin. Sfera kawasan minimum ini dipanggil leher lubang cacing. Dengan pergerakan selanjutnya ke arah yang sama, kita dapati bahawa kawasan sfera mula meningkat - ini bermakna kita telah melepasi leher, berpindah ke ruang lain dan bergerak jauh dari pusat.

Apakah yang berlaku jika dimensi badan yang jatuh melebihi dimensi leher?

Untuk menjawab soalan ini, mari kita beralih kepada analogi dua dimensi - lihat Rajah 2.

Katakan badan itu berbentuk dua dimensi (reka bentuk tertentu yang dipotong daripada kertas atau bahan lain), dan reka bentuk ini meluncur di sepanjang permukaan yang merupakan corong (seperti yang kita ada dalam tab mandi apabila air mengalir ke dalamnya). Selain itu, lukisan kami meluncur ke arah leher corong supaya ia ditekan pada permukaan corong dengan seluruh permukaannya. Adalah jelas bahawa apabila reka bentuk menghampiri leher, kelengkungan permukaan corong meningkat, dan permukaan reka bentuk mula berubah bentuk mengikut bentuk corong di tempat tertentu dalam reka bentuk. Lukisan kami (walaupun ia adalah kertas), sama seperti badan fizikal, mempunyai sifat kenyal yang menghalang ubah bentuknya.

Pada masa yang sama, bahan reka bentuk mempunyai kesan fizikal pada bahan dari mana corong dibuat. Kita boleh mengatakan bahawa kedua-dua corong dan lukisan mengenakan daya keanjalan antara satu sama lain.

1. Lukisan itu cacat sehinggakan ia akan tergelincir melalui corong, dan dalam kes ini ia mungkin runtuh (koyak).
2. Corak dan corong tidak cukup cacat untuk corak tergelincir (untuk ini, corak perlu cukup besar dan cukup kuat). Kemudian lukisan itu akan tersangkut dalam corong dan menyekat lehernya untuk badan lain.
3. Lukisan (lebih tepat lagi, bahan lukisan) akan memusnahkan (koyak) bahan corong, i.e. lubang cacing dua dimensi tersebut akan musnah.
4. Lukisan akan tergelincir melepasi leher corong (mungkin menyentuhnya dengan tepinya). Tetapi ini hanya akan berlaku jika anda tidak memfokuskan reka bentuk anda dengan cukup tepat pada arah garis leher.

Empat pilihan yang sama juga mungkin untuk kejatuhan badan fizikal tiga dimensi ke dalam lubang cacing tiga dimensi. Beginilah ilusi, menggunakan model mainan sebagai contoh, saya cuba menggambarkan lubang cacing dalam bentuk terowong tanpa dinding.

Dalam kes lubang cacing tiga dimensi (di ruang kita), daya keanjalan bahan corong, yang dibincangkan dalam bahagian sebelumnya, digantikan oleh daya pasang surut graviti - ini adalah daya yang sama yang menyebabkan pasang surut di Bumi di bawah pengaruh dan.

Dalam lubang cacing dan lubang hitam, daya pasang surut boleh mencapai tahap yang dahsyat. Mereka mampu mengoyak dan memusnahkan mana-mana objek atau jirim, dan hampir ketunggalan kuasa-kuasa ini biasanya menjadi tidak terhingga! Walau bagaimanapun, kita boleh menganggap model lubang cacing di mana daya pasang surut adalah terhad dan, dengan itu, robot kita (atau manusia) boleh melalui lubang cacing tersebut tanpa membahayakannya.

Daya pasang surut, mengikut klasifikasi Kip Thorne, terdiri daripada tiga jenis:

1. Daya tegangan-mampatan pasang surut
2. Daya pasang surut ubah bentuk ricih
3. Daya pasang surut ubah bentuk kilasan

Rajah 3. (angka diambil daripada laporan Kip Thorne, pemenang Nobel dalam fizik 2017) Di sebelah kiri adalah ilustrasi tindakan daya tegangan-mampatan pasang surut. Di sebelah kanan ialah ilustrasi tindakan daya ricih kilasan pasang surut.

Walaupun 2 jenis terakhir boleh dikurangkan kepada satu - lihat Rajah 3.

4.Teori umum relativiti Einstein

Dalam bahagian ini, saya akan bercakap tentang lubang cacing dalam kerangka teori umum relativiti yang dicipta oleh Einstein. Saya akan membincangkan perbezaan dari lubang cacing dalam teori graviti lain dalam bahagian seterusnya.

Mengapa saya memulakan pertimbangan saya dengan teori Einstein?

Sehingga kini, teori relativiti Einstein adalah yang paling mudah dan paling indah daripada teori graviti yang tidak dapat disangkal: tidak ada satu pun eksperimen setakat ini yang menafikannya. Keputusan semua eksperimen adalah sesuai dengannya selama 100 tahun!!! Pada masa yang sama, teori relativiti secara matematik sangat kompleks.

Mengapa teori yang begitu kompleks?

Kerana semua teori konsisten lain ternyata menjadi lebih rumit...

Rajah 4. (angka diambil dari buku A.D. Linde "Kosmologi Inflasi")
Di sebelah kiri adalah model Alam Semesta berbilang unsur inflasi yang huru-hara tanpa lubang cacing, di sebelah kanan adalah sama, tetapi dengan lubang cacing.

Hari ini, model "inflasi huru-hara" adalah asas kosmologi moden. Model ini berfungsi dalam kerangka teori Einstein dan menganggap kewujudan (selain kita) sejumlah alam semesta lain yang tidak terhingga yang timbul selepas "dentuman besar", membentuk semasa "letupan" apa yang dipanggil "buih ruang masa." Detik pertama semasa dan selepas "letupan" ini adalah asas kepada model "inflasi huru-hara".

Pada saat ini, terowong ruang-masa primer (lubang cacing relic) mungkin muncul, yang mungkin berterusan walaupun selepas inflasi. Selanjutnya, lubang cacing peninggalan ini menghubungkan pelbagai kawasan di alam semesta kita dan alam semesta lain - lihat Rajah 4. Model ini dicadangkan oleh rakan senegara kami Andrei Linde, yang kini seorang profesor di Universiti Stanford. Model ini membuka peluang unik untuk mengkaji Alam Semesta berbilang unsur dan menemui jenis objek baharu - pintu masuk ke lubang cacing.

Apakah syarat yang diperlukan untuk kewujudan lubang cacing?

Kajian model lubang cacing menunjukkan bahawa bahan eksotik diperlukan untuk kewujudan stabil mereka dalam kerangka teori relativiti. Kadangkala jirim sebegini juga dipanggil jirim hantu.

Mengapa perkara sedemikian diperlukan?

Seperti yang saya tulis di atas, graviti yang kuat diperlukan untuk kewujudan ruang melengkung. Dalam teori relativiti Einstein, graviti dan ruang-masa melengkung wujud tidak dapat dipisahkan antara satu sama lain. Tanpa jirim pekat yang cukup, ruang melengkung menjadi lurus dan tenaga proses ini dipancarkan ke infiniti dalam bentuk gelombang graviti.
Tetapi graviti yang kuat sahaja tidak mencukupi untuk kewujudan lubang cacing yang stabil - dengan cara ini anda hanya boleh mendapatkan lubang hitam dan (sebagai akibatnya) ufuk peristiwa.

Untuk mengelakkan pembentukan horizon peristiwa lubang hitam, jirim hantu diperlukan. Biasanya, jirim eksotik atau hantu bermaksud pelanggaran keadaan tenaga oleh jirim tersebut. Ini sudah menjadi konsep matematik, tetapi jangan risau - saya akan menerangkannya tanpa matematik. Seperti yang anda ketahui dari kursus fizik sekolah, setiap badan pepejal fizikal mempunyai daya kenyal yang menentang ubah bentuk badan ini (saya menulis tentang ini di bahagian sebelumnya). Dalam kes yang lebih umum bagi bahan arbitrari (cecair, gas, dll.) kita bercakap tentang tekanan intrinsik jirim, atau lebih tepat lagi tentang pergantungan tekanan ini pada ketumpatan jirim.

Ahli fizik memanggil hubungan ini sebagai persamaan keadaan jirim.
Jadi, agar keadaan tenaga bahan dilanggar, adalah perlu bahawa jumlah tekanan dan ketumpatan tenaga adalah negatif (ketumpatan tenaga ialah ketumpatan jisim didarab dengan kelajuan kuasa dua cahaya).

Apakah maksudnya?

Pertama sekali, jika kita menganggap jisim positif, maka tekanan bahan hantu itu mestilah negatif. Dan kedua, tekanan mutlak jirim hantu mestilah cukup besar untuk menambah nilai negatif kepada ketumpatan tenaga.

Terdapat versi jirim hantu yang lebih eksotik: apabila kita segera mempertimbangkan ketumpatan jisim negatif dan kemudian tekanan tidak memainkan peranan asas, tetapi lebih lanjut mengenainya kemudian.

Dan yang lebih mengejutkan ialah hakikat bahawa dalam teori relativiti ketumpatan jirim (tenaga) bergantung pada kerangka rujukan di mana kita menganggapnya. Untuk jirim hantu, ini membawa kepada fakta bahawa sentiasa ada bingkai rujukan (bergerak relatif kepada bingkai makmal hampir pada kelajuan cahaya) di mana ketumpatan jirim hantu menjadi negatif. Atas sebab ini, tiada perbezaan asas untuk jirim hantu: sama ada ketumpatannya positif atau negatif.

Adakah perkara sebegitu wujud?

Dan kini sudah tiba masanya untuk mengingati penemuan tenaga gelap dalam kosmologi (jangan mengelirukan dengan konsep "bahan gelap" - ini adalah bahan yang sama sekali berbeza). Tenaga gelap ditemui pada tahun 90-an abad yang lalu, dan ia diperlukan untuk menjelaskan pengembangan dipercepatkan alam semesta yang diperhatikan. Ya, ya - alam semesta bukan sahaja berkembang, tetapi berkembang dengan pecutan.

7. Bagaimana lubang cacing boleh terbentuk di Alam Semesta

Semua teori metrik graviti (dan teori Einstein antaranya) mengesahkan prinsip pemuliharaan topologi. Ini bermakna jika lubang cacing mempunyai satu topologi, maka lama kelamaan ia tidak akan dapat mempunyai satu lagi. Ini juga bermakna jika ruang tidak mempunyai topologi torus, maka objek dengan topologi torus tidak akan dapat muncul dalam ruang yang sama.

Oleh itu, lubang cincin (lubang cacing dengan topologi torus) tidak boleh muncul dalam Alam Semesta yang sedang berkembang dan tidak boleh hilang! Itu. jika semasa "big bang" topologi terganggu (proses "big bang" mungkin tidak diterangkan oleh teori metrik - contohnya, teori Einstein), maka pada saat pertama letupan, dalam "ruang- buih masa" (Saya menulis tentangnya di atas - lubang gelang, yang kemudiannya boleh berubah menjadi lubang cacing yang tidak boleh dilalui dengan topologi torus yang sama, tetapi mereka tidak lagi dapat hilang sepenuhnya - itulah sebabnya ia dipanggil lubang cacing relik.

Tetapi lubang cacing dengan topologi sfera dalam teori Einstein boleh muncul dan hilang (walaupun dalam bahasa topologi yang ketat ini tidak akan menjadi topologi sfera yang sama seperti lubang cacing yang menghubungkan alam semesta yang berbeza, tetapi saya tidak akan pergi lebih dalam ke dalam hutan matematik ini di sini ). Saya sekali lagi boleh menggambarkan bagaimana pembentukan lubang cacing dengan topologi sfera boleh berlaku menggunakan contoh analogi dua dimensi - lihat angka No. 5 - 7 dalam Rajah 1. Lubang cacing dua dimensi sedemikian boleh "mengembang" seperti kanak-kanak. bola getah pada mana-mana titik dalam "alam semesta" getah. Lebih-lebih lagi, dalam proses "inflasi" sedemikian topologi tidak dilanggar di mana-mana - tidak ada rehat di mana-mana. Dalam ruang tiga dimensi (sfera tiga dimensi), semuanya berlaku dengan analogi - sama seperti yang saya nyatakan di atas.

8. Adakah mungkin untuk membuat mesin masa dari lubang cacing?

Di antara karya sastera anda boleh menemui banyak novel berbeza tentang mesin masa. Malangnya, kebanyakannya adalah mitos yang tiada kaitan dengan apa yang biasa dipanggil MESIN MASA dalam fizik. Jadi dalam fizik, mesin masa biasanya dipanggil garis dunia tertutup badan material. Dengan garis dunia yang kami maksudkan adalah trajektori badan yang dilukis bukan di angkasa, tetapi dalam ruang-masa!

Selain itu, panjang garisan ini mesti mempunyai dimensi makroskopik. Keperluan terakhir adalah disebabkan oleh fakta bahawa dalam fizik kuantum (dalam dunia mikro) garis zarah dunia tertutup adalah perkara biasa. Tetapi dunia kuantum adalah perkara yang sama sekali berbeza. Sebagai contoh, terdapat kesan terowong kuantum di dalamnya, yang membolehkan zarah mikro melalui halangan berpotensi (melalui dinding legap). Ingat hero Ivanushka (lakonan Alexander Abdulov) dalam filem Sorcerers, di mana dia berjalan melalui dinding? Sebuah kisah dongeng, sudah tentu, tetapi dari sudut pandangan saintifik semata-mata, badan makroskopik yang besar juga mempunyai kemungkinan melalui dinding (terowong kuantum).

Tetapi jika kita mengira kebarangkalian ini, ia ternyata sangat kecil sehingga bilangan percubaan yang diperlukan (yang sama dengan satu dibahagikan dengan kebarangkalian kecil ini) yang diperlukan untuk terowong kuantum yang berjaya adalah hampir infiniti. Lebih khusus lagi, bilangan percubaan sedemikian harus melebihi bilangan semua zarah asas di Alam Semesta!

Ini adalah keadaan yang hampir sama dengan percubaan untuk mencipta mesin masa dari gelung kuantum - hampir sukar dipercayai.

Tetapi kita masih akan kembali kepada isu mencipta mesin masa menggunakan lubang cacing. Untuk ini (seperti yang telah saya katakan) kita memerlukan talian dunia tertutup. Garis sedemikian, dengan cara itu, wujud di dalam lubang hitam berputar. Ngomong-ngomong, mereka wujud dalam beberapa model Alam Semesta berputar (penyelesaian Godel).

Tetapi agar garis sedemikian muncul di dalam lubang cacing, dua syarat mesti dipenuhi:

Pertama, lubang cacing mestilah lubang kurus, i.e. menghubungkan kawasan yang berbeza di alam semesta yang sama.

Dan kedua, lubang cacing ini mesti berputar agak cepat (ke arah yang betul).

Frasa "cukup pantas" di sini bermaksud kelajuan jirim yang bergerak di dalamnya hendaklah hampir dengan kelajuan cahaya.

Itu sahaja? – anda bertanya, adakah kita dapat mengembara ke masa lalu dan ke belakang? Ahli fizik hari ini tidak dapat menjawab soalan ini secara matematik dengan betul. Hakikatnya ialah model matematik yang perlu dikira adalah sangat kompleks sehingga mustahil untuk membina penyelesaian analitikal. Lebih-lebih lagi: hari ini tidak ada penyelesaian analitikal tunggal untuk lubang cincin - terdapat hanya pengiraan berangka anggaran yang dibuat pada komputer.

Pendapat peribadi saya ialah walaupun mungkin untuk mendapatkan garis dunia tertutup, ia akan dimusnahkan oleh jirim (yang akan bergerak sepanjang gelung ini) walaupun sebelum gelung ditutup. Itu. mesin masa adalah mustahil, jika tidak, kita boleh kembali ke masa lalu dan, sebagai contoh, membunuh nenek kita di sana walaupun sebelum anak-anaknya dilahirkan - percanggahan yang jelas dalam logik. Itu. Adalah mungkin untuk mendapatkan hanya gelung masa yang tidak boleh mempengaruhi masa lalu kita. Atas sebab logik yang sama, kita tidak akan dapat melihat ke masa depan sambil kekal pada masa kini. Kita hanya boleh diangkut sepenuhnya ke masa hadapan, dan mustahil untuk kembali daripadanya jika kita sudah memasukinya. Jika tidak, hubungan sebab-akibat antara peristiwa akan terputus (dan pada pendapat saya ini adalah mustahil).

9. Lubang cacing dan gerakan kekal

Sebenarnya, lubang cacing itu sendiri tidak mempunyai hubungan langsung dengan gerakan kekal, tetapi dengan bantuan bahan hantu (yang diperlukan untuk kewujudan lubang cacing yang pegun), pada dasarnya, adalah mungkin untuk mencipta mesin gerakan kekal yang ketiga. baik hati.

Izinkan saya mengingatkan anda tentang salah satu sifat menakjubkan jirim hantu (lihat di atas): sentiasa ada bingkai rujukan (bergerak relatif kepada bingkai makmal hampir pada kelajuan cahaya) di mana ketumpatan jirim hantu menjadi negatif. Mari kita bayangkan badan dengan jisim negatif (diperbuat daripada bahan hantu). Mengikut undang-undang graviti sejagat, jasad ini akan tertarik kepada jasad biasa dengan jisim positif. Sebaliknya, badan biasa perlu menolak badan dengan jisim negatif. Jika jisim mutlak badan-badan ini adalah sama, maka badan-badan itu akan "mengejar" satu sama lain hingga tak terhingga.

Prinsip pengendalian mesin gerakan kekal jenis ketiga adalah berdasarkan (secara teori semata-mata) pada kesan ini. Walau bagaimanapun, kemungkinan mengekstrak tenaga (untuk keperluan ekonomi negara) daripada prinsip ini masih belum dibuktikan dengan teliti setakat ini sama ada secara matematik atau fizikal (walaupun percubaan sedemikian telah dibuat beberapa kali).
Lebih-lebih lagi, saintis tidak dan tidak percaya pada kemungkinan mencipta mesin gerakan kekal, dan ini adalah hujah utama menentang kewujudan bahan hantu dan menentang lubang cacing... Secara peribadi, saya juga tidak percaya dengan kemungkinan mencipta mesin gerakan kekal, tetapi saya mengakui kemungkinan kewujudan jenis jirim hantu tertentu dalam alam semula jadi.

10. Perkaitan antara lubang cacing dan lubang hitam

Seperti yang saya tulis di atas, lubang cacing peninggalan pertama yang mungkin terbentuk di Alam Semesta selepas "dentuman besar" akhirnya boleh menjadi tidak dapat dilalui. Itu. laluan melalui mereka adalah mustahil. Dalam istilah matematik, ini bermakna "ufuk memerangkap" muncul di lubang cacing, kadangkala juga dipanggil ufuk keterlihatan seperti ruang. Walaupun cahaya tidak dapat melarikan diri dari bawah ufuk yang terperangkap, dan lebih sedikit perkara lain.

Anda mungkin bertanya: "Apa, ufuk berbeza?" Ya, terdapat beberapa jenis ufuk dalam teori graviti, dan apabila mereka mengatakan bahawa lubang hitam mempunyai ufuk, ia biasanya bermaksud ufuk peristiwa.

Saya akan mengatakan lebih lanjut: lubang cacing juga mesti mempunyai ufuk, ufuk ini dipanggil ufuk keterlihatan, dan terdapat juga beberapa jenis ufuk sedemikian. Tetapi saya tidak akan membahasnya di sini.

Oleh itu, jika lubang cacing tidak dapat dilalui, maka secara luaran hampir mustahil untuk membezakannya daripada lubang hitam. Satu-satunya tanda lubang cacing seperti itu hanya boleh menjadi medan magnet monopole (walaupun lubang cacing itu mungkin tidak mempunyainya sama sekali).

Frasa "medan eksklusif" bermaksud bahawa medan itu keluar terus dari lubang cacing ke satu arah, i.e. medan sama ada keluar dari lubang cacing pada semua sisi (seperti jarum landak), atau memasukinya dari semua sisi - lihat Rajah 6.

Kewujudan medan magnet monopole dalam lubang hitam dilarang oleh apa yang dipanggil teorem "Mengenai ketiadaan rambut dalam lubang hitam."

Untuk medan monopole elektrik, sifat ini biasanya bermakna terdapat cas elektrik di dalam permukaan di mana medan masuk (atau keluar). Tetapi cas magnet tidak ditemui dalam alam semula jadi, jadi jika medan memasuki lubang cacing pada salah satu input, maka ia mesti meninggalkannya di pintu masuk lubang cacing yang lain (atau sebaliknya). Oleh itu, adalah mungkin untuk melaksanakan konsep yang menarik dalam fizik teori, konsep ini dipanggil "caj tanpa caj".

Ini bermakna lubang cacing magnet pada setiap inputnya akan kelihatan seperti cas magnet, tetapi cas input adalah bertentangan (+ dan -) dan oleh itu jumlah cas input lubang cacing adalah sifar. Sebenarnya, tidak sepatutnya ada sebarang cas magnet, cuma medan magnet luar berkelakuan seolah-olah ada - lihat Rajah 6.

Lubang cacing yang boleh dilalui mempunyai ciri ciri mereka sendiri yang boleh digunakan untuk membezakannya daripada lubang hitam, dan saya akan menulis tentang ini dalam bahagian seterusnya.
Jika lubang cacing tidak boleh dilalui, maka menggunakan bahan hantu ia boleh dilalui. Iaitu, jika kita "menyiram" lubang cacing yang tidak boleh dilalui dengan bahan hantu dari salah satu pintu masuknya, maka ia akan menjadi boleh dilalui dari pintu masuk yang bertentangan, dan sebaliknya. Benar, persoalan timbul dan kekal: bagaimana seorang pengembara (yang ingin melalui lubang cacing yang tidak dapat dilalui) memberitahu pembantunya di pintu masuk lubang cacing yang bertentangan dengannya (ditutup daripadanya oleh ufuk) bahawa dia (pengembara) sudah dekat pintu masuknya dan sudah tiba masanya untuk mula "menyiram" " pintu masuk bertentangan dengan bahan hantu, supaya lubang cacing menjadi separa boleh dilalui ke arah yang dikehendaki oleh pengembara.

Oleh itu, agar lubang cacing yang tidak boleh dilalui menjadi boleh dilalui sepenuhnya, ia mesti "disiram" dengan bahan hantu dari kedua-dua pintu masuknya secara serentak. Selain itu, mesti ada jumlah bahan hantu yang mencukupi; apakah sebenarnya soalan yang sukar itu hanya boleh diberikan dengan pengiraan berangka yang tepat untuk model tertentu (model sedemikian telah dikira sebelum ini dalam penerbitan saintifik). Dalam astrofizik bahkan terdapat ungkapan bahawa jirim hantu adalah sangat dahsyat sehingga ia juga melarutkan lubang hitam dengan sendirinya! Untuk bersikap adil, harus dikatakan bahawa lubang hitam, setelah dibubarkan, tidak semestinya membentuk lubang cacing.

Perkara biasa dalam kuantiti yang mencukupi, sebaliknya, "mengunci" lubang cacing, i.e. menjadikannya tidak dapat dilalui. Oleh itu, kita boleh mengatakan bahawa dalam pengertian ini, pertukaran lubang hitam dan lubang cacing adalah mungkin.

11. Lubang hitam dan putih sebagai sejenis lubang cacing

Saya menganggap bahawa sehingga kini pembaca telah berada di bawah tanggapan bahawa lubang hitam adalah objek yang tidak boleh keluar (termasuk cahaya). Ini bukanlah kenyataan yang benar sepenuhnya.

Hakikatnya ialah dalam hampir semua lubang hitam, ketunggalan menolak jirim (dan cahaya) apabila ia terbang terlalu dekat dengannya (sudah di bawah ufuk lubang hitam). Satu-satunya pengecualian untuk fenomena ini boleh menjadi lubang hitam yang dipanggil Schwarzschild, i.e. yang tidak berputar dan tidak mempunyai cas elektrik. Tetapi untuk pembentukan lubang hitam Schwarzschild seperti itu, bahan konstituennya memerlukan keadaan awal sedemikian, ukurannya adalah sifar pada set semua keadaan awal yang mungkin!

Dalam erti kata lain, apabila sebarang lubang hitam terbentuk, ia pasti akan mempunyai putaran (walaupun sangat kecil) dan pasti akan ada cas elektrik (walaupun ia adalah asas), i.e. lubang hitam tidak akan menjadi Schwarzschild. Dalam apa yang berikut saya akan memanggil lubang hitam itu nyata. Lubang hitam sebenar mempunyai klasifikasi tersendiri: Kerr (untuk lohong hitam berputar), Reisner-Nordström (untuk lohong hitam bercas) dan Kerr-Newman (untuk lohong hitam berputar dan bercas).

Apakah yang berlaku kepada zarah yang ditolak oleh singulariti di dalam lubang hitam sebenar?

Zarah itu tidak lagi dapat terbang kembali - ini akan bercanggah dengan undang-undang fizik dalam lubang hitam, kerana zarah itu telah pun jatuh di bawah ufuk peristiwa. Tetapi ternyata topologi di dalam lubang hitam ternyata tidak remeh (kompleks). Ini membawa kepada fakta bahawa selepas jatuh di bawah ufuk lubang hitam, semua jirim, zarah, dan cahaya dibuang oleh singulariti ke alam semesta yang lain.

Di alam semesta di mana semua ini terbang keluar, terdapat lubang putih - dari situlah jirim (zarah, cahaya) terbang keluar. Tetapi semua keajaiban tidak berakhir di sana ... Hakikatnya ialah di tempat yang sama di angkasa di mana terdapat lubang putih ini (di alam semesta lain) terdapat juga lubang hitam.

Jirim yang jatuh ke dalam lubang hitam itu (di alam semesta lain) mengalami proses yang sama dan terbang keluar ke alam semesta seterusnya. Dan seterusnya... Lebih-lebih lagi, pergerakan dari satu alam semesta ke alam lain sentiasa mungkin hanya dalam satu arah: dari masa lalu ke masa depan (dalam ruang-masa). Arah ini dikaitkan dengan hubungan sebab-akibat antara peristiwa dalam mana-mana ruang-masa. Berdasarkan akal dan logik, saintis menganggap bahawa hubungan sebab-akibat tidak boleh diputuskan.

Pembaca mungkin mempunyai soalan logik: adakah semestinya ada lubang putih di alam semesta kita - di mana sudah ada lubang hitam, dan dari mana jirim boleh terbang kepada kita dari alam semesta sebelumnya? Bagi pakar dalam topologi lubang hitam, ini adalah soalan yang sukar dan jawapannya adalah "tidak selalu." Tetapi, pada dasarnya, keadaan sedemikian mungkin wujud (apabila lubang hitam di alam semesta kita juga merupakan lubang putih dari alam semesta yang lain - sebelumnya). Malangnya, kita belum dapat menjawab soalan - situasi manakah yang lebih berkemungkinan (sama ada lubang hitam di alam semesta kita pada masa yang sama lubang putih dari alam semesta sebelumnya atau tidak).

Jadi, objek sedemikian - lubang hitam dan putih - juga mempunyai nama lain: "lubang cacing dinamik". Mereka dipanggil dinamik kerana mereka sentiasa mempunyai kawasan di bawah ufuk lubang hitam (rantau ini dipanggil rantau T) di mana adalah mustahil untuk mencipta kerangka rujukan yang tegar, dan di mana semua zarah atau jirim akan berada di berehat. Di rantau T, jirim bukan sahaja bergerak sepanjang masa—ia bergerak pada kelajuan yang berbeza-beza sepanjang masa.

Tetapi antara singulariti dan kawasan T dalam lubang hitam sebenar sentiasa ada ruang dengan kawasan biasa, rantau ini dipanggil rantau R. Khususnya, ruang di luar lubang hitam juga mempunyai sifat-sifat wilayah-R. Jadi, penolakan jirim daripada singulariti berlaku tepat di kawasan R dalaman.

Rajah 7. (pengarang mengambil gambarajah Carter-Penrose untuk lubang hitam Reisner-Nordström sebagai asas untuk rajah tersebut) Rajah di sebelah kiri secara skematik menggambarkan ruang dengan topologi bukan remeh (kompleks) hitam Reisner-Nordström -dan-lubang putih (gambar rajah Carter-Penrose). Di sebelah kanan ialah laluan zarah melalui lubang hitam-putih ini: di luar bulatan hitam ialah kawasan R luar, antara bulatan hijau dan hitam ialah rantau T, di bawah bulatan hijau ialah R- dalam. wilayah dan ketunggalan.

Atas sebab ini, adalah mustahil untuk mengira dan membina satu trajektori zarah yang melintasi lubang hitam dan putih di kedua-dua alam semesta sekaligus. Untuk pembinaan sedemikian, adalah perlu untuk membahagikan trajektori yang dikehendaki kepada dua bahagian dan "menjahit" bahagian ini bersama-sama di kawasan R dalaman (hanya di sana ini boleh dilakukan) - lihat Rajah 7.

Seperti yang saya tulis sebelum ini, kuasa pasang surut boleh mengoyakkan bahan sebelum ia mencapai alam semesta yang lain. Selain itu, di dalam lubang hitam-putih, daya pasang surut maksimum dicapai pada titik jejari minimum (dalam kawasan R dalam). Semakin hampir satu lubang hitam sebenar dalam sifatnya dengan satu Schwarzschild, semakin besar daya ini akan berada pada tahap maksimumnya, dan semakin sedikit peluang jirim untuk mengatasi lubang hitam-putih tanpa kemusnahan.

Sifat-sifat lohong hitam sebenar ini ditentukan oleh ukuran putarannya (ini ialah momentum sudut dibahagikan dengan kuasa dua jisimnya) dan ukuran casnya (ini ialah casnya dibahagikan dengan jisimnya). Setiap sifat ini (ukuran ini) tidak boleh lebih besar daripada satu untuk lubang hitam sebenar. Oleh itu, lebih besar mana-mana langkah ini adalah untuk satu, semakin kurang daya pasang surut pada maksimum mereka akan berada dalam lubang hitam sedemikian, dan lebih besar peluang untuk jirim (atau seseorang) untuk mengatasi lubang hitam dan putih itu tanpa kemusnahan . Lebih-lebih lagi, tidak kira betapa paradoksnya kedengaran, semakin berat lubang hitam sebenar, semakin kurang daya pasang surut akan berada pada tahap maksimum!

Ini berlaku kerana daya pasang surut bukan hanya daya graviti, tetapi kecerunan daya graviti (iaitu, kadar perubahan daya graviti). Oleh itu, semakin besar lubang hitam, semakin perlahan perubahan daya graviti di dalamnya (walaupun fakta bahawa daya graviti itu sendiri boleh menjadi sangat besar). Oleh itu, kecerunan graviti (iaitu daya pasang surut) akan menjadi lebih kecil dalam lubang hitam yang lebih besar.

Sebagai contoh, untuk lubang hitam dengan jisim beberapa juta jisim suria (di tengah galaksi kita terdapat lubang hitam dengan jisim ≈ 4.3 juta jisim suria), daya pasang surut di ufuknya cukup kecil untuk seseorang. untuk terbang ke sana dan, pada masa yang sama, tiada apa yang saya tidak akan rasai ketika ia melepasi kaki langit. Dan di Alam Semesta terdapat juga lubang hitam yang lebih berat - dengan jisim beberapa bilion jisim suria (seperti, sebagai contoh, dalam quasar M87) ... Saya akan menerangkan bahawa quasar adalah nukleus aktif (bercahaya terang) bagi galaksi jauh. .

Oleh kerana, seperti yang saya tulis, jirim atau cahaya masih boleh terbang dari satu alam semesta ke alam yang lain melalui lubang hitam-putih tanpa kemusnahan, objek tersebut boleh dipanggil jenis lubang cacing lain tanpa jirim hantu. Lebih-lebih lagi, kewujudan jenis lubang cacing dinamik ini di Alam Semesta boleh dianggap terbukti secara praktikal!

Video asal oleh pengarang (dari penerbitannya), yang menggambarkan kejatuhan bebas jejari sfera debu ke dalam lubang hitam dan putih (semua zarah habuk pada sfera itu bersinar hijau monokrom). Jejari ufuk Cauchy bagi lubang Reissner-Nordström hitam-putih ini adalah 2 kali lebih kecil daripada jejari ufuk luar. Pemerhati juga jatuh secara bebas dan jejari (mengikuti sfera ini), tetapi dari jarak yang lebih jauh.

Dalam kes ini, foton hijau pada mulanya daripada butiran debu sfera mencapai pemerhati dengan anjakan graviti merah (dan kemudian ungu). Jika pemerhati kekal tidak bergerak berbanding lubang hitam-putih, maka selepas sfera melintasi ufuk kebolehlihatan, anjakan merah foton untuk pemerhati akan menjadi tidak terhingga dan dia tidak akan dapat lagi memerhati sfera debu ini. Tetapi terima kasih kepada kejatuhan bebas pemerhati, dia dapat melihat sfera sepanjang masa (jika kita tidak mengambil kira peralihan merah foton yang kuat) - termasuk. dan detik-detik apabila sfera melintasi kedua-dua ufuk, dan semasa pemerhati sendiri melintasi ufuk ini, dan walaupun selepas sfera itu melalui leher lubang cacing dinamik ini (lubang hitam-putih) - dan keluarnya zarah debu ke alam semesta yang lain .

Di bawah ialah skala jejari untuk pemerhati (ditandai dengan tanda kuning), titik kulit habuk yang paling hampir dengan pemerhati (ditandakan dengan tanda hijau), titik kulit habuk yang paling jauh dari pemerhati dari mana foton datang kepada pemerhati (ditandai dengan tanda putih nipis), serta lokasi horizon black hole (tanda merah), Cauchy horizon (tanda biru), dan titik tekak (purple mark).

12.Multiverse

Konsep Multiverse biasanya dikenal pasti dengan topologi bukan remeh ruang di sekeliling kita. Selain itu, berbeza dengan konsep "multiverse" dalam fizik kuantum, ia bermaksud skala spatial yang cukup besar di mana kesan kuantum boleh diabaikan sepenuhnya. Apakah topologi bukan remeh? Saya akan menerangkan ini dengan contoh mudah. Mari bayangkan dua objek yang dibentuk daripada plastisin: cawan biasa dengan pemegang dan piring untuk cawan ini.

Tanpa mengoyakkan plastisin dan tanpa melekatkan permukaan, tetapi hanya dengan ubah bentuk plastik plastisin, piring boleh diubah menjadi bola, tetapi tidak mungkin untuk berubah menjadi cawan atau donat. Untuk cawan ia adalah sebaliknya: kerana pemegangnya, cawan tidak boleh diubah menjadi piring atau bola, tetapi ia boleh diubah menjadi donat. Sifat sepunya piring dan bola ini sepadan dengan topologi sepunya - topologi sfera, dan sifat sepunya cawan dan donat - topologi torus.

Jadi, topologi sfera (piring dan bola) dianggap remeh, dan topologi torus yang lebih kompleks (cawan dan donat) dianggap bukan remeh, walaupun terdapat jenis bukan yang lain, malah lebih kompleks. -topologi remeh - bukan sahaja topologi torus. Alam Semesta di sekeliling kita terdiri daripada sekurang-kurangnya tiga dimensi ruang (panjang, lebar, tinggi) dan satu masa, dan konsep topologi jelas dipindahkan ke dunia kita.

Oleh itu, jika dua alam semesta yang berbeza dengan topologi sfera disambungkan oleh hanya satu lubang cacing (dumbbell), maka alam semesta yang terhasil juga akan mempunyai topologi sfera yang remeh. Tetapi jika dua bahagian yang berbeza dari satu alam semesta disambungkan antara satu sama lain oleh lubang cacing (berat), maka alam semesta sedemikian akan mempunyai topologi torus yang tidak remeh.

Jika dua alam semesta yang berbeza dengan topologi sfera disambungkan oleh dua atau lebih lubang cacing, maka alam semesta yang terhasil akan mempunyai topologi bukan remeh. Sistem alam semesta yang disambungkan oleh beberapa lubang cacing juga akan mempunyai topologi bukan remeh jika terdapat sekurang-kurangnya satu garis tertutup yang tidak boleh ditarik bersama ke satu titik oleh sebarang ubah bentuk yang licin.

Untuk semua daya tarikannya, lubang cacing mempunyai dua kelemahan yang ketara: ia tidak stabil dan kewujudannya memerlukan kehadiran bahan eksotik (atau hantu). Dan jika kestabilan mereka masih boleh direalisasikan secara buatan, maka ramai saintis tidak percaya dengan kemungkinan kewujudan bahan hantu. Berdasarkan perkara di atas, nampaknya tanpa lubang cacing kewujudan Multiverse adalah mustahil. Tetapi ternyata ini tidak begitu: kewujudan lubang hitam sebenar cukup mencukupi untuk kewujudan Multiverse.

Seperti yang telah saya katakan, di dalam semua lubang hitam terdapat singulariti - ini adalah kawasan di mana ketumpatan tenaga dan jirim mencapai nilai yang tidak terhingga. Dalam hampir semua lubang hitam, singulariti menolak jirim (dan cahaya) apabila ia terlalu dekat dengannya (sudah di bawah ufuk lubang hitam).

Satu-satunya pengecualian untuk fenomena ini boleh menjadi lubang hitam yang dipanggil Schwarzschild, iaitu, yang tidak berputar sama sekali dan yang tidak mempunyai cas elektrik. Lubang hitam Schwarzschild mempunyai topologi remeh. Tetapi untuk pembentukan lubang hitam Schwarzschild seperti itu, perkara yang membentuknya memerlukan keadaan awal sedemikian, ukurannya adalah sifar pada set semua keadaan awal yang mungkin!

Dalam erti kata lain, apabila sebarang lubang hitam terbentuk, ia pasti akan mempunyai putaran (walaupun sangat kecil) dan pasti akan ada cas elektrik (walaupun asas), iaitu lubang hitam itu bukan Schwarzschild. Saya panggil lubang hitam sebegitu nyata.

Lubang hitam Schwarzschild mempunyai ketunggalan di dalam sfera tengah kawasan yang sangat kecil. Lubang hitam sebenar mempunyai ketunggalan pada gelang yang terletak pada satah khatulistiwa di bawah kedua-dua ufuk lohong hitam. Perlu ditambah di sini bahawa, tidak seperti lubang hitam Schwarzschild, lubang hitam sebenar tidak mempunyai satu, tetapi dua ufuk. Lebih-lebih lagi, di antara ufuk ini tanda-tanda matematik ruang dan masa berubah tempat (walaupun ini tidak bermakna sama sekali ruang dan masa itu sendiri berubah tempat, seperti yang dipercayai oleh sesetengah saintis).

Apakah yang akan berlaku kepada zarah yang ditolak oleh singulariti di dalam lubang hitam sebenar (sudah di bawah ufuk dalamannya)? Zarah itu tidak lagi dapat terbang ke belakang: ini akan bercanggah dengan undang-undang fizik dan kausalitas dalam lubang hitam, kerana zarah itu telah jatuh di bawah ufuk peristiwa. Ini membawa kepada fakta bahawa selepas jatuh di bawah ufuk dalaman lubang hitam sebenar, apa-apa jirim, zarah, cahaya dibuang oleh singulariti ke alam semesta lain.

Ini kerana, tidak seperti lubang hitam Schwarzschild, topologi di dalam lubang hitam sebenar ternyata tidak remeh. Bukankah ia menakjubkan? Walaupun putaran sedikit lubang hitam membawa kepada perubahan radikal dalam sifat topologinya! Di alam semesta di mana jirim kemudian terbang keluar, terdapat lubang putih - semuanya terbang keluar daripadanya. Tetapi semua keajaiban tidak berakhir di sana... Hakikatnya ialah di tempat yang sama di angkasa yang terdapat lubang putih ini, di alam semesta lain, terdapat juga lubang hitam. Jirim yang jatuh ke dalam lubang hitam di alam semesta lain mengalami proses yang sama dan terbang keluar ke alam semesta seterusnya, dan seterusnya.

Lebih-lebih lagi, pergerakan dari satu alam semesta ke alam lain sentiasa mungkin hanya dalam satu arah - dari masa lalu ke masa depan (dalam ruang-masa). Arah ini dikaitkan dengan hubungan sebab-akibat antara peristiwa dalam mana-mana ruang-masa. Berdasarkan akal dan logik, saintis menganggap bahawa hubungan sebab-akibat tidak boleh diputuskan. Objek sedemikian biasanya dipanggil lubang hitam-putih (dalam pengertian ini, lubang cacing boleh dipanggil lubang putih-putih). Ini adalah Multiverse, yang wujud berkat kewujudan lubang hitam sebenar, dan kewujudan lubang cacing dan bahan hantu tidak diperlukan untuk kewujudannya.

Saya menganggap bahawa bagi kebanyakan pembaca, sukar untuk membayangkan bahawa di kawasan ruang yang sama (dalam sfera yang sama mempunyai jejari ufuk lubang hitam) akan terdapat dua objek yang berbeza secara asas: lubang hitam dan lubang putih. Tetapi secara matematik ini boleh dibuktikan dengan agak ketat.

Saya menjemput pembaca untuk membayangkan model mudah: pintu masuk (dan keluar) bangunan dengan pintu pusingan. Pintu ini hanya boleh berputar dalam satu arah. Di dalam bangunan, pintu masuk dan keluar berhampiran pintu ini dipisahkan oleh pintu selekoh, membolehkan pengunjung hanya melalui satu arah (masuk atau keluar), tetapi di luar bangunan tidak ada pintu selekoh. Mari kita bayangkan bahawa di dalam bangunan pintu putar ini membahagikan keseluruhan bangunan kepada 2 bahagian: alam semesta No. 1 untuk keluar dari bangunan dan alam semesta No. 3 untuk memasukinya, dan di luar bangunan terdapat alam semesta No. 2 - yang di dalamnya anda dan Saya tinggal. Di dalam bangunan, pintu putar juga hanya membenarkan pergerakan ke arah dari No. 1 hingga No. 3. Model mudah sedemikian menggambarkan dengan baik tindakan lubang hitam-putih dan menerangkan bahawa di luar bangunan, pelawat yang masuk dan keluar boleh berlanggar antara satu sama lain, tetapi di dalam bangunan mereka tidak boleh kerana pergerakan satu arah (sama seperti zarah jirim dalam alam semesta yang sepadan).

Malah, fenomena yang mengiringi jirim semasa pelepasan sedemikian ke alam semesta lain adalah proses yang agak kompleks. Peranan utama di dalamnya mula dimainkan oleh daya pasang surut graviti, yang saya tulis di atas. Walau bagaimanapun, jika perkara yang masuk ke dalam lubang hitam tidak mencapai singulariti, maka daya pasang surut yang bertindak ke atasnya sentiasa kekal terhingga dan, dengan itu, pada asasnya, ia pada asasnya mungkin untuk robot (atau bahkan seseorang) melaluinya. seperti lubang hitam-putih tanpa membahayakannya. Lebih-lebih lagi, semakin besar dan lebih besar lubang hitam itu, semakin kecil daya pasang surut akan berada pada tahap maksimum...

Pembaca mungkin mempunyai soalan logik: adakah semestinya ada lubang putih di Alam Semesta kita di mana sudah ada lubang hitam, dan dari mana bahan dari Alam Semesta sebelumnya boleh terbang kepada kita? Bagi pakar dalam topologi lubang hitam, ini adalah soalan yang sukar, dan jawapannya adalah "tidak selalu." Tetapi, pada dasarnya, keadaan sedemikian mungkin wujud - apabila lohong hitam di Alam Semesta kita juga merupakan lohong putih dari alam semesta sebelumnya yang lain. Jawab soalan "Situasi manakah yang lebih berkemungkinan?" (sama ada lubang hitam di Alam Semesta kita juga merupakan lubang putih dari Alam Semesta sebelumnya atau tidak), kita, malangnya, tidak boleh lagi.

Sudah tentu, hari ini dan dalam masa terdekat tidak mungkin secara teknikal untuk menghantar walaupun robot ke lubang hitam, tetapi beberapa kesan fizikal dan ciri fenomena lubang cacing dan lubang hitam-putih mempunyai ciri-ciri unik yang hari ini dimiliki oleh astronomi pemerhatian. mendekati untuk mengesannya dan, sebagai akibatnya, penemuan objek tersebut.

13. Bagaimanakah rupa lubang cacing melalui teleskop yang berkuasa

Seperti yang telah saya tulis, jika lubang cacing tidak dapat dilalui, maka membezakannya dari lubang hitam akan menjadi sangat sukar. Tetapi jika ia boleh dilalui, maka melaluinya anda boleh memerhati objek dan bintang di alam semesta lain.

Rajah 9. (lukisan asal oleh pengarang)
Panel kiri menunjukkan bahagian langit berbintang yang diperhatikan melalui lubang bulat di alam semesta yang sama (1 juta bintang yang sama, teragih sama rata). Panel tengah menunjukkan langit berbintang di alam semesta lain, dilihat melalui lubang cacing statik (1 juta imej berbeza daripada 210,069 bintang yang serupa dan teragih sama rata di alam semesta lain). Panel kanan menunjukkan langit berbintang alam semesta lain seperti yang dilihat melalui lubang hitam-putih (1 juta imej berbeza daripada 58,892 bintang yang sama dan teragih sama rata di alam semesta lain).

Mari kita pertimbangkan model paling mudah (hipotesis) bagi langit berbintang: terdapat banyak bintang yang serupa di langit, dan semua bintang ini diagihkan sama rata merentasi sfera cakerawala. Kemudian gambar langit ini, yang diperhatikan melalui lubang bulat di alam semesta yang sama, akan seperti yang ditunjukkan dalam panel kiri Rajah 9. Panel kiri ini menunjukkan 1 juta bintang yang sama, jarak sama rata, jadi imej kelihatan seperti gumpalan bulat yang hampir seragam.

Jika kita melihat langit berbintang yang sama (di alam semesta lain) melalui leher lubang cacing (dari alam semesta kita), maka gambar imej bintang-bintang ini akan kelihatan lebih kurang seperti yang ditunjukkan dalam

Mengembara melalui ruang dan masa adalah mungkin bukan sahaja dalam filem fiksyen sains dan buku fiksyen sains, sedikit lagi dan ia boleh menjadi kenyataan. Ramai pakar yang terkenal dan dihormati sedang mengusahakan kajian fenomena seperti lubang cacing dan terowong ruang masa.

Lubang cacing, seperti yang ditakrifkan oleh ahli fizik Eric Davis, ialah sejenis terowong kosmik, juga dipanggil tekak, yang menghubungkan dua kawasan jauh di Alam Semesta atau dua Alam Semesta yang berbeza - jika Alam Semesta lain wujud - atau dua tempoh masa yang berbeza, atau dimensi ruang yang berbeza. . Walaupun fakta bahawa kewujudan mereka belum terbukti, saintis serius mempertimbangkan semua cara yang mungkin untuk menggunakan lubang cacing yang boleh dilalui, dengan syarat ia wujud, untuk menutup jarak pada kelajuan cahaya, dan juga melalui masa.

Sebelum menggunakan lubang cacing, saintis perlu mencarinya. Hari ini, malangnya, tiada bukti kewujudan lubang cacing telah ditemui. Tetapi jika mereka wujud, lokasi mereka mungkin tidak sesukar yang kelihatan pada pandangan pertama.

Apakah lubang cacing?

Hari ini, terdapat beberapa teori tentang asal usul lubang cacing. Ahli matematik Ludwig Flamm, yang menggunakan persamaan relativiti Albert Einstein, adalah yang pertama mencipta istilah "lubang cacing," yang menerangkan proses di mana graviti boleh membengkokkan ruang masa yang berkaitan dengan fabrik realiti fizikal, mengakibatkan pembentukan terowong ruang-masa. .

Ali Evgun, dari Universiti Mediterranean Timur di Cyprus, mencadangkan bahawa lubang cacing timbul di kawasan terkumpul padat bahan gelap. Menurut teori ini, lubang cacing boleh wujud di kawasan luar Bima Sakti, di mana terdapat jirim gelap, dan dalam galaksi lain. Secara matematik, dia dapat membuktikan bahawa terdapat semua syarat yang diperlukan untuk mengesahkan teori ini.

"Pada masa akan datang, adalah mungkin untuk memerhatikan eksperimen serupa secara tidak langsung, seperti yang ditunjukkan dalam filem Interstellar," kata Ali Evgun.

Thorne dan beberapa saintis lain membuat kesimpulan bahawa walaupun beberapa lubang cacing terbentuk disebabkan faktor yang diperlukan, kemungkinan besar ia akan runtuh sebelum sebarang objek atau orang melaluinya. Untuk memastikan lubang cacing terbuka cukup lama, sejumlah besar apa yang dipanggil "bahan eksotik" akan diperlukan. Satu bentuk "bahan eksotik" semula jadi ialah tenaga gelap, dan Davis menerangkan tindakannya dengan cara ini: "tekanan di bawah tekanan atmosfera mewujudkan daya tolakan graviti, yang seterusnya menolak bahagian dalam Alam Semesta kita ke luar, yang menghasilkan pengembangan inflasi Alam semesta."

Bahan eksotik seperti jirim gelap lima kali lebih banyak di Alam Semesta daripada jirim biasa. Sehingga kini, saintis tidak dapat mengesan kelompok jirim gelap atau tenaga gelap, jadi banyak sifatnya tidak diketahui. Kajian sifat mereka berlaku melalui kajian ruang di sekelilingnya.

Melalui lubang cacing melalui masa - realiti?

Idea perjalanan masa agak popular bukan sahaja di kalangan penyelidik. Teori lubang cacing adalah berdasarkan perjalanan Alice melalui kaca mata dalam novel Lewis Carroll dengan nama yang sama. Apakah terowong ruang masa? Kawasan ruang di hujung terowong harus menonjol dari kawasan sekitar pintu masuk kerana herotan yang serupa dengan pantulan dalam cermin melengkung. Tanda lain mungkin pergerakan cahaya tertumpu yang diarahkan melalui terowong lubang cacing oleh arus udara. Davis memanggil fenomena di hujung utama lubang cacing sebagai "kesan pelangi kaustik." Kesan sedemikian boleh dilihat dari jauh. "Ahli astronomi merancang untuk menggunakan teleskop untuk memburu fenomena pelangi ini, mencari lubang cacing yang boleh dilalui semula jadi atau bahkan tidak semulajadi, " kata Davis. "Saya tidak pernah mendengar bahawa projek itu sebenarnya gagal."

Sebagai sebahagian daripada penyelidikannya ke dalam lubang cacing, Thorne berteori bahawa lubang cacing boleh digunakan sebagai mesin masa. Eksperimen pemikiran yang melibatkan perjalanan masa sering mengalami paradoks. Mungkin yang paling terkenal ialah paradoks datuk: Jika seorang penyelidik kembali ke masa lalu dan membunuh datuknya, maka orang ini tidak akan dapat dilahirkan, dan oleh itu tidak akan kembali ke masa lalu. Walaupun mungkin diandaikan bahawa tidak ada jalan kembali ke perjalanan masa, Davis berkata kerja Thorne telah membuka kemungkinan baru untuk diterokai oleh saintis.

Pautan Hantu: Lubang Cacing dan Alam Kuantum

"Seluruh industri kotej fizik teori berkembang daripada teori yang membawa kepada pembangunan teknik ruang-masa lain yang menghasilkan sebab-sebab yang dijelaskan paradoks mesin masa, " kata Davis. Di sebalik segala-galanya, kemungkinan menggunakan lubang cacing untuk perjalanan masa menarik kedua-dua peminat fiksyen sains dan mereka yang ingin mengubah masa lalu mereka. Davis percaya, berdasarkan teori semasa, bahawa untuk membuat mesin masa daripada lubang cacing, aliran pada satu atau kedua-dua hujung terowong perlu dipercepatkan kepada kelajuan yang menghampiri kelajuan cahaya.

"Berdasarkan ini, ia akan menjadi sangat sukar untuk membina mesin masa berdasarkan lubang cacing," kata Davis "Sebagai perbandingan, lebih mudah untuk menggunakan lubang cacing untuk perjalanan antara bintang di angkasa."

Ahli fizik lain telah mencadangkan bahawa perjalanan masa melalui lubang cacing boleh menyebabkan pengumpulan tenaga yang besar yang akan memusnahkan terowong sebelum ia boleh digunakan sebagai mesin masa, satu proses yang dikenali sebagai tindak balas kuantum. Namun, bermimpi tentang potensi lubang cacing masih menyeronokkan: "Fikirkan semua kemungkinan yang orang akan ada jika mereka menemui cara untuk melakukan apa yang boleh mereka lakukan jika mereka boleh mengembara melalui masa?, " kata Davis. "Pengembaraan mereka akan menjadi sangat menarik, sekurang-kurangnya."

LAGI artikel yang menakjubkan

Imej dari Stesen Angkasa Antarabangsa menunjukkan jalur oren cahaya udara di atmosfera Bumi. Eksperimen gelombang atmosfera baharu NASA akan memerhati fenomena ini dari stesen orbit ke...

Agensi angkasa lepas Rusia Roscosmos telah menandatangani perjanjian dengan syarikat pelancongan angkasa Amerika Space Adventures untuk menerbangkan dua penumpang ke ISS pada 2021. Tidak seperti pelancaran sebelum ini, kedua-dua pelancong ini akan pergi...

Penyelidik percaya bahawa gumpalan kecil udara Bumi melarikan diri ke angkasa lepas jauh di luar orbit Bulan. Ternyata geocorona Bumi (awan kecil atom hidrogen) menjangkau 630,000 km ke angkasa. Supaya awak faham, L...

Penyelidik yang mengkaji pengaruh angin suria pada permukaan bulan percaya bahawa hubungan ini boleh mewujudkan komponen utama air Kemanusiaan tidak dapat bertahan tanpa air, jadi terdapat masalah serius dengan...

Selepas setahun di angkasa lepas, sistem imun angkasawan Scott Kelly membunyikan penggera. Para penyelidik juga menyatakan bahawa beberapa gennya telah mengubah aktiviti. Kajian dipetik apabila membandingkan prestasi dengan saudara kembarnya...

Ahli astrofizik pasti: terdapat terowong di angkasa yang melaluinya anda boleh bergerak ke Alam Semesta lain dan juga ke masa lain. Agaknya, mereka terbentuk ketika Alam Semesta baru bermula. Apabila, seperti yang dikatakan saintis, ruang "direbus" dan melengkung.

"Mesin masa" kosmik ini diberi nama "lubang cacing." "Lubang" berbeza daripada lubang hitam kerana anda bukan sahaja boleh sampai ke sana, tetapi juga kembali semula. Mesin masa wujud. Dan ini bukan lagi kenyataan oleh penulis fiksyen sains - empat formula matematik, yang setakat ini secara teori membuktikan bahawa anda boleh bergerak ke masa depan dan ke masa lalu.

Dan model komputer. Kira-kira beginilah rupa "mesin masa" di angkasa lepas: dua lubang dalam ruang dan masa yang disambungkan oleh koridor.

"Dalam kes ini kita bercakap tentang objek yang sangat luar biasa yang ditemui dalam teori Einstein. Menurut teori ini, dalam medan yang sangat kuat, ruang melengkung, dan masa sama ada berpusing atau perlahan, ini adalah sifat yang hebat, "jelas Igor Novikov, timbalan pengarah Pusat Astrospace Institut Fizikal Lebedev.

Para saintis memanggil objek luar biasa itu sebagai "lubang cacing." Ini bukan ciptaan manusia sama sekali; setakat ini hanya alam yang mampu mencipta mesin masa. Hari ini, ahli astrofizik hanya membuktikan secara hipotesis kewujudan "lubang cacing" di Alam Semesta. Ini soal amalan.

Pencarian lubang cacing adalah salah satu tugas utama astronomi moden. "Mereka mula bercakap tentang lubang hitam di suatu tempat pada lewat 60-an, dan apabila mereka membuat laporan ini, ia kelihatan seperti fiksyen sains. Nampaknya kepada semua orang bahawa ini adalah fantasi mutlak - kini ia berada di bibir semua orang, "kata Anatoly Cherepashchuk, pengarah Institut Astronomi Universiti Negeri Moscow yang dinamakan sempena Sternberg. - Jadi sekarang "lubang cacing" juga adalah fiksyen sains, namun teori itu meramalkan bahawa "lubang cacing" wujud. Saya seorang yang optimis dan saya fikir lubang cacing itu juga akan dibuka suatu hari nanti.”

"Lubang cacing" tergolong dalam fenomena misteri seperti "tenaga gelap", yang membentuk 70 peratus Alam Semesta. “Tenaga gelap kini telah ditemui - ia adalah vakum yang mempunyai tekanan negatif. Dan pada dasarnya, "lubang cacing" boleh terbentuk daripada keadaan vakum," mencadangkan Anatoly Cherepashchuk. Salah satu habitat "lubang cacing" ialah pusat galaksi. Tetapi perkara utama di sini adalah untuk tidak mengelirukan mereka dengan lubang hitam, objek besar yang juga terletak di pusat galaksi.

Jisim mereka adalah berbilion Matahari kita. Pada masa yang sama, lubang hitam mempunyai daya graviti yang kuat. Ia sangat besar sehingga cahaya pun tidak dapat melarikan diri dari sana, jadi mustahil untuk melihatnya dengan teleskop biasa. Daya graviti lubang cacing juga sangat besar, tetapi jika anda melihat ke dalam lubang cacing, anda boleh melihat cahaya masa lalu.

"Di tengah-tengah galaksi, dalam terasnya, terdapat objek yang sangat padat, ini adalah lubang hitam, tetapi diandaikan bahawa beberapa lubang hitam ini bukan lubang hitam sama sekali, tetapi pintu masuk ke "lubang cacing" ini, kata Igor Novikov . Hari ini, lebih daripada tiga ratus lubang hitam telah ditemui.

Dari Bumi ke pusat galaksi Bima Sakti kita adalah 25 ribu tahun cahaya. Jika ternyata lubang hitam ini adalah "lubang cacing", koridor untuk perjalanan masa, manusia perlu terbang dan terbang ke sana.