การบรรยายเรื่องรูหนอน นักดาราศาสตร์ฟิสิกส์กำลังมองหา "รูหนอน" ในอวกาศอย่างจริงจัง

ศาสตร์

ภาพยนตร์ที่ดึงดูดสายตาที่เพิ่งเปิดตัวเมื่อเร็ว ๆ นี้ Inresttellar มีพื้นฐานมาจากแนวคิดทางวิทยาศาสตร์ที่แท้จริงเช่น การหมุนของหลุมดำ รูหนอน และการขยายเวลา.

แต่ถ้าคุณไม่คุ้นเคยกับแนวคิดเหล่านี้คุณอาจสับสนเล็กน้อยในการรับชม

ในภาพยนตร์เรื่องนี้ ทีมนักสำรวจอวกาศต้องไป การเดินทางนอกกาแลคซีผ่านรูหนอน- ในอีกด้านหนึ่ง พวกเขาพบว่าตัวเองอยู่ในระบบสุริยะอื่นที่มีหลุมดำหมุนรอบตัวแทนที่จะเป็นดาวฤกษ์

พวกเขากำลังแข่งกับอวกาศและเวลาเพื่อทำภารกิจให้สำเร็จ การเดินทางในอวกาศลักษณะนี้อาจดูสับสนเล็กน้อย แต่เป็นไปตามหลักการพื้นฐานของฟิสิกส์

นี่คือหลัก 5 แนวคิดของฟิสิกส์สิ่งที่คุณต้องรู้เพื่อทำความเข้าใจ Interstellar:

แรงโน้มถ่วงเทียม

ปัญหาใหญ่ที่สุดที่มนุษย์เผชิญระหว่างการเดินทางในอวกาศระยะยาวคือ ความไร้น้ำหนัก- เราเกิดมาบนโลกและร่างกายของเราได้ปรับตัวเข้ากับสภาวะแรงโน้มถ่วงบางอย่าง แต่เมื่อเราอยู่ในอวกาศเป็นเวลานาน กล้ามเนื้อของเราก็เริ่มอ่อนแรง

ฮีโร่ในภาพยนตร์เรื่อง Interstellar ก็ประสบปัญหานี้เช่นกัน

นักวิทยาศาสตร์กำลังสร้างเพื่อรับมือกับสิ่งนี้ แรงโน้มถ่วงเทียมในยานอวกาศ- วิธีหนึ่งที่ทำได้คือหมุนยานอวกาศเหมือนในหนัง การหมุนจะสร้างแรงเหวี่ยงที่ผลักวัตถุไปทางผนังด้านนอกของเรือ แรงผลักนี้คล้ายกับแรงโน้มถ่วง เพียงแต่ไปในทิศทางตรงกันข้ามเท่านั้น

นี่เป็นแรงโน้มถ่วงเทียมรูปแบบหนึ่งที่คุณพบเมื่อคุณขับรถไปรอบๆ เส้นโค้งรัศมีเล็กๆ และรู้สึกราวกับว่าคุณถูกผลักออกไปด้านนอก ห่างจากจุดศูนย์กลางของเส้นโค้ง ในยานอวกาศที่หมุนได้ ผนังจะกลายเป็นพื้นของคุณ

การหมุนหลุมดำในอวกาศ

นักดาราศาสตร์ได้สังเกตการณ์ในจักรวาลของเราแม้ว่าจะโดยอ้อมก็ตาม หมุนหลุมดำ- ไม่มีใครรู้ว่ามีอะไรอยู่ใจกลางหลุมดำ แต่นักวิทยาศาสตร์ตั้งชื่อให้แล้ว -ความเป็นเอกเทศ .

หลุมดำที่กำลังหมุนอยู่จะบิดเบือนพื้นที่รอบๆ พวกมันแตกต่างจากหลุมดำที่อยู่นิ่ง

กระบวนการบิดเบี้ยวนี้เรียกว่า "การเคลื่อนตัวของเฟรมเฉื่อย" หรือปรากฏการณ์ Lense-Thirring และส่งผลต่อรูปลักษณ์ของหลุมดำจากการบิดเบือนอวกาศ และที่สำคัญกว่านั้นคือกาล-อวกาศรอบๆ มัน หลุมดำที่คุณเห็นในหนังก็เพียงพอแล้วใกล้เคียงกับแนวคิดทางวิทยาศาสตร์มาก.

• ยานอวกาศ Endurance กำลังมุ่งหน้าไปยัง Gargantua - หลุมดำมวลมหาศาลสมมุติมีมวลมากกว่าดวงอาทิตย์ถึง 100 ล้านเท่า
• อยู่ห่างจากโลก 10 พันล้านปีแสง และมีดาวเคราะห์หลายดวงโคจรรอบโลก Gargantua หมุนด้วยความเร็วแสงถึง 99.8 เปอร์เซ็นต์อย่างน่าประหลาดใจ
• จานสะสมมวลสารของการากันตัวประกอบด้วยก๊าซและฝุ่นซึ่งมีอุณหภูมิเท่ากับพื้นผิวดวงอาทิตย์ จานจ่ายแสงและความร้อนให้กับดาวเคราะห์ Gargantua

ลักษณะที่ซับซ้อนของหลุมดำในภาพยนตร์เรื่องนี้เกิดจากการที่ภาพของจานสะสมมวลสารถูกบิดเบือนโดยเลนส์โน้มถ่วง ส่วนโค้งสองส่วนปรากฏขึ้นในภาพ โดยส่วนโค้งหนึ่งก่อตัวเหนือหลุมดำ และอีกส่วนอยู่ด้านล่าง

รูหนอน

รูหนอนหรือรูหนอนที่ทีมงานใน Interstellar ใช้เป็นหนึ่งในปรากฏการณ์ในภาพยนตร์เรื่องนี้ ซึ่งไม่ได้รับการพิสูจน์ว่ามีอยู่จริง- มันเป็นเรื่องสมมุติ แต่สะดวกมากในเนื้อเรื่องของนิยายวิทยาศาสตร์ที่คุณต้องเอาชนะระยะทางอันกว้างใหญ่

แค่รูหนอนก็เป็นแบบนั้น เส้นทางที่สั้นที่สุดผ่านอวกาศ- วัตถุใดๆ ที่มีมวลจะทำให้เกิดรูในอวกาศ ซึ่งหมายความว่าอวกาศสามารถยืด บิดเบี้ยว และพับเก็บได้

รูหนอนเป็นเหมือนรอยพับของอวกาศ (และเวลา) ที่เชื่อมระหว่างสองภูมิภาคที่ห่างไกลมาก ซึ่งช่วยเหลือนักเดินทางในอวกาศ เดินทางไกลได้ในระยะเวลาอันสั้น.

ชื่ออย่างเป็นทางการของรูหนอนคือ "สะพานไอน์สไตน์-โรเซน" ตามที่เสนอครั้งแรกโดยอัลเบิร์ต ไอน์สไตน์และเพื่อนร่วมงานของเขา นาธาน โรเซน ในปี 1935

• ในไดอะแกรม 2 มิติ ปากของรูหนอนจะแสดงเป็นวงกลม อย่างไรก็ตาม ถ้าเรามองเห็นรูหนอน มันก็จะมีลักษณะเป็นทรงกลม
• บนพื้นผิวของทรงกลม จะสามารถมองเห็นอวกาศที่บิดเบี้ยวด้วยแรงโน้มถ่วงอีกด้านหนึ่งของ "หลุม" ได้
• ขนาดของรูหนอนในภาพยนตร์: เส้นผ่านศูนย์กลาง 2 กม. และระยะการถ่ายโอนคือ 10 พันล้านปีแสง

การขยายเวลาตามแรงโน้มถ่วง

การขยายเวลาตามแรงโน้มถ่วงเป็นปรากฏการณ์จริงที่สังเกตได้บนโลก มันเกิดขึ้นเพราะ เวลามีความสัมพันธ์กัน- ซึ่งหมายความว่ากระแสจะแตกต่างกันไปตามระบบพิกัดที่ต่างกัน

เมื่อคุณอยู่ในสภาพแวดล้อมที่มีแรงโน้มถ่วงสูง เวลาเดินช้าลงสำหรับคุณเมื่อเทียบกับคนที่อยู่ในสภาพแวดล้อมที่มีแรงโน้มถ่วงต่ำ

รูหนอน - 1) ฟิสิกส์ดาราศาสตร์ แนวคิดที่สำคัญที่สุดของฟิสิกส์ดาราศาสตร์สมัยใหม่และจักรวาลวิทยาเชิงปฏิบัติ “รูหนอน” หรือ “รูหนอน” เป็นเส้นทางข้ามมิติที่เชื่อมต่อหลุมดำกับหลุมสีขาวที่สอดคล้องกัน

รูหนอนทางดาราศาสตร์ฟิสิกส์เจาะทะลุพื้นที่พับในมิติพิเศษและทำให้สามารถเดินทางไปตามเส้นทางที่สั้นอย่างแท้จริงระหว่างระบบดาว

การวิจัยโดยใช้กล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลแสดงให้เห็นว่าหลุมดำทุกหลุมเป็นทางเข้าสู่รูหนอน (ดูกฎของฮับเบิล) หลุมที่ใหญ่ที่สุดแห่งหนึ่งตั้งอยู่ใจกลางกาแล็กซีของเราตามทฤษฎีแล้ว (พ.ศ. 2536) แสดงให้เห็นแล้วว่าระบบสุริยะเกิดขึ้นจากรูตรงกลางนี้

ตามแนวคิดสมัยใหม่ ส่วนที่สังเกตได้ของจักรวาลนั้นเต็มไปด้วย "รูหนอน" ที่ "ไปมา" นักดาราศาสตร์ฟิสิกส์ที่มีชื่อเสียงหลายคนเชื่อเช่นนั้น การเดินทางผ่าน “รูหนอน” คืออนาคตของอวกาศอวกาศระหว่างดวงดาว -

เราทุกคนคุ้นเคยกับความจริงที่ว่าเราไม่สามารถย้อนอดีตได้ แม้ว่าบางครั้งเราก็อยากจะย้อนกลับไปจริงๆ ก็ตาม เป็นเวลากว่าหนึ่งศตวรรษที่นักเขียนนิยายวิทยาศาสตร์ได้พรรณนาถึงเหตุการณ์ประเภทต่างๆ ที่เกิดขึ้นเนื่องจากความสามารถในการเดินทางข้ามเวลาและมีอิทธิพลต่อวิถีแห่งประวัติศาสตร์ ยิ่งกว่านั้นหัวข้อนี้กลายเป็นเรื่องเร่งด่วนมากจนเมื่อปลายศตวรรษที่ผ่านมาแม้แต่นักฟิสิกส์ที่อยู่ห่างไกลจากเทพนิยายก็เริ่มค้นหาวิธีแก้ปัญหาสมการที่อธิบายโลกของเราอย่างจริงจังซึ่งจะทำให้สามารถสร้างไทม์แมชชีนและเอาชนะอวกาศใดก็ได้ และเวลาในพริบตา

นวนิยายวิทยาศาสตร์บรรยายถึงเครือข่ายการขนส่งทั้งหมดที่เชื่อมต่อระบบดาวและยุคประวัติศาสตร์ เขาก้าวเข้าไปในบูธที่มีสไตล์ เช่น ตู้โทรศัพท์ และพบว่าตัวเองอยู่ที่ไหนสักแห่งในเนบิวลาแอนโดรเมดาหรือบนโลก แต่กลับไปเยือนไทแรนโนซอรัสที่สูญพันธุ์ไปนานแล้ว

ตัวละครในงานดังกล่าวใช้เครื่องย้อนเวลา พอร์ทัล และอุปกรณ์อำนวยความสะดวกที่คล้ายกันอย่างต่อเนื่อง

อย่างไรก็ตาม แฟนนิยายวิทยาศาสตร์รับรู้การเดินทางดังกล่าวโดยไม่ต้องกังวลใจมากนัก - คุณไม่มีทางรู้ว่าใครจะจินตนาการได้อย่างไร โดยอ้างว่าการนำแนวคิดไปปฏิบัตินั้นนำไปสู่อนาคตที่ไม่แน่นอนหรือความเข้าใจอย่างลึกซึ้งของอัจฉริยะที่ไม่รู้จัก สิ่งที่น่าประหลาดใจกว่านั้นมากคือไทม์แมชชีนและอุโมงค์ในอวกาศนั้นค่อนข้างจริงจังเท่าที่จะเป็นไปได้ โดยมีการพูดคุยกันอย่างแข็งขันในบทความเกี่ยวกับฟิสิกส์เชิงทฤษฎี บนหน้าสิ่งพิมพ์ทางวิทยาศาสตร์ที่มีชื่อเสียงที่สุด

คำตอบอยู่ที่ข้อเท็จจริงที่ว่า ตามทฤษฎีแรงโน้มถ่วงของไอน์สไตน์ ซึ่งเป็นทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไป (GTR) อวกาศ-เวลาสี่มิติที่เราอาศัยอยู่นั้นโค้งงอ และแรงโน้มถ่วงที่คุ้นเคยก็คือการแสดงออกถึงความโค้งดังกล่าว

สสาร "โค้งงอ" ทำให้พื้นที่รอบ ๆ โค้งงอ และยิ่งมีความหนาแน่นมากเท่าไร ความโค้งก็จะยิ่งแข็งแกร่งขึ้นเท่านั้น

ทฤษฎีแรงโน้มถ่วงทางเลือกมากมายซึ่งมีนับร้อยนั้นแตกต่างจาก GTR ในรายละเอียด แต่ยังคงรักษาสิ่งสำคัญไว้นั่นคือแนวคิดเรื่องความโค้งของกาล-อวกาศ และถ้าอวกาศมีความโค้ง แล้วเหตุใดจึงไม่ต้องใช้ เช่น รูปร่างของท่อ พื้นที่ไฟฟ้าลัดวงจรที่แยกจากกันนับแสนปีแสง หรือพูดได้ว่า ยุคสมัยที่ห่างไกลจากกัน - สุดท้ายแล้ว เรา กำลังพูดถึงไม่ใช่แค่เรื่องอวกาศ แต่เกี่ยวกับอวกาศ-เวลาด้วยเหรอ?

โปรดจำไว้ว่าจาก Strugatskys (ซึ่งในทางกลับกันก็หันไปใช้การขนส่งเป็นศูนย์ด้วย):“ ฉันไม่เห็นเลยว่าทำไมผู้สูงศักดิ์จึงไม่…” - เอาล่ะสมมติว่าไม่บินไปที่วันที่ 32 ศตวรรษ?...

รูหนอนหรือหลุมดำ?

ความคิดเกี่ยวกับความโค้งที่แข็งแกร่งของกาลอวกาศของเราเกิดขึ้นทันทีหลังจากการปรากฏของทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไป - ในปี 1916 นักฟิสิกส์ชาวออสเตรียแอล. ฟลามม์ได้หารือถึงความเป็นไปได้ของการดำรงอยู่ของเรขาคณิตเชิงพื้นที่ในรูปแบบของหลุมชนิดหนึ่งที่เชื่อมระหว่างโลกทั้งสอง . ในปี 1935 A. Einstein และนักคณิตศาสตร์ N. Rosen ดึงความสนใจไปที่ความจริงที่ว่าคำตอบที่ง่ายที่สุดของสมการสัมพัทธภาพทั่วไปซึ่งอธิบายแหล่งที่มาของสนามโน้มถ่วงที่แยกได้เป็นกลางหรือมีประจุไฟฟ้ามีโครงสร้างเชิงพื้นที่ของ "สะพาน" เกือบจะเชื่อมต่อสองจักรวาลได้อย่างราบรื่น - สองจักรวาลที่เหมือนกันเกือบแบนราบ - เวลา

โครงสร้างเชิงพื้นที่ประเภทนี้ต่อมาได้รับชื่อ "รูหนอน" (คำแปลที่ค่อนข้างหลวมของคำภาษาอังกฤษ "รูหนอน")

ไอน์สไตน์และโรเซนยังคำนึงถึงความเป็นไปได้ที่จะใช้ "สะพาน" ดังกล่าวเพื่ออธิบายอนุภาคมูลฐานด้วยซ้ำ ในความเป็นจริง อนุภาคในกรณีนี้เป็นการก่อตัวเชิงพื้นที่ล้วนๆ ดังนั้นจึงไม่จำเป็นต้องจำลองแหล่งกำเนิดของมวลหรือประจุเป็นพิเศษ และด้วยขนาดกล้องจุลทรรศน์ของรูหนอน ผู้สังเกตการณ์ภายนอกจากระยะไกลที่อยู่ในช่องว่างใดพื้นที่หนึ่งจึงมองเห็น เป็นเพียงแหล่งกำเนิดจุดที่มีมวลและประจุที่แน่นอน

เส้นแรงไฟฟ้าเข้าไปในรูจากด้านหนึ่งและออกจากอีกด้านหนึ่ง โดยไม่เริ่มต้นหรือสิ้นสุดที่ใดเลย

ตามคำพูดของนักฟิสิกส์ชาวอเมริกัน เจ. วีลเลอร์ ผลลัพธ์คือ “มวลไม่มีมวล ประจุไม่มีประจุ” และในกรณีนี้ ไม่จำเป็นเลยที่จะต้องสันนิษฐานว่าสะพานเชื่อมระหว่างสองจักรวาลที่แตกต่างกัน - ไม่แย่ไปกว่านั้นคือการสันนิษฐานว่า "ปาก" ของรูหนอนทั้งสองออกไปในจักรวาลเดียวกัน แต่อยู่ในจุดและเวลาที่ต่างกัน - บางอย่างเช่น "ด้ามจับ" กลวงที่เย็บเข้ากับโลกที่คุ้นเคยและเกือบจะแบน

ปากด้านหนึ่งซึ่งเส้นสนามเข้าไปด้านใน สามารถมองเห็นได้ว่าเป็นประจุลบ (เช่น อิเล็กตรอน) อีกปากหนึ่งซึ่งปล่อยออกมาเป็นประจุบวก (โพซิตรอน) และมวลจะเท่ากันทั้งสองอย่าง ด้านข้าง

แม้ว่าภาพดังกล่าวจะมีความน่าดึงดูดใจ แต่ (ด้วยเหตุผลหลายประการ) ก็ไม่ได้หยั่งรากลึกในฟิสิกส์อนุภาคเบื้องต้น เป็นการยากที่จะระบุคุณสมบัติควอนตัมว่าเป็น "สะพาน" ของ Einstein-Rosen และหากไม่มีคุณสมบัติเหล่านี้ ก็ไม่มีอะไรจะทำในโลกใบเล็กๆ

สำหรับค่าที่ทราบของมวลและประจุของอนุภาค (อิเล็กตรอนหรือโปรตอน) สะพานไอน์สไตน์-โรเซนไม่ได้เกิดขึ้นเลย ในทางกลับกัน สารละลาย "ไฟฟ้า" จะทำนายสิ่งที่เรียกว่าภาวะเอกฐาน "เปลือย" ซึ่งเป็นจุดที่ ความโค้งของอวกาศและสนามไฟฟ้าจะไม่มีที่สิ้นสุด แนวคิดเรื่องกาล-อวกาศ แม้ว่าจะโค้งก็ตาม ก็สูญเสียความหมาย ณ จุดดังกล่าว เนื่องจากเป็นไปไม่ได้ที่จะแก้สมการด้วยเงื่อนไขที่ไม่มีที่สิ้นสุด ทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปเองก็ระบุอย่างชัดเจนว่ามันหยุดทำงานตรงจุดไหน ขอให้เราจำคำที่กล่าวไว้ข้างต้น: “การเชื่อมต่อในลักษณะที่เกือบจะราบรื่น…” "เกือบ" นี้หมายถึงข้อบกพร่องหลักของ "สะพาน" ของ Einstein-Rosen - การละเมิดความเรียบในตำแหน่งที่แคบที่สุดของ "สะพาน" ที่คอ

และต้องบอกว่าการละเมิดนี้ไม่ใช่เรื่องเล็กน้อยมาก: ที่คอจากมุมมองของผู้สังเกตการณ์ระยะไกล เวลาหยุด...

ตามแนวคิดสมัยใหม่ สิ่งที่ไอน์สไตน์และโรเซนถือว่าเป็นคอ (นั่นคือจุดที่แคบที่สุดของ "สะพาน") จริงๆ แล้วไม่มีอะไรมากไปกว่าขอบฟ้าเหตุการณ์ของหลุมดำ (เป็นกลางหรือมีประจุ)

ยิ่งไปกว่านั้น จากด้านต่างๆ ของอนุภาคหรือรังสีของ "สะพาน" ที่ตกลงบน "ส่วน" ต่างๆ ของขอบฟ้า และระหว่างพูดกันคือ ส่วนด้านขวาและด้านซ้ายของขอบฟ้า จะมีพื้นที่พิเศษที่ไม่คงที่โดยไม่มีการข้ามซึ่งมัน ไม่อาจลอดผ่านรูไปได้

สำหรับผู้สังเกตการณ์ระยะไกล ยานอวกาศที่กำลังเข้าใกล้ขอบฟ้าของหลุมดำขนาดใหญ่เพียงพอ (เมื่อเทียบกับเรือ) ดูเหมือนจะแข็งตัวตลอดไป และสัญญาณจากหลุมดำก็มาถึงน้อยลงเรื่อยๆ ในทางตรงกันข้าม ตามนาฬิกาของเรือ ขอบฟ้านั้นจะมาถึงในเวลาอันจำกัด

เมื่อผ่านเส้นขอบฟ้าแล้ว เรือ (อนุภาคหรือรังสีของแสง) ในไม่ช้าก็จะวิ่งเข้าสู่ภาวะเอกฐาน - โดยที่ความโค้งไม่มีที่สิ้นสุดและที่ (ยังอยู่ระหว่างทาง) วัตถุที่ยื่นออกมาใด ๆ จะถูกบดขยี้และฉีกเป็นชิ้น ๆ อย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้

นี่คือความจริงอันโหดร้ายของการทำงานภายในของหลุมดำ วิธีแก้ปัญหาของ Schwarzschild และ Reisner-Nordström ซึ่งอธิบายหลุมดำที่เป็นกลางและมีประจุไฟฟ้าแบบสมมาตรทรงกลมนั้นได้รับมาในปี 1916-1917 แต่นักฟิสิกส์เข้าใจอย่างถ่องแท้ถึงเรขาคณิตที่ซับซ้อนของช่องว่างเหล่านี้เฉพาะในช่วงเปลี่ยนผ่านของทศวรรษ 1950-1960 เท่านั้น ตอนนั้นเองที่ John Archibald Wheeler ซึ่งเป็นที่รู้จักจากผลงานด้านฟิสิกส์นิวเคลียร์และทฤษฎีแรงโน้มถ่วงได้เสนอคำว่า "หลุมดำ" และ "รูหนอน"

เมื่อปรากฎว่ามีรูหนอนอยู่ในช่องว่าง Schwarzschild และ Reisner-Nordström จริงๆ จากมุมมองของผู้สังเกตการณ์ระยะไกล พวกมันไม่สามารถมองเห็นได้ทั้งหมดเหมือนกับหลุมดำ และจะคงอยู่ชั่วนิรันดร์เช่นกัน แต่สำหรับนักเดินทางที่กล้าทะลุขอบฟ้า หลุมนั้นพังทลายลงอย่างรวดเร็วจนทั้งเรือหรืออนุภาคขนาดใหญ่ หรือแม้แต่รังสีแสงไม่สามารถบินผ่านมันได้

เพื่อหลีกเลี่ยงเอกภาวะและทะลุ "สู่แสงสว่างของพระเจ้า" - ไปยังอีกปากของหลุมจำเป็นต้องเคลื่อนที่เร็วกว่าแสง และนักฟิสิกส์ในปัจจุบันเชื่อว่าความเร็วเหนือแสงของการเคลื่อนที่ของสสารและพลังงานนั้นเป็นไปไม่ได้ตามหลักการ

รูหนอนและลูปเวลา

ดังนั้น หลุมดำชวาร์สไชลด์จึงถือได้ว่าเป็นรูหนอนที่เจาะเข้าไปไม่ได้ หลุมดำไรส์เนอร์-นอร์ดสตรอมนั้นซับซ้อนกว่า แต่ก็ผ่านไม่ได้เช่นกัน

อย่างไรก็ตาม การประดิษฐ์และอธิบายรูหนอนสี่มิติที่เคลื่อนที่ได้นั้นไม่ใช่เรื่องยากนักโดยการเลือกประเภทของหน่วยเมตริกที่ต้องการ (หน่วยเมตริกหรือเมตริกเทนเซอร์ คือชุดของปริมาณซึ่งช่วยเป็นระยะทางสี่มิติ-ช่วงระหว่างจุด- เหตุการณ์ต่างๆ จะถูกคำนวณ ซึ่งแสดงลักษณะเรขาคณิตของอวกาศ-เวลา และสนามโน้มถ่วงได้อย่างสมบูรณ์) โดยทั่วไปรูหนอนที่ผ่านได้นั้นมีรูปทรงเรขาคณิตง่ายกว่าหลุมดำด้วยซ้ำ: ไม่ควรมีขอบเขตอันไกลโพ้นใด ๆ ที่นำไปสู่ความหายนะเมื่อเวลาผ่านไป

แน่นอนว่าเวลาที่จุดต่างๆ สามารถเคลื่อนที่ในอัตราที่ต่างกันได้ แต่ไม่ควรเร่งความเร็วหรือหยุดอย่างไม่มีที่สิ้นสุด

ต้องบอกว่าหลุมดำและรูหนอนต่างๆ เป็นวัตถุขนาดเล็กที่น่าสนใจมากซึ่งเกิดขึ้นด้วยตัวเอง เช่นเดียวกับความผันผวนของควอนตัมของสนามโน้มถ่วง (ที่ความยาวประมาณ 10-33 ซม.) โดยที่ตามการประมาณการที่มีอยู่ แนวคิดนี้ ของกาล-อวกาศที่ราบรื่นแบบคลาสสิกใช้ไม่ได้อีกต่อไป

ในระดับดังกล่าว ควรมีบางสิ่งที่คล้ายกับน้ำหรือฟองสบู่ในกระแสน้ำเชี่ยว โดย "หายใจ" ตลอดเวลาเนื่องจากการก่อตัวและการยุบตัวของฟองอากาศขนาดเล็ก แทนที่จะเป็นพื้นที่ว่างอันเงียบสงบ เรามีหลุมดำขนาดเล็กและรูหนอนที่มีลักษณะแปลกประหลาดและเกี่ยวพันกันมากที่สุดปรากฏขึ้นและหายไปอย่างรวดเร็ว ขนาดของมันเล็กเกินกว่าจะจินตนาการได้ โดยมีขนาดเล็กกว่านิวเคลียสของอะตอมเป็นจำนวนเท่าๆ กัน เนื่องจากนิวเคลียสนี้มีขนาดเล็กกว่าดาวเคราะห์โลก ยังไม่มีคำอธิบายที่เข้มงวดเกี่ยวกับฟองอวกาศ-เวลา เนื่องจากยังไม่ได้สร้างทฤษฎีแรงโน้มถ่วงควอนตัมที่สอดคล้องกัน แต่โดยทั่วไปแล้ว รูปภาพที่อธิบายเป็นไปตามหลักการพื้นฐานของทฤษฎีฟิสิกส์และไม่น่าจะเปลี่ยนแปลง

อย่างไรก็ตามจากมุมมองของการเดินทางระหว่างดวงดาวและระหว่างกาลจำเป็นต้องมีรูหนอนที่มีขนาดแตกต่างกันโดยสิ้นเชิง: "ฉันต้องการ" สำหรับยานอวกาศที่มีขนาดเหมาะสมหรืออย่างน้อยก็มีรถถังที่จะผ่านคอโดยไม่มีความเสียหาย (ถ้าไม่มีก็จะเป็นเช่นนั้น ไม่สบายใจในหมู่พวกเผด็จการใช่ไหม?)

ดังนั้น อันดับแรก เราจำเป็นต้องหาคำตอบของสมการแรงโน้มถ่วงในรูปแบบของรูหนอนที่เคลื่อนที่ได้ในมิติมหภาค และถ้าเราคิดว่าหลุมดังกล่าวได้ปรากฏขึ้นแล้ว และเวลาที่เหลือในอวกาศ-เวลายังคงเกือบจะราบเรียบ ลองพิจารณาว่าทุกอย่างอยู่ที่นั่น หลุมนั้นอาจเป็นเครื่องย้อนเวลา อุโมงค์ระหว่างกาแล็กซี และแม้แต่เครื่องเร่งความเร็ว

ไม่ว่าปากรูหนอนตัวใดตัวหนึ่งจะอยู่ที่ไหนและเมื่อไหร่ก็ตามปากที่สองสามารถปรากฏได้ทุกที่ในอวกาศและทุกเวลา - ในอดีตหรือในอนาคต

นอกจากนี้ปากสามารถเคลื่อนที่ด้วยความเร็วเท่าใดก็ได้ (ภายในความเร็วแสง) โดยสัมพันธ์กับวัตถุโดยรอบ ซึ่งจะไม่รบกวนการออกจากรูสู่พื้นที่ Minkowski (เกือบ) แบน

เป็นที่รู้กันว่ามีความสมมาตรอย่างผิดปกติและดูเหมือนกันทุกจุด ในทุกทิศทาง และในระบบเฉื่อยใดๆ ไม่ว่าพวกมันจะเคลื่อนที่ด้วยความเร็วเท่าใดก็ตาม

แต่ในทางกลับกัน เมื่อสันนิษฐานว่ามีไทม์แมชชีนดำรงอยู่ เราก็ต้องเผชิญกับ "ช่อดอกไม้" ของความขัดแย้งเช่น - บินไปสู่อดีตและ "ฆ่าปู่ด้วยพลั่ว" ก่อนที่ปู่จะกลายเป็นพ่อ สามัญสำนึกปกติกำหนดว่าสิ่งนี้น่าจะไม่สามารถเกิดขึ้นได้ และหากทฤษฎีทางกายภาพอ้างว่าอธิบายความเป็นจริง ทฤษฎีนั้นจะต้องมีกลไกที่ห้ามการก่อตัวของ "วงจรเวลา" ดังกล่าว หรืออย่างน้อยก็ทำให้การก่อตัวเป็นเรื่องยากมาก

ไม่ต้องสงสัยเลยว่า GTR อ้างว่าอธิบายความเป็นจริง พบวิธีแก้ปัญหามากมายที่อธิบายช่องว่างที่มีช่วงเวลาปิด แต่ตามกฎแล้วด้วยเหตุผลใดก็ตามถือว่าไม่สมจริงหรือพูดได้ว่า "ไม่เป็นอันตราย"

ดังนั้นวิธีแก้ปัญหาที่น่าสนใจมากสำหรับสมการของไอน์สไตน์จึงถูกระบุโดยนักคณิตศาสตร์ชาวออสเตรีย K. Gödel: นี่คือจักรวาลที่อยู่นิ่งที่เป็นเนื้อเดียวกันและหมุนไปโดยรวม มันมีวิถีปิดซึ่งเดินทางไปตามซึ่งคุณสามารถกลับไม่เพียง แต่ไปยังจุดเริ่มต้นในอวกาศ แต่ยังไปยังจุดเริ่มต้นในเวลาด้วย อย่างไรก็ตาม การคำนวณแสดงให้เห็นว่าขอบเขตเวลาต่ำสุดของวงวนดังกล่าวนั้นมากกว่าการมีอยู่ของจักรวาลมาก

รูหนอนที่ผ่านได้ซึ่งถือเป็น "สะพาน" ระหว่างจักรวาลที่แตกต่างกันนั้นเกิดขึ้นชั่วคราว (ดังที่เราได้กล่าวไปแล้ว) เพื่อสันนิษฐานว่าปากทั้งสองเปิดออกสู่จักรวาลเดียวกันเมื่อมีลูปเกิดขึ้นทันที ถ้าอย่างนั้น อะไรจากมุมมองของทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปที่ขัดขวางการก่อตัว - อย่างน้อยก็ในระดับมหภาคและจักรวาล?

คำตอบนั้นง่ายมาก: โครงสร้างของสมการของไอน์สไตน์ ทางด้านซ้ายมีปริมาณที่แสดงลักษณะเรขาคณิตของอวกาศ-เวลา และทางด้านขวามีสิ่งที่เรียกว่าเทนเซอร์โมเมนตัมพลังงานซึ่งมีข้อมูลเกี่ยวกับความหนาแน่นพลังงานของสสารและสนามต่าง ๆ เกี่ยวกับความดันในทิศทางที่ต่างกัน เกี่ยวกับการกระจายตัวในอวกาศและสภาพการเคลื่อนไหว

เราสามารถ "อ่าน" สมการของไอน์สไตน์จากขวาไปซ้าย โดยบอกว่าด้วยความช่วยเหลือของพวกเขา "บอก" อวกาศว่าจะโค้งงออย่างไร แต่ก็เป็นไปได้เช่นกัน - จากซ้ายไปขวาการตีความจะแตกต่างออกไป: เรขาคณิตกำหนดคุณสมบัติของสสารที่สามารถให้ได้, เรขาคณิต, กับการดำรงอยู่

ดังนั้น หากเราต้องการเรขาคณิตของรูหนอน ลองแทนที่มันลงในสมการของไอน์สไตน์ วิเคราะห์มันและค้นหาว่าต้องใช้สสารประเภทใด ปรากฎว่ามันแปลกมากและไม่เคยเกิดขึ้นมาก่อน มันถูกเรียกว่า "สสารแปลกใหม่" ดังนั้นเพื่อสร้างรูหนอนที่ง่ายที่สุด (สมมาตรเป็นทรงกลม) จำเป็นที่ความหนาแน่นของพลังงานและความดันในทิศทางแนวรัศมีจะต้องรวมกันเป็นค่าลบ ฉันต้องบอกว่าสำหรับสสารประเภททั่วไป (รวมถึงสนามทางกายภาพที่รู้จักหลายแห่ง) ปริมาณทั้งสองนี้เป็นค่าบวกหรือไม่..

ดังที่เราเห็นธรรมชาติได้สร้างอุปสรรคร้ายแรงต่อการเกิดขึ้นของรูหนอน แต่มนุษย์ก็เป็นเช่นนั้น และนักวิทยาศาสตร์ก็ไม่มีข้อยกเว้น ถ้ามีอุปสรรค ก็จะมีคนที่ต้องการเอาชนะมันเสมอ...

งานของนักทฤษฎีที่สนใจเรื่องรูหนอนสามารถแบ่งออกเป็นสองทิศทางเสริมกัน ประการแรกสันนิษฐานว่ามีรูหนอนอยู่พิจารณาผลที่ตามมาส่วนที่สองพยายามพิจารณาว่าสามารถสร้างรูหนอนได้อย่างไรและจากอะไรภายใต้เงื่อนไขใดที่พวกมันปรากฏหรือปรากฏได้

ตัวอย่างเช่นในงานของทิศทางแรกมีการพูดคุยถึงคำถามดังกล่าว

สมมติว่าเรามีรูหนอนอยู่ ซึ่งเราสามารถผ่านไปได้ภายในเวลาไม่กี่วินาที และปล่อยให้ปากรูปกรวยทั้งสอง "A" และ "B" อยู่ใกล้กันในอวกาศ เป็นไปได้ไหมที่จะเปลี่ยนรูดังกล่าวให้เป็นไทม์แมชชีน?

คิป ธอร์น นักฟิสิกส์ชาวอเมริกันและเพื่อนร่วมงานของเขาสาธิตวิธีการทำเช่นนี้ แนวคิดคือการปล่อยให้ปากข้างหนึ่ง "A" อยู่กับที่ และอีกข้างหนึ่งคือ "B" (ซึ่งควรจะประพฤติตัวเหมือนร่างใหญ่ธรรมดา) เร่งความเร็วไปที่ ความเร็วเทียบได้กับความเร็วแสง แล้วย้อนกลับและชะลอความเร็วลงข้าง “A” จากนั้น เนื่องจากผลของ STR (การชะลอตัวของเวลาในร่างกายที่เคลื่อนไหวเมื่อเทียบกับร่างกายที่อยู่นิ่ง) เวลาสำหรับปาก "B" จะผ่านไปน้อยกว่าสำหรับปาก "A" ยิ่งกว่านั้น ยิ่งความเร็วและระยะเวลาการเคลื่อนที่ของปาก "B" มากเท่าใด เวลาก็จะยิ่งต่างกันมากขึ้นเท่านั้น

อันที่จริงนี่คือ "ความขัดแย้งแฝด" แบบเดียวกันซึ่งนักวิทยาศาสตร์รู้จักกันดี: ฝาแฝดที่กลับมาจากการบินสู่ดวงดาวกลายเป็นอายุน้อยกว่าน้องชายที่อยู่บ้าน... ให้เวลาต่างกันระหว่าง เช่นปากจะเป็นเวลาหกเดือน

จากนั้นเมื่อนั่งใกล้ปาก "A" ในช่วงกลางฤดูหนาวเราจะเห็นภาพที่สดใสของฤดูร้อนที่ผ่านมาผ่านรูหนอนและ - ในความเป็นจริงเราจะกลับสู่ฤดูร้อนนี้โดยผ่านรูหนอนไป จากนั้นเราจะเข้าใกล้ช่องทาง "A" อีกครั้ง (ตามที่เราตกลงกันคืออยู่ที่ไหนสักแห่งใกล้ ๆ ) ดำลงไปในหลุมอีกครั้งแล้วกระโดดตรงเข้าไปในหิมะของปีที่แล้ว และหลายครั้งตามที่คุณต้องการ เคลื่อนไปในทิศทางตรงกันข้าม - ดำดิ่งสู่ช่องทาง "B" - ก้าวข้ามไปสู่อนาคตในอีกหกเดือนข้างหน้า...

ดังนั้น เมื่อทำการยักย้ายโดยใช้ปากข้างใดข้างหนึ่ง เราก็จะได้ไทม์แมชชีนที่สามารถ "ใช้งาน" ได้ตลอดเวลา (แน่นอนว่าสมมติว่ารูนั้นมั่นคงหรือเราสามารถรักษา "ความสามารถในการทำงาน" ของมันไว้ได้)

ผลงานของทิศทางที่สองนั้นมีมากมายและอาจน่าสนใจยิ่งกว่านั้นด้วยซ้ำ ทิศทางนี้รวมถึงการค้นหาโมเดลรูหนอนเฉพาะและการศึกษาคุณสมบัติเฉพาะของรูหนอน ซึ่งโดยทั่วไปจะกำหนดว่าสามารถทำอะไรได้บ้างกับรูเหล่านี้และวิธีการใช้งาน

เอ็กโซแมตเตอร์และพลังงานมืด

คุณสมบัติแปลกใหม่ของสสารที่วัสดุก่อสร้างสำหรับรูหนอนต้องมีนั้นสามารถเกิดขึ้นได้ผ่านสิ่งที่เรียกว่าโพลาไรเซชันสุญญากาศของสนามควอนตัม

ข้อสรุปนี้เพิ่งบรรลุโดยนักฟิสิกส์ชาวรัสเซีย Arkady Popov และ Sergei Sushkov จาก Kazan (ร่วมกับ David Hochberg จากสเปน) และ Sergei Krasnikov จากหอดูดาว Pulkovo และในกรณีนี้ สุญญากาศไม่ใช่ความว่างเปล่า แต่เป็นสถานะควอนตัมที่มีพลังงานต่ำที่สุด ซึ่งเป็นสนามที่ไม่มีอนุภาคจริง คู่อนุภาค "เสมือน" ปรากฏขึ้นอย่างต่อเนื่องในนั้น ซึ่งหายไปอีกครั้งก่อนที่เครื่องมือจะตรวจจับได้ แต่ทิ้งร่องรอยที่แท้จริงไว้ในรูปแบบของเทนเซอร์โมเมนตัมพลังงานที่มีคุณสมบัติผิดปกติ

และถึงแม้ว่าคุณสมบัติควอนตัมของสสารจะแสดงออกมาเป็นส่วนใหญ่ในพิภพเล็ก ๆ แต่รูหนอนที่พวกมันสร้างขึ้น (ภายใต้เงื่อนไขบางประการ) ก็สามารถมีขนาดที่เหมาะสมมากได้ อย่างไรก็ตามบทความหนึ่งของ S. Krasnikov มีชื่อที่ "น่ากลัว" - "ภัยคุกคามของรูหนอน" สิ่งที่น่าสนใจที่สุดในการอภิปรายทางทฤษฎีล้วนๆ ก็คือ การสังเกตการณ์ทางดาราศาสตร์ที่แท้จริงในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมาดูเหมือนจะบ่อนทำลายตำแหน่งของฝ่ายตรงข้ามถึงความเป็นไปได้ของการมีอยู่ของรูหนอนอย่างมาก

นักดาราศาสตร์ฟิสิกส์ซึ่งศึกษาสถิติการระเบิดของซูเปอร์โนวาในกาแลคซีที่อยู่ห่างจากเราหลายพันล้านปีแสง ได้สรุปว่าจักรวาลของเราไม่เพียงแค่ขยายตัวเท่านั้น แต่ยังกระเจิงด้วยความเร็วที่เพิ่มขึ้นเรื่อย ๆ กล่าวคือด้วยความเร่ง ยิ่งไปกว่านั้น เมื่อเวลาผ่านไป ความเร่งนี้ยังเพิ่มขึ้นอีกด้วย สิ่งนี้แสดงให้เห็นได้อย่างมั่นใจจากการสังเกตการณ์ล่าสุดที่ทำกับกล้องโทรทรรศน์อวกาศรุ่นล่าสุด ตอนนี้เป็นเวลาที่จะจดจำความเชื่อมโยงระหว่างสสารและเรขาคณิตในทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไป: ธรรมชาติของการขยายตัวของเอกภพมีความเชื่อมโยงอย่างแน่นหนากับสมการสถานะของสสาร หรืออีกนัยหนึ่ง คือ ความสัมพันธ์ระหว่างความหนาแน่นและความดันของมัน หากเป็นเรื่องธรรมดา (ที่มีความหนาแน่นและความดันเป็นบวก) ความหนาแน่นจะลดลงเมื่อเวลาผ่านไป และการขยายตัวจะช้าลง

หากความดันเป็นลบและมีขนาดเท่ากัน แต่ตรงกันข้ามกับความหนาแน่นของพลังงาน (จากนั้นผลรวมของพวกมัน = 0) ความหนาแน่นนี้จะคงที่ในเวลาและพื้นที่ - นี่คือสิ่งที่เรียกว่าค่าคงที่ทางจักรวาลวิทยาซึ่งนำไปสู่การขยายตัวด้วย ความเร่งคงที่

แต่เพื่อให้ความเร่งเพิ่มขึ้นเมื่อเวลาผ่านไปซึ่งไม่เพียงพอ ผลรวมของความดันและความหนาแน่นของพลังงานต้องเป็นลบ ไม่มีใครเคยสังเกตเห็นสสารดังกล่าว แต่พฤติกรรมของส่วนที่มองเห็นได้ของจักรวาลดูเหมือนจะส่งสัญญาณการมีอยู่ของมัน การคำนวณแสดงให้เห็นว่าสสารแปลก ๆ ที่มองไม่เห็น (เรียกว่า "พลังงานมืด") ในยุคปัจจุบันควรอยู่ที่ประมาณ 70% และสัดส่วนนี้เพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง (ต่างจากสสารธรรมดาที่สูญเสียความหนาแน่นตามปริมาตรที่เพิ่มขึ้น พลังงานมืดมีพฤติกรรมขัดแย้งกัน - จักรวาล กำลังขยายตัวและความหนาแน่นก็เพิ่มขึ้น) แต่ (และเราได้พูดคุยกันแล้วเกี่ยวกับเรื่องนี้) มันเป็นสสารแปลกใหม่ที่เป็น "วัสดุก่อสร้าง" ที่เหมาะสมที่สุดสำหรับการก่อตัวของรูหนอน

การเพ้อฝันเป็นเรื่องชวนฝัน: ไม่ช้าก็เร็วพลังงานมืดจะถูกค้นพบ นักวิทยาศาสตร์และนักเทคโนโลยีจะเรียนรู้ที่จะควบแน่นและสร้างรูหนอน จากนั้นไม่นาน "ความฝันจะเป็นจริง" - เกี่ยวกับไทม์แมชชีนและอุโมงค์ที่นำไปสู่ดวงดาว ...

จริงอยู่ การประมาณความหนาแน่นของพลังงานมืดในเอกภพซึ่งรับประกันการขยายตัวด้วยความเร่งนั้นค่อนข้างน่าท้อใจ หากพลังงานมืดมีการกระจายเท่าๆ กัน ผลลัพธ์ที่ได้ก็ไม่มีนัยสำคัญเลย ประมาณ 10-29 กรัมต่อลูกบาศก์เซนติเมตร สำหรับสารธรรมดา ความหนาแน่นนี้สอดคล้องกับอะตอมไฮโดรเจน 10 อะตอมต่อ 1 ลูกบาศก์เมตร แม้แต่ก๊าซระหว่างดวงดาวก็มีความหนาแน่นมากกว่าหลายเท่า ดังนั้นหากเส้นทางสู่การสร้างไทม์แมชชีนกลายเป็นจริงได้ มันก็คงไม่เกิดขึ้นเร็วๆ นี้

ต้องมีรูโดนัท

จนถึงตอนนี้ เรากำลังพูดถึงรูหนอนที่มีรูปทรงเป็นอุโมงค์และมีคอเรียบ แต่ GTR ยังทำนายรูหนอนประเภทอื่นด้วย - และโดยหลักการแล้วพวกมันไม่ต้องการการกระจายใดๆ เลย สมการของไอน์สไตน์มีคำตอบอยู่หลายประเภท โดยที่อวกาศ-เวลาสี่มิติ ซึ่งอยู่ห่างจากแหล่งกำเนิดสนามแม่เหล็กนั้นอยู่ไกลออกไปราวกับอยู่ในสำเนาสองชุด (หรือแผ่นงาน) และสิ่งเดียวที่เหมือนกันสำหรับทั้งสองสิ่งคือสิ่งที่แน่นอน วงแหวนบาง (แหล่งสนาม) และดิสก์ วงแหวนนี้มีจำกัด

แหวนวงนี้มีคุณสมบัติที่มีมนต์ขลังอย่างแท้จริง คุณสามารถ "เดิน" ไปรอบ ๆ ได้นานเท่าที่คุณต้องการโดยยังคงอยู่ในโลก "ของคุณ" แต่ถ้าคุณผ่านมันไปได้ คุณจะพบว่าตัวเองอยู่ในโลกที่แตกต่างไปจากเดิมอย่างสิ้นเชิง แม้ว่าจะคล้ายกับ " ของคุณ” และเพื่อที่จะกลับมาคุณต้องผ่านวงแหวนอีกครั้ง (และจากด้านใดก็ได้ ไม่จำเป็นต้องจากวงแหวนที่คุณเพิ่งจากไป)

ตัววงแหวนนั้นเป็นเอกพจน์ - ความโค้งของกาล-อวกาศบนวงแหวนนั้นไปถึงระยะอนันต์ แต่จุดทั้งหมดภายในนั้นเป็นเรื่องปกติอย่างสมบูรณ์ และร่างกายที่เคลื่อนไหวไปที่นั่นจะไม่ประสบกับภัยพิบัติใด ๆ

เป็นที่น่าสนใจว่ามีวิธีแก้ปัญหาดังกล่าวมากมายทั้งแบบเป็นกลางและมีประจุไฟฟ้าและมีการหมุนและไม่มีเลย นี่เป็นวิธีแก้ปัญหาที่มีชื่อเสียงของ New Zealander R. Kerr สำหรับหลุมดำที่กำลังหมุนอยู่ มันอธิบายหลุมดำของระดับดาวฤกษ์และกาแล็กซีได้อย่างสมจริงที่สุด (ซึ่งนักดาราศาสตร์ฟิสิกส์ส่วนใหญ่ไม่สงสัยอีกต่อไป) เนื่องจากเทห์ฟากฟ้าเกือบทั้งหมดประสบกับการหมุนรอบตัวเอง และในระหว่างการอัดแน่น การหมุนรอบตัวเองจะเร่งความเร็วขึ้นเท่านั้น โดยเฉพาะในช่วงยุบตัวลงสู่หลุมดำ

ปรากฎว่ามันกำลังหมุนหลุมดำซึ่งเป็นตัวเลือก "โดยตรง" สำหรับ "ไทม์แมชชีน" หรือไม่?อย่างไรก็ตาม หลุมดำที่ก่อตัวในระบบดาวนั้นถูกล้อมรอบและเต็มไปด้วยก๊าซร้อนและการแผ่รังสีที่รุนแรงถึงชีวิต นอกเหนือจากการคัดค้านในทางปฏิบัติล้วนๆ แล้ว ยังมีข้อโต้แย้งพื้นฐานที่เกี่ยวข้องกับความยากลำบากในการย้ายออกจากใต้ขอบฟ้าเหตุการณ์ไปยัง "แผ่นงาน" กาล-อวกาศใหม่ แต่สิ่งนี้ไม่คุ้มค่าที่จะกล่าวถึงในรายละเอียดมากขึ้น เนื่องจากตามทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปและลักษณะทั่วไปหลายประการ รูหนอนที่มีวงแหวนเอกพจน์สามารถดำรงอยู่ได้โดยไม่ต้องมีขอบเขตอันไกลโพ้น

ดังนั้น มีความเป็นไปได้ทางทฤษฎีอย่างน้อยสองประการสำหรับการดำรงอยู่ของรูหนอนที่เชื่อมต่อโลกที่แตกต่างกัน: รูหนอนอาจเรียบและประกอบด้วยสสารแปลกปลอม หรืออาจเกิดขึ้นเนื่องจากภาวะเอกฐานในขณะที่ยังคงเดินทางผ่านได้

ช่องว่างและสตริง

วงแหวนเอกพจน์บาง ๆ ชวนให้นึกถึงวัตถุแปลก ๆ อื่น ๆ ที่ฟิสิกส์สมัยใหม่ทำนายไว้ - เส้นจักรวาลซึ่งก่อตัวขึ้น (ตามทฤษฎีบางทฤษฎี) ในจักรวาลยุคแรก ๆ เมื่อสสารหนาแน่นยิ่งยวดเย็นลงและเปลี่ยนสถานะ

พวกมันมีลักษณะคล้ายกับเชือกจริงๆ ซึ่งมีน้ำหนักมากเป็นพิเศษ โดยมีความยาวหลายพันล้านตันต่อเซนติเมตร และมีความหนาเพียงเศษเสี้ยวไมครอน และดังที่แสดงโดย American Richard Gott และ Gerard Clement ชาวฝรั่งเศส จากหลายสายที่เคลื่อนที่สัมพันธ์กันด้วยความเร็วสูง มันเป็นไปได้ที่จะสร้างโครงสร้างที่มีลูปชั่วคราว นั่นคือโดยการเคลื่อนที่ในสนามโน้มถ่วงของสายเหล่านี้ในทางใดทางหนึ่ง คุณสามารถกลับไปยังจุดเริ่มต้นก่อนที่จะจากไป

นักดาราศาสตร์มองหาวัตถุอวกาศประเภทนี้มาเป็นเวลานานและในปัจจุบันมีผู้สมัครที่ "ดี" คนหนึ่งอยู่แล้ว - วัตถุ CSL-1 เหล่านี้เป็นกาแลคซีสองแห่งที่คล้ายกันอย่างน่าประหลาดใจ ซึ่งในความเป็นจริงน่าจะเป็นกาแลคซีเดียว เพียงแยกออกเป็นสองส่วนเนื่องจากผลของเลนส์โน้มถ่วง ยิ่งไปกว่านั้น ในกรณีนี้ เลนส์โน้มถ่วงไม่ใช่ทรงกลม แต่เป็นทรงกระบอก มีลักษณะคล้ายด้ายยาวบางและหนัก

มิติที่ห้าจะช่วยได้หรือไม่?

ในกรณีที่กาล-อวกาศมีมากกว่าสี่มิติ สถาปัตยกรรมของรูหนอนจะได้รับความเป็นไปได้ใหม่ๆ ที่ไม่มีใครรู้จักมาก่อน

ดังนั้น ในช่วงไม่กี่ปีมานี้ แนวคิดเรื่อง "โลกที่ไร้สมอง" จึงได้รับความนิยม สันนิษฐานว่าสสารที่สังเกตได้ทั้งหมดตั้งอยู่บนพื้นผิวสี่มิติ (แสดงด้วยคำว่า "เบรน" ซึ่งเป็นคำที่ตัดทอนสำหรับ "เมมเบรน") และในปริมาตรห้าหรือหกมิติโดยรอบนั้นไม่มีอะไรนอกจากสนามโน้มถ่วง สนามโน้มถ่วงบนเบรนเอง (และนี่เป็นเพียงสนามเดียวที่เราสังเกตเห็น) เป็นไปตามสมการของไอน์สไตน์ที่ถูกดัดแปลง และมีส่วนสนับสนุนจากเรขาคณิตของปริมาตรโดยรอบ

ดังนั้น การมีส่วนร่วมนี้สามารถมีบทบาทเป็นสสารแปลกใหม่ที่ก่อให้เกิดรูหนอนได้ โพรงสามารถมีขนาดใดก็ได้และในขณะเดียวกันก็ไม่มีแรงโน้มถ่วงของตัวเอง

แน่นอนว่าสิ่งนี้ไม่ได้ทำให้ความหลากหลายของ "การออกแบบ" ของรูหนอนหมดไปและข้อสรุปทั่วไปก็คือแม้จะมีคุณสมบัติที่ผิดปกติทั้งหมดและแม้จะมีความยากลำบากทั้งหมดของพื้นฐานรวมถึงปรัชญาด้วยธรรมชาติที่พวกเขาสามารถนำไปสู่ได้ การดำรงอยู่ที่เป็นไปได้ของพวกเขานั้นคุ้มค่าที่จะได้รับการปฏิบัติด้วยความจริงจังและเอาใจใส่อย่างเต็มที่

ตัวอย่างเช่น ไม่สามารถปฏิเสธได้ว่ามีหลุมขนาดใหญ่อยู่ในอวกาศระหว่างดวงดาวหรืออวกาศระหว่างดาราจักร หากเพียงเพราะความเข้มข้นของพลังงานมืดนั้นที่เร่งการขยายตัวของจักรวาล

ไม่มีคำตอบที่ชัดเจนสำหรับคำถามเหล่านี้ - พวกมันอาจมีหน้าตาเป็นอย่างไรสำหรับผู้สังเกตการณ์ทางโลก และมีวิธีตรวจจับพวกมันหรือไม่ รูหนอนต่างจากหลุมดำตรงที่หลุมดำอาจไม่มีสนามดึงดูดที่เห็นได้ชัดเจนด้วยซ้ำ (แรงผลักก็เป็นไปได้เช่นกัน) ดังนั้นจึงไม่ควรคาดหวังว่าดาวฤกษ์หรือก๊าซระหว่างดวงดาวและฝุ่นจะมีความเข้มข้นที่เห็นได้ชัดเจนในบริเวณใกล้เคียง

แต่สมมติว่าพวกเขาสามารถ "ลัดวงจร" บริเวณหรือยุคสมัยที่อยู่ห่างไกลจากกัน โดยส่งรังสีของดวงดาราผ่านตัวมันเอง ก็ค่อนข้างเป็นไปได้ที่จะคาดหวังว่าดาราจักรที่อยู่ห่างไกลบางแห่งจะดูเหมือนอยู่ใกล้กันผิดปกติ

เนื่องจากการขยายตัวของเอกภพ ยิ่งกาแลคซีอยู่ห่างจากเรามากเท่าใด สเปกตรัมก็จะเคลื่อนตัว (ไปทางสีแดง) มากขึ้นเท่านั้น แต่เมื่อมองผ่านรูหนอนอาจไม่มีรอยแดงเกิดขึ้น หรือมันจะเป็นแต่อย่างอื่น วัตถุดังกล่าวบางส่วนสามารถสังเกตได้พร้อมกันในสองวิธี - ผ่านรูหรือวิธี "ปกติ" "ผ่านรู"

ดังนั้น สัญญาณของรูหนอนจักรวาลอาจเป็นดังนี้: การสังเกตวัตถุสองชิ้นที่มีคุณสมบัติคล้ายกันมาก แต่อยู่ในระยะห่างที่ปรากฏต่างกันและในการเปลี่ยนสีแดงที่ต่างกัน

หากมีการค้นพบ (หรือสร้างรูหนอน) สาขาวิชาปรัชญาที่เกี่ยวข้องกับการตีความทางวิทยาศาสตร์จะต้องเผชิญหน้าใหม่และต้องบอกว่าเป็นงานที่ยากมาก และสำหรับความไร้สาระที่ดูเหมือนวนซ้ำและความซับซ้อนของปัญหาที่เกี่ยวข้องกับความเป็นเหตุบังเอิญ สาขาวิชาวิทยาศาสตร์นี้น่าจะจัดการทุกอย่างให้เรียบร้อยไม่ช้าก็เร็ว เช่นเดียวกับที่ฉันเคย "รับมือ" กับปัญหาแนวความคิดของกลศาสตร์ควอนตัมและทฤษฎีสัมพัทธภาพของไอน์สไตน์...

Kirill Bronnikov แพทย์สาขาวิทยาศาสตร์กายภาพและคณิตศาสตร์

21:11 09/11/2018

👁 1 719

ข้อความนี้แสดงถึงหนังสือของฉันเกี่ยวกับรูหนอนและเวอร์ชันที่สาม ฉันพยายามทำให้ผู้อ่านเข้าใจได้หลากหลายที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ การทำความเข้าใจเนื้อหาไม่จำเป็นต้องได้รับการศึกษาพิเศษจากผู้อ่าน แนวคิดทั่วไปส่วนใหญ่จากหลักสูตรมัธยมปลายและความอยากรู้อยากเห็นทางปัญญาก็เพียงพอแล้ว ข้อความไม่มีสูตรและไม่มีแนวคิดที่ซับซ้อน เพื่อให้เข้าใจง่ายขึ้น ฉันได้พยายามใช้ภาพประกอบที่อธิบายเท่าที่เป็นไปได้ เวอร์ชันนี้ได้รับการเสริมด้วยส่วนและภาพประกอบใหม่ มีการแก้ไข ชี้แจง และชี้แจงข้อความด้วย หากส่วนใดส่วนหนึ่งของหนังสือดูน่าเบื่อหรืออ่านไม่เข้าใจ คุณสามารถข้ามส่วนนั้นไปขณะอ่านได้โดยไม่ทำลายความเข้าใจมากนัก

สิ่งที่เรียกกันทั่วไปว่า “รูหนอน” ในดาราศาสตร์ฟิสิกส์

ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา มีรายงานจำนวนมากปรากฏในสื่อเกี่ยวกับการค้นพบวัตถุสมมุติบางอย่างที่เรียกว่า "รูหนอน" โดยนักวิทยาศาสตร์ นอกจากนี้ยังมีรายงานที่น่าขันเกี่ยวกับการตรวจจับวัตถุดังกล่าวด้วยการสังเกตการณ์อีกด้วย ฉันยังอ่านหนังสือพิมพ์เกี่ยวกับการใช้งานจริงของ "รูหนอน" บางตัวด้วยซ้ำ น่าเสียดายที่รายงานเหล่านี้ส่วนใหญ่ยังห่างไกลจากความจริงมาก ยิ่งกว่านั้น แม้แต่แนวคิดเรื่อง "รูหนอน" ก็มักจะไม่มีอะไรเหมือนกันกับสิ่งที่เรียกกันทั่วไปว่า "รูหนอน" ในฟิสิกส์ดาราศาสตร์

ทั้งหมดนี้กระตุ้นให้ฉันเขียนการนำเสนอทฤษฎี "รูหนอน" ในฟิสิกส์ดาราศาสตร์ที่เป็นที่นิยม (และในเวลาเดียวกันก็เชื่อถือได้) แต่สิ่งแรกก่อน

ก่อนอื่นขอเล่าประวัติเล็กน้อย:

ทฤษฎีรูหนอนตามหลักวิทยาศาสตร์มีต้นกำเนิดในฟิสิกส์ดาราศาสตร์ย้อนกลับไปในปี 1935 โดยผลงานบุกเบิกของไอน์สไตน์และโรเซน แต่ในงานบุกเบิกนั้น ผู้เขียนเรียก "รูหนอน" ว่าเป็น "สะพาน" ระหว่างส่วนต่างๆ ของจักรวาล (คำภาษาอังกฤษคือ "สะพาน") เป็นเวลานานแล้วที่งานนี้ไม่ได้กระตุ้นความสนใจในหมู่นักดาราศาสตร์ฟิสิกส์มากนัก

แต่ในช่วงทศวรรษที่ 90 ของศตวรรษที่ผ่านมา ความสนใจในวัตถุดังกล่าวเริ่มกลับมา ก่อนอื่นการกลับมาของความสนใจนั้นเกี่ยวข้องกับการค้นพบในจักรวาลวิทยา แต่ฉันจะบอกคุณว่าทำไมและอะไรคือความเชื่อมโยงในภายหลัง

คำภาษาอังกฤษที่หยั่งรากสำหรับ "รูหนอน" ตั้งแต่ยุค 90 ได้กลายเป็น "รูหนอน" แต่คำแรกที่เสนอคำนี้ย้อนกลับไปในปี 1957 คือนักดาราศาสตร์ฟิสิกส์ชาวอเมริกัน มิซเนอร์ และวีลเลอร์ (นี่คือวีลเลอร์คนเดียวกันกับที่ถือว่าเป็น "พ่อ" ” ของระเบิดไฮโดรเจนของอเมริกา) “รูหนอน” แปลเป็นภาษารัสเซียว่า “รูหนอน” นักดาราศาสตร์ฟิสิกส์ที่พูดภาษารัสเซียหลายคนไม่ชอบคำนี้ และในปี พ.ศ. 2547 มีการตัดสินใจที่จะลงคะแนนเสียงในเงื่อนไขที่เสนอต่างๆ สำหรับวัตถุดังกล่าว คำศัพท์ที่แนะนำได้แก่: "รูหนอน", "รูหนอน", "รูหนอน", "สะพาน", "รูหนอน", "อุโมงค์" ฯลฯ นักดาราศาสตร์ฟิสิกส์ที่พูดภาษารัสเซียซึ่งมีสิ่งพิมพ์ทางวิทยาศาสตร์ในหัวข้อนี้ (รวมถึงฉันด้วย) มีส่วนร่วมในการลงคะแนนเสียง จากการโหวตครั้งนี้ คำว่า "รูหนอน" ชนะใจ และต่อจากนี้ไปฉันจะเขียนคำนี้โดยไม่มีเครื่องหมายคำพูด

1. แล้วอะไรที่เรียกว่ารูหนอน?

ในดาราศาสตร์ฟิสิกส์รูหนอนมีคำจำกัดความทางคณิตศาสตร์ที่ชัดเจน แต่ฉันจะไม่ให้ที่นี่ (เนื่องจากความซับซ้อน) และสำหรับผู้อ่านที่ไม่ได้เตรียมตัวไว้ฉันจะพยายามให้คำจำกัดความด้วยคำง่ายๆ

คุณสามารถให้คำจำกัดความที่แตกต่างกันสำหรับรูหนอนได้ แต่สิ่งที่เหมือนกันกับคำจำกัดความทั้งหมดก็คือคุณสมบัติที่รูหนอนจะต้องเชื่อมต่อพื้นที่สองส่วนที่ไม่โค้งเข้าด้วยกัน ทางแยกเรียกว่ารูหนอน และส่วนกลางเรียกว่าคอของรูหนอน พื้นที่ใกล้กับคอของรูหนอนนั้นค่อนข้างโค้งมาก แนวคิดของ "ไม่โค้ง" หรือ "โค้ง" ต้องการคำอธิบายโดยละเอียดที่นี่ แต่ฉันจะไม่อธิบายตอนนี้และขอให้ผู้อ่านอดทนจนกว่าจะถึงหัวข้อถัดไปซึ่งฉันจะอธิบายสาระสำคัญของแนวคิดเหล่านี้

รูหนอนสามารถเชื่อมต่อจักรวาลสองแห่งที่แตกต่างกัน หรือจักรวาลเดียวกันในส่วนที่ต่างกันได้ ในกรณีหลัง ระยะทางผ่านรูหนอน (ระหว่างทางเข้า) อาจสั้นกว่าระยะห่างระหว่างทางเข้าที่วัดจากด้านนอก (แม้ว่าจะไม่จำเป็นเลยก็ตาม)

นอกจากนี้ ผมจะใช้คำว่า “จักรวาล” (ด้วยตัวอักษรตัวเล็ก) เพื่อหมายถึงส่วนของกาล-อวกาศที่ถูกจำกัดด้วยทางเข้าสู่รูหนอนและหลุมดำ และคำว่า “จักรวาล” (ด้วยตัวพิมพ์ใหญ่) จะเป็น หมายถึงกาล-อวกาศทั้งหมด ไม่จำกัดอะไร

พูดอย่างเคร่งครัด แนวคิดเรื่องเวลาและระยะทางในปริภูมิ-เวลาโค้งไม่ถือเป็นค่าสัมบูรณ์ กล่าวคือ เนื่องจากเราเคยชินกับการพิจารณาสิ่งเหล่านี้โดยไม่รู้ตัวมาโดยตลอด แต่ฉันให้แนวคิดเหล่านี้มีความหมายทางกายภาพโดยสมบูรณ์: เรากำลังพูดถึงเวลาที่เหมาะสม วัดโดยผู้สังเกตการณ์ที่เคลื่อนที่อย่างอิสระ (โดยไม่ต้องใช้จรวดหรือเครื่องยนต์อื่นใด) เกือบด้วยความเร็วแสง (นักทฤษฎีมักเรียกเขาว่าผู้สังเกตการณ์เชิงสัมพัทธภาพพิเศษ)

แน่นอนว่าแทบจะเป็นไปไม่ได้เลยที่จะสร้างผู้สังเกตการณ์เช่นนั้นในทางเทคนิค แต่การกระทำตามจิตวิญญาณของไอน์สไตน์ เราสามารถจินตนาการถึงการทดลองทางความคิดที่ผู้สังเกตการณ์แบกโฟตอน (หรืออนุภาคสัมพัทธภาพพิเศษอื่นๆ) แล้วเคลื่อนไปตามวิถีที่สั้นที่สุด (เหมือนบารอนมันเชาเซ่นบนนิวเคลียส)

เราควรระลึกไว้ว่าโฟตอนเคลื่อนที่ไปตามเส้นทางที่สั้นที่สุดตามคำนิยาม เส้นทางดังกล่าวเรียกว่าเส้นเรขาคณิตเป็นศูนย์ในทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไป ในพื้นที่ไม่โค้งทั่วไป จุดสองจุดสามารถเชื่อมต่อกันด้วยเส้นจีโอเดสิกศูนย์เพียงเส้นเดียวเท่านั้น ในกรณีของรูหนอนที่เชื่อมต่อทางเข้าในจักรวาลเดียวกัน อาจมีอย่างน้อยสองเส้นทางสำหรับโฟตอน (และทั้งสองเส้นทางสั้นที่สุดแต่ไม่เท่ากัน) และหนึ่งในเส้นทางเหล่านี้ผ่านรูหนอน และอีกเส้นทางไม่ผ่าน

ดูเหมือนว่าฉันจะให้คำจำกัดความที่เรียบง่ายสำหรับรูหนอนด้วยคำพูดของมนุษย์ง่ายๆ (โดยไม่ต้องใช้คณิตศาสตร์) อย่างไรก็ตาม เป็นที่น่าสังเกตว่ารูหนอนที่แสงและสสารอื่นสามารถผ่านไปได้ทั้งสองทิศทางนั้นเรียกว่ารูหนอนที่ทะลุผ่านได้ (ต่อจากนี้ไปฉันจะเรียกพวกมันว่ารูหนอน) จากคำว่า "ผ่านได้" คำถามก็เกิดขึ้น: มีรูหนอนที่ไม่ผ่านหรือไม่? ใช่ฉันมี สิ่งเหล่านี้เป็นวัตถุที่อยู่ภายนอก (ที่แต่ละอินพุต) เป็นเหมือนหลุมดำ แต่ภายในหลุมดำนั้นไม่มีภาวะเอกฐาน (ในฟิสิกส์ ภาวะเอกฐานคือความหนาแน่นอันไม่มีที่สิ้นสุดของสสารที่จะแยกออกจากกันและทำลายสสารอื่น ๆ ที่ตกลงไป มัน). ยิ่งไปกว่านั้น คุณสมบัติของเอกภาวะเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับหลุมดำธรรมดา และหลุมดำนั้นถูกกำหนดโดยการมีอยู่ของพื้นผิว (ทรงกลม) ซึ่งแม้แต่แสงก็ไม่สามารถหลบหนีไปได้ พื้นผิวนี้เรียกว่าขอบฟ้าหลุมดำ (หรือขอบฟ้าเหตุการณ์)

ดังนั้นสสารสามารถเข้าไปในรูหนอนที่เจาะเข้าไปไม่ได้ แต่ไม่สามารถปล่อยทิ้งไว้ได้ (คล้ายกับคุณสมบัติของหลุมดำมาก) ยิ่งไปกว่านั้น อาจมีรูหนอนแบบกึ่งผ่านได้ ซึ่งสสารหรือแสงสามารถผ่านรูหนอนไปในทิศทางเดียวเท่านั้น แต่ไม่สามารถผ่านไปอีกทางหนึ่งได้

2.อุโมงค์โค้ง? ความโค้งของอะไร?

เมื่อมองแวบแรก การสร้างอุโมงค์รูหนอนจากพื้นที่โค้งก็ดูน่าสนใจทีเดียว แต่เมื่อคุณลองคิดดู คุณก็เริ่มได้ข้อสรุปที่ไร้สาระ
หากคุณอยู่ในอุโมงค์นี้ กำแพงใดที่สามารถป้องกันไม่ให้คุณหลบหนีออกไปในทิศทางตามขวางได้?

และกำแพงเหล่านี้ทำมาจากอะไร?

พื้นที่ว่างสามารถขัดขวางเราไม่ให้ผ่านมันไปได้จริงหรือ?
หรือว่ามันไม่ว่าง?

เพื่อให้เข้าใจสิ่งนี้ (ฉันไม่แนะนำให้จินตนาการด้วยซ้ำ) ลองพิจารณาอวกาศที่ไม่ได้โค้งตามแรงโน้มถ่วง ให้ผู้อ่านพิจารณาว่านี่เป็นพื้นที่ธรรมดาที่เขาคุ้นเคยและใช้ชีวิตอยู่เสมอ ต่อไปนี้ฉันจะเรียกพื้นที่ดังกล่าวว่าแฟลต

รูปที่ 1. (ภาพวาดต้นฉบับโดยผู้เขียน)
การแสดงแผนผังความโค้งของปริภูมิสองมิติ ตัวเลขบ่งบอกถึงขั้นตอนการเปลี่ยนแปลงที่ต่อเนื่องกัน: จากระยะของช่องว่างที่ไม่โค้ง (1) ไปจนถึงระยะของรูหนอนสองมิติ (7)

ลองใช้จุดเริ่มต้น "O" ในพื้นที่นี้แล้ววาดวงกลมรอบ ๆ - ดูรูปที่ 1 ในรูปที่ 1 ให้ทั้งจุดนี้และวงกลมนี้อยู่บนระนาบหนึ่งในพื้นที่ราบของเรา ตามที่เราทุกคนรู้ดีจากหลักสูตรคณิตศาสตร์ของโรงเรียน อัตราส่วนของความยาวของวงกลมนี้ต่อรัศมีเท่ากับ 2π โดยที่ตัวเลข π = 3.1415926535... นอกจากนี้: อัตราส่วนของการเปลี่ยนแปลงของเส้นรอบวงต่อ การเปลี่ยนแปลงรัศมีที่สอดคล้องกันจะเท่ากับ 2π เช่นกัน (ต่อไปนี้ เพื่อความกระชับ เราจะพูดว่า ATTITUDE)

ทีนี้ลองวางวัตถุที่มีมวล M ไว้ที่จุด "O" ถ้าเราเชื่อทฤษฎีและการทดลองของไอน์สไตน์ (ซึ่งกระทำซ้ำๆ ทั้งบนโลกและในระบบสุริยะ) แล้วกาล-อวกาศรอบๆ วัตถุจะโค้งงอและ RATIO ที่กล่าวมาข้างต้นจะน้อยกว่า 2π ยิ่งไปกว่านั้น ยิ่งมวล M มากเท่าไรก็ยิ่งมีขนาดเล็กลงเท่านั้น – ดูรูปที่ 2 – 4 ในรูปที่ 1 นี่คือความโค้งของอวกาศ! แต่ไม่เพียงแต่อวกาศเท่านั้นที่โค้งงอ เวลาก็โค้งด้วย และจะถูกต้องมากกว่าที่จะกล่าวว่าอวกาศ-เวลาทั้งหมดโค้งงอ เพราะ ในทฤษฎีสัมพัทธภาพ สิ่งใดสิ่งหนึ่งดำรงอยู่ไม่ได้หากไม่มีอีกสิ่งหนึ่ง - ไม่มีขอบเขตที่ชัดเจนระหว่างสิ่งเหล่านั้น

มันโค้งงอไปในทิศทางไหน? – คุณถาม
ลง (ใต้เครื่องบิน) หรือในทางกลับกัน - ขึ้น?

คำตอบที่ถูกต้องคือ ความโค้งจะเท่ากันสำหรับระนาบใดๆ ที่ลากผ่านจุด "O" และทิศทางไม่เกี่ยวอะไรกับระนาบนั้น สมบัติทางเรขาคณิตของปริภูมิเปลี่ยนแปลง ดังนั้นอัตราส่วนของเส้นรอบวงต่อรัศมีก็เปลี่ยนไปด้วย! นักวิทยาศาสตร์บางคนเชื่อว่าความโค้งของอวกาศเกิดขึ้นในทิศทางของมิติใหม่ (ที่สี่) แต่ทฤษฎีสัมพัทธภาพเองไม่ต้องการมิติเพิ่มเติม มิติเชิงพื้นที่และมิติครั้งเดียวก็เพียงพอแล้ว โดยปกติมิติเวลาจะกำหนดดัชนีเป็นศูนย์ และกาลอวกาศจะกำหนดเป็น 3+1
ความโค้งนี้จะรุนแรงแค่ไหน?

สำหรับวงกลมที่เป็นเส้นศูนย์สูตรของเรา RATIO ที่ลดลงอย่างสัมพันธ์กันจะเป็น 10-9 กล่าวคือ ให้กับโลก (ความยาวของเส้นศูนย์สูตร)/(รัศมีของโลก) data 2π (1 – 10-9)!!! นี่เป็นการเพิ่มเติมที่ไม่มีนัยสำคัญ แต่สำหรับวงกลมซึ่งเป็นเส้นศูนย์สูตร การลดลงนี้อยู่ที่ประมาณ 10-5 แล้ว และถึงแม้จะมีขนาดเล็กมาก แต่เครื่องมือสมัยใหม่ก็วัดค่านี้ได้อย่างง่ายดาย

แต่มีวัตถุแปลกตาในอวกาศมากกว่าแค่ดาวเคราะห์และดวงดาว ตัวอย่างเช่น พัลซาร์ซึ่งเป็นดาวนิวตรอน (ประกอบด้วยนิวตรอน) แรงโน้มถ่วงบนพื้นผิวของพัลซาร์นั้นรุนแรงมาก และความหนาแน่นของสสารโดยเฉลี่ยอยู่ที่ประมาณ 1,014 กรัม/ลูกบาศก์เซนติเมตร ซึ่งถือเป็นสสารที่หนักมาก! สำหรับพัลซาร์ อัตราส่วนที่ลดลงนี้อยู่ที่ประมาณ 0.1 แล้ว!

แต่สำหรับหลุมดำและรูหนอน การลดลงของ RATIO นี้จะทำให้เกิดความสามัคคี นั่นคือ ทัศนคตินั้นถึงศูนย์! ซึ่งหมายความว่าเมื่อเคลื่อนเข้าหาศูนย์กลาง เส้นรอบวงจะไม่เปลี่ยนแปลงเมื่อใกล้ขอบฟ้าหรือคอ พื้นที่ทรงกลมรอบหลุมดำหรือรูหนอนก็ไม่เปลี่ยนแปลงเช่นกัน พูดอย่างเคร่งครัดสำหรับวัตถุดังกล่าว คำจำกัดความของความยาวตามปกติไม่เหมาะอีกต่อไป แต่สิ่งนี้ไม่ได้เปลี่ยนสาระสำคัญ ยิ่งไปกว่านั้น สำหรับรูหนอนที่สมมาตรเป็นทรงกลม สถานการณ์ไม่ได้ขึ้นอยู่กับทิศทางที่เราเคลื่อนไปยังจุดศูนย์กลาง

คุณจะจินตนาการเรื่องนี้ได้อย่างไร?

หากเราพิจารณารูหนอน นั่นหมายความว่าเราได้มาถึงทรงกลมที่มีพื้นที่ต่ำสุดแล้ว Smin=4π rmin2 โดยมีรัศมีคอ rmin ทรงกลมที่มีพื้นที่น้อยที่สุดนี้เรียกว่าคอของรูหนอน ด้วยการเคลื่อนไหวต่อไปในทิศทางเดียวกันเราพบว่าพื้นที่ของทรงกลมเริ่มเพิ่มขึ้น - ซึ่งหมายความว่าเราได้ผ่านคอแล้วย้ายไปที่อื่นและเคลื่อนออกจากศูนย์กลาง

จะเกิดอะไรขึ้นหากขนาดของร่างกายที่ตกลงมาเกินขนาดคอ?

เพื่อตอบคำถามนี้ เรามาดูการเปรียบเทียบแบบสองมิติ - ดูรูปที่ 2

สมมติว่าร่างกายเป็นรูปทรงสองมิติ (ดีไซน์ที่ตัดจากกระดาษหรือวัสดุอื่นๆ) และการออกแบบนี้เลื่อนไปตามพื้นผิวที่เป็นกรวย (เหมือนกับที่เรามีในอ่างอาบน้ำเมื่อมีน้ำไหลเข้ามา) ยิ่งไปกว่านั้น การวาดของเราเลื่อนไปในทิศทางของคอของกรวยเพื่อให้กดกับพื้นผิวของกรวยตลอดทั้งพื้นผิว เห็นได้ชัดว่าเมื่อการออกแบบเข้าใกล้คอ ความโค้งของพื้นผิวของกรวยจะเพิ่มขึ้น และพื้นผิวของการออกแบบเริ่มเปลี่ยนรูปตามรูปร่างของกรวย ณ ตำแหน่งที่กำหนดในการออกแบบ ภาพวาดของเรา (แม้ว่าจะเป็นกระดาษ) เช่นเดียวกับร่างกายอื่นๆ มีคุณสมบัติยืดหยุ่นที่ป้องกันการเสียรูป

ในขณะเดียวกันวัสดุในการออกแบบก็มีผลกระทบทางกายภาพต่อวัสดุที่ใช้สร้างช่องทาง เราสามารถพูดได้ว่าทั้งกรวยและรูปวาดออกแรงยืดหยุ่นซึ่งกันและกัน

1. ภาพวาดมีรูปร่างผิดปกติมากจนหลุดผ่านช่องทางและในกรณีนี้อาจพัง (ฉีกขาด)
2. รูปแบบและกรวยไม่เสียรูปพอที่จะให้ลวดลายลอดผ่านได้ (สำหรับสิ่งนี้ ลายจะต้องมีขนาดใหญ่เพียงพอและแข็งแรงเพียงพอ) จากนั้นภาพวาดจะติดอยู่ในกรวยและปิดกั้นคอไว้สำหรับตัวอื่น
3. การวาด (แม่นยำยิ่งขึ้นคือวัสดุของการวาด) จะทำลาย (ฉีก) วัสดุของช่องทางเช่น รูหนอนสองมิตินั้นจะถูกทำลาย
4. ภาพวาดจะหลุดผ่านคอของกรวย (อาจแตะขอบกรวย) แต่สิ่งนี้จะเกิดขึ้นก็ต่อเมื่อคุณไม่ได้เน้นการออกแบบของคุณให้ตรงกับทิศทางของคอเสื้อมากพอ

สี่ตัวเลือกเดียวกันนี้ยังเป็นไปได้สำหรับการตกของร่างกายสามมิติให้กลายเป็นรูหนอนสามมิติ นี่เป็นภาพลวงตาที่ฉันพยายามอธิบายรูหนอนในรูปแบบของอุโมงค์ที่ไม่มีกำแพงโดยใช้แบบจำลองของเล่นเป็นตัวอย่าง

ในกรณีของรูหนอนสามมิติ (ในอวกาศของเรา) แรงยืดหยุ่นของวัสดุกรวยตามที่กล่าวไว้ในหัวข้อที่แล้ว จะถูกแทนที่ด้วยแรงดึงดูดของโลก - แรงเหล่านี้เป็นแรงเดียวกับที่ทำให้เกิดการลดลงและการไหลบนโลกภายใต้ อิทธิพลของและ

ในรูหนอนและหลุมดำ พลังน้ำขึ้นน้ำลงสามารถไปถึงระดับที่น่ากลัวได้ พวกมันสามารถแยกออกจากกันและทำลายวัตถุหรือสสารใดๆ ได้ และพลังเหล่านี้มักจะกลายเป็นอนันต์เมื่อใกล้กับเอกภาวะ! อย่างไรก็ตาม เราสามารถสันนิษฐานว่าเป็นแบบจำลองรูหนอนซึ่งมีแรงขึ้นน้ำลงจำกัด และดังนั้นจึงเป็นไปได้ที่หุ่นยนต์ของเรา (หรือแม้แต่บุคคล) จะสามารถผ่านรูหนอนดังกล่าวได้โดยไม่ทำอันตรายต่อมัน

แรงขึ้นน้ำลงตามการจำแนกประเภทของ Kip Thorne มีสามประเภท:

1. แรงอัดแรงตึงของน้ำขึ้นน้ำลง
2. พลังน้ำขึ้นน้ำลงของการเสียรูปเฉือน
3. พลังน้ำขึ้นน้ำลงของการบิดตัว

รูปที่ 3 (ตัวเลขที่นำมาจากรายงานของ Kip Thorne ผู้ได้รับรางวัลโนเบลสาขาฟิสิกส์ ปี 2017) ด้านซ้ายเป็นภาพประกอบการกระทำของแรงอัดแรงตึงจากกระแสน้ำ ทางด้านขวาเป็นภาพการกระทำของแรงเฉือนและแรงบิดของกระแสน้ำ

แม้ว่า 2 ประเภทสุดท้ายจะลดลงเหลือเพียงประเภทเดียว - ดูรูปที่ 3

4.ทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปของไอน์สไตน์

ในส่วนนี้ ผมจะพูดถึงรูหนอนภายในกรอบของทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปที่สร้างโดยไอน์สไตน์ ผมจะพูดถึงความแตกต่างจากรูหนอนในทฤษฎีแรงโน้มถ่วงอื่นๆ ในหัวข้อถัดไป

เหตุใดฉันจึงเริ่มพิจารณาด้วยทฤษฎีของไอน์สไตน์

จนถึงปัจจุบัน ทฤษฎีสัมพัทธภาพของไอน์สไตน์เป็นทฤษฎีแรงโน้มถ่วงที่เรียบง่ายและงดงามที่สุดที่ไม่มีการหักล้าง ไม่มีการทดลองใดเลยจนถึงปัจจุบันที่พิสูจน์หักล้างได้ ผลการทดลองทั้งหมดสอดคล้องกับมันมาเป็นเวลา 100 ปี!!! ในขณะเดียวกัน ทฤษฎีสัมพัทธภาพมีความซับซ้อนมากในทางคณิตศาสตร์

ทำไมทฤษฎีที่ซับซ้อนเช่นนี้?

เพราะทฤษฎีที่สอดคล้องกันอื่นๆ ทั้งหมดกลายเป็นเรื่องที่ซับซ้อนยิ่งขึ้น...

รูปที่ 4 (รูปที่นำมาจากหนังสือของ A.D. Linde เรื่อง “Inflationary Cosmology”)
ด้านซ้ายเป็นแบบจำลองของจักรวาลหลายองค์ประกอบที่ขยายตัววุ่นวายโดยไม่มีรูหนอน ทางด้านขวาจะเหมือนกัน แต่มีรูหนอน

ทุกวันนี้ แบบจำลอง “อัตราเงินเฟ้อที่วุ่นวาย” เป็นพื้นฐานของจักรวาลวิทยาสมัยใหม่ แบบจำลองนี้ทำงานภายใต้กรอบทฤษฎีของไอน์สไตน์และสันนิษฐานว่าจักรวาลอื่น ๆ จำนวนอนันต์มีอยู่ (นอกเหนือจากของเรา) ที่เกิดขึ้นหลังจาก "บิ๊กแบง" ก่อตัวขึ้นที่เรียกว่า "ฟองอวกาศ-เวลา" ในระหว่าง "การระเบิด" ช่วงแรกระหว่างและหลัง "การระเบิด" นี้เป็นพื้นฐานของแบบจำลอง "อัตราเงินเฟ้อที่วุ่นวาย"

ในช่วงเวลาเหล่านี้ อุโมงค์อวกาศ-เวลาหลัก (จำลองรูหนอน) อาจปรากฏขึ้น ซึ่งอาจคงอยู่ต่อไปภายหลังการขยายตัว นอกจากนี้ รูหนอนที่เชื่อมโยงเหล่านี้ยังเชื่อมโยงภูมิภาคต่างๆ ของเราและจักรวาลอื่นๆ เข้าด้วยกัน - ดูรูปที่ 4 แบบจำลองนี้เสนอโดย Andrei Linde เพื่อนร่วมชาติของเรา ซึ่งปัจจุบันเป็นศาสตราจารย์ที่มหาวิทยาลัยสแตนฟอร์ด แบบจำลองนี้เปิดโอกาสพิเศษในการศึกษาจักรวาลที่มีหลายองค์ประกอบและค้นพบวัตถุประเภทใหม่ - ทางเข้าสู่รูหนอน

เงื่อนไขใดบ้างที่จำเป็นสำหรับการดำรงอยู่ของรูหนอน?

การศึกษาแบบจำลองรูหนอนแสดงให้เห็นว่าสสารแปลกใหม่เป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการดำรงอยู่อย่างมั่นคงภายในกรอบของทฤษฎีสัมพัทธภาพ บางครั้งเรื่องดังกล่าวก็เรียกว่าเรื่องหลอน

เหตุใดจึงต้องมีเรื่องเช่นนี้?

ดังที่ผมเขียนไว้ข้างต้น แรงโน้มถ่วงสูงเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการดำรงอยู่ของพื้นที่โค้ง ในทฤษฎีสัมพัทธภาพของไอน์สไตน์ แรงโน้มถ่วงและกาล-อวกาศโค้งนั้นดำรงอยู่จากกันอย่างแยกไม่ออก หากไม่มีสสารที่มีความเข้มข้นเพียงพอ พื้นที่โค้งจะยืดตรงและพลังงานของกระบวนการนี้จะถูกแผ่ออกไปจนไม่มีที่สิ้นสุดในรูปของคลื่นความโน้มถ่วง
แต่แรงโน้มถ่วงที่รุนแรงเพียงอย่างเดียวนั้นไม่เพียงพอสำหรับการดำรงอยู่ของรูหนอนอย่างมั่นคง ด้วยวิธีนี้ คุณจะได้แค่หลุมดำและ (ผลที่ตามมา) ขอบฟ้าเหตุการณ์

เพื่อป้องกันการก่อตัวของขอบฟ้าเหตุการณ์ของหลุมดำ จึงจำเป็นต้องมีสสารแฝง โดยปกติแล้ววัตถุแปลกปลอมหรือวัตถุหลอนหมายถึงการละเมิดสภาวะพลังงานจากวัตถุดังกล่าว นี่เป็นแนวคิดทางคณิตศาสตร์อยู่แล้ว แต่อย่าตกใจไป ฉันจะอธิบายโดยไม่มีคณิตศาสตร์ ดังที่คุณทราบจากหลักสูตรฟิสิกส์ของโรงเรียน วัตถุแข็งทางกายภาพทุกอันมีแรงยืดหยุ่นที่ต้านทานการเสียรูปของร่างกายนี้ (ฉันเขียนเกี่ยวกับสิ่งนี้ในส่วนที่แล้ว) ในกรณีทั่วไปของสสารตามอำเภอใจ (ของเหลว ก๊าซ ฯลฯ) เราจะพูดถึงความดันภายในของสสาร หรือให้เจาะจงกว่านี้เกี่ยวกับการพึ่งพาแรงกดดันนี้ต่อความหนาแน่นของสสาร

นักฟิสิกส์เรียกความสัมพันธ์นี้ว่าสมการสถานะของสสาร
ดังนั้น เพื่อให้สภาวะพลังงานของสสารถูกละเมิด จำเป็นที่ผลรวมของความดันและความหนาแน่นของพลังงานจะเป็นลบ (ความหนาแน่นของพลังงานคือความหนาแน่นของมวลคูณด้วยความเร็วแสงยกกำลังสอง)

มันหมายความว่าอะไร?

ประการแรก ถ้าเราพิจารณามวลบวก ความกดดันของสสารหลอนนั้นจะต้องเป็นลบ และประการที่สอง โมดูลัสของความดันของสสารหลอนควรมีขนาดใหญ่พอที่จะให้ค่าลบเมื่อบวกเข้ากับความหนาแน่นของพลังงาน

มีสสารหลอนในรูปแบบที่แปลกใหม่กว่านั้นอีก เมื่อเราพิจารณาความหนาแน่นมวลลบในทันที แล้วความดันไม่ได้มีบทบาทพื้นฐาน แต่จะมีบทบาทเพิ่มเติมในภายหลัง

และที่น่าประหลาดใจยิ่งกว่านั้นคือความจริงที่ว่าในทฤษฎีสัมพัทธภาพความหนาแน่นของสสาร (พลังงาน) ขึ้นอยู่กับกรอบอ้างอิงที่เราพิจารณา สำหรับวัตถุหลอน สิ่งนี้นำไปสู่ความจริงที่ว่ามีกรอบอ้างอิงเสมอ (เคลื่อนที่สัมพันธ์กับกรอบห้องปฏิบัติการเกือบด้วยความเร็วแสง) ซึ่งความหนาแน่นของวัตถุหลอนจะกลายเป็นลบ ด้วยเหตุนี้จึงไม่มีความแตกต่างพื้นฐานสำหรับสสารแฝง ไม่ว่าความหนาแน่นของมันจะเป็นบวกหรือลบก็ตาม

เรื่องดังกล่าวมีอยู่จริงหรือไม่?

และตอนนี้ก็ถึงเวลาที่จะจดจำการค้นพบพลังงานมืดในจักรวาลวิทยา (อย่าสับสนกับแนวคิดเรื่อง "สสารมืด" - นี่เป็นสสารที่แตกต่างไปจากเดิมอย่างสิ้นเชิง) พลังงานมืดถูกค้นพบในช่วงทศวรรษที่ 90 ของศตวรรษที่ผ่านมา และจำเป็นต้องอธิบายการขยายตัวเร่งความเร็วของจักรวาลที่สังเกตได้ ใช่ ใช่ จักรวาลไม่เพียงแต่ขยายตัวเท่านั้น แต่ยังขยายตัวด้วยความเร่งอีกด้วย

7. รูหนอนสามารถก่อตัวขึ้นในจักรวาลได้อย่างไร

ทฤษฎีแรงโน้มถ่วงทุกทฤษฎี (และทฤษฎีของไอน์สไตน์ในนั้น) ยืนยันหลักการของการอนุรักษ์โทโพโลยี ซึ่งหมายความว่าหากรูหนอนมีโทโพโลยีแบบหนึ่ง เมื่อเวลาผ่านไป มันก็จะไม่สามารถมีแบบอื่นได้ นอกจากนี้ยังหมายความว่าถ้าช่องว่างไม่มีโทโพโลยีแบบทอรัส วัตถุที่มีโทโพโลยีแบบทอรัสจะไม่สามารถปรากฏในพื้นที่เดียวกันได้

ดังนั้นรูหนอน (รูหนอนที่มีโทโพโลยีทอรัส) จึงไม่สามารถปรากฏในจักรวาลที่กำลังขยายตัวและไม่สามารถหายไปได้! เหล่านั้น. หากในช่วง "บิ๊กแบง" โทโพโลยีถูกรบกวน (กระบวนการของ "บิ๊กแบง" อาจไม่สามารถอธิบายได้ด้วยทฤษฎีเมตริก - ตัวอย่างเช่น ทฤษฎีของไอน์สไตน์) จากนั้นในช่วงเวลาแรกของการระเบิดใน "อวกาศ- ไทม์โฟม” (ฉันเขียนเกี่ยวกับมันไว้ด้านบน - ริงโฮลซึ่งสามารถกลายเป็นรูหนอนที่ไม่สามารถใช้ได้ด้วยโทโพโลยีพรูเดียวกัน แต่พวกมันจะไม่สามารถหายไปได้อย่างสมบูรณ์อีกต่อไป - นั่นคือสาเหตุที่พวกมันถูกเรียกว่ารูหนอน relict

แต่รูหนอนที่มีโทโพโลยีของทรงกลมในทฤษฎีของไอน์สไตน์สามารถปรากฏขึ้นและหายไปได้ (แม้ว่าในภาษาโทโพโลยีอย่างเคร่งครัด สิ่งนี้จะไม่ใช่โทโพโลยีของทรงกลมแบบเดียวกับรูหนอนที่เชื่อมต่อจักรวาลต่างๆ แต่ฉันจะไม่เข้าไปลึกเข้าไปในป่าทางคณิตศาสตร์เหล่านี้ที่นี่ ) . ฉันสามารถอธิบายได้อีกครั้งว่าการก่อตัวของรูหนอนที่มีโทโพโลยีของทรงกลมสามารถเกิดขึ้นได้อย่างไรโดยใช้ตัวอย่างการเปรียบเทียบสองมิติ - ดูรูปที่ 5 - 7 ในรูปที่ 1 รูหนอนสองมิติดังกล่าวสามารถ "พองตัว" ได้เหมือนของเด็ก ลูกยาง ณ ​​จุดใดจุดหนึ่งบน “จักรวาล” ยางแบน ยิ่งไปกว่านั้น ในกระบวนการของ "อัตราเงินเฟ้อ" โทโพโลยีจะไม่ถูกละเมิดทุกที่ - ไม่มีการหยุดพักเลย ในอวกาศสามมิติ (ทรงกลมสามมิติ) ทุกอย่างเกิดขึ้นโดยการเปรียบเทียบ - เช่นเดียวกับที่ฉันอธิบายไว้ข้างต้น

8. เป็นไปได้ไหมที่จะสร้างไทม์แมชชีนจากรูหนอน?

ในบรรดางานวรรณกรรม คุณจะพบนวนิยายต่างๆ มากมายเกี่ยวกับไทม์แมชชีน น่าเสียดายที่สิ่งเหล่านี้ส่วนใหญ่เป็นตำนานที่ไม่เกี่ยวข้องกับสิ่งที่เรียกกันทั่วไปว่า TIME MACHINE ในวิชาฟิสิกส์ ดังนั้นในวิชาฟิสิกส์ ไทม์แมชชีนมักถูกเรียกว่าเส้นวัตถุในโลกปิด ตามเส้นโลกเราหมายถึงวิถีโคจรของร่างกายที่ไม่ได้อยู่ในอวกาศ แต่ในอวกาศ-เวลา!

นอกจากนี้ความยาวของเส้นเหล่านี้จะต้องมีขนาดมหภาค ข้อกำหนดสุดท้ายเกิดจากการที่ในฟิสิกส์ควอนตัม (ในไมโครเวิลด์) เส้นอนุภาคของโลกปิดเป็นเรื่องธรรมดา แต่โลกควอนตัมนั้นแตกต่างไปจากเดิมอย่างสิ้นเชิง ตัวอย่างเช่น ในนั้นมีเอฟเฟกต์อุโมงค์ควอนตัม ซึ่งช่วยให้อนุภาคขนาดเล็กทะลุผ่านสิ่งกีดขวางที่อาจเกิดขึ้นได้ (ผ่านผนังทึบแสง) จำฮีโร่ Ivanushka (รับบทโดย Alexander Abdulov) ในภาพยนตร์เรื่อง Sorcerers ที่เขาเดินผ่านกำแพงได้ไหม? แน่นอนว่าเป็นเทพนิยาย แต่จากมุมมองทางวิทยาศาสตร์ล้วนๆ ร่างกายขนาดมหึมาขนาดใหญ่ก็มีความเป็นไปได้ที่จะทะลุกำแพงได้ (อุโมงค์ควอนตัม)

แต่ถ้าเราคำนวณความน่าจะเป็นนี้ มันจะออกมาน้อยมากจนจำนวนความพยายามที่ต้องการ (ซึ่งเท่ากับหนึ่งหารด้วยความน่าจะเป็นเพียงเล็กน้อยนี้) ที่จำเป็นสำหรับการขุดอุโมงค์ควอนตัมที่ประสบความสำเร็จนั้นแทบจะไม่มีที่สิ้นสุด โดยเฉพาะอย่างยิ่งจำนวนความพยายามดังกล่าวควรเกินจำนวนอนุภาคมูลฐานทั้งหมดในจักรวาล!

นี่เป็นสถานการณ์เดียวกันกับความพยายามสร้างไทม์แมชชีนจากวงจรควอนตัม ซึ่งแทบไม่น่าเชื่อเลย

แต่เรายังคงกลับมาที่ประเด็นการสร้างไทม์แมชชีนโดยใช้รูหนอน สำหรับสิ่งนี้ (อย่างที่ฉันบอกไปแล้ว) เราจำเป็นต้องมีเส้นทางโลกปิด เส้นดังกล่าวมีอยู่ในหลุมดำที่กำลังหมุนอยู่ อย่างไรก็ตาม พวกมันมีอยู่ในจักรวาลที่หมุนได้บางรุ่น (วิธีแก้ปัญหาของ Godel)

แต่เพื่อให้เส้นดังกล่าวปรากฏภายในรูหนอน ต้องปฏิบัติตามเงื่อนไขสองประการ:

ประการแรก รูหนอนจะต้องเป็นรูวงแหวน เช่น เชื่อมโยงพื้นที่ต่าง ๆ ของจักรวาลเดียวกัน

และประการที่สอง รูหนอนนี้จะต้องหมุนเร็วพอ (ในทิศทางที่ถูกต้อง)

วลี "เร็วพอ" ในที่นี้หมายความว่าความเร็วของสสารที่เคลื่อนที่เข้าไปควรใกล้เคียงกับความเร็วแสง

นั่นคือทั้งหมดที่? – ถามว่าเราจะเดินทางย้อนอดีตได้ไหม? นักฟิสิกส์ในปัจจุบันไม่สามารถตอบคำถามนี้ได้อย่างถูกต้องทางคณิตศาสตร์ ความจริงก็คือแบบจำลองทางคณิตศาสตร์ที่ต้องคำนวณนั้นซับซ้อนมากจนเป็นไปไม่ได้เลยที่จะสร้างโซลูชันเชิงวิเคราะห์ ยิ่งกว่านั้น: ปัจจุบันไม่มีวิธีการวิเคราะห์เดียวสำหรับรูวงแหวน - มีเพียงการคำนวณตัวเลขโดยประมาณบนคอมพิวเตอร์เท่านั้น

ความเห็นส่วนตัวของฉันคือแม้ว่าจะเป็นไปได้ที่จะได้รับเส้นโลกปิด มันก็จะถูกทำลายโดยสสาร (ซึ่งจะเคลื่อนไปตามวงนี้) ก่อนที่วงจะถูกปิดด้วยซ้ำ เหล่านั้น. ไทม์แมชชีนเป็นไปไม่ได้ ไม่เช่นนั้นเราจะย้อนเวลากลับไปได้ และยกตัวอย่าง ฆ่าคุณยายของเราที่นั่นก่อนที่ลูกๆ ของเธอจะเกิด ซึ่งเป็นความขัดแย้งทางตรรกะที่ชัดเจน เหล่านั้น. เป็นไปได้ที่จะได้รับเฉพาะวงจรเวลาที่ไม่สามารถมีอิทธิพลต่ออดีตของเราได้ ด้วยเหตุผลเชิงตรรกะเดียวกัน เราจะไม่สามารถมองไปสู่อนาคตในขณะที่ยังคงอยู่ในปัจจุบันได้ พวกเราสามารถถูกขนส่งไปสู่อนาคตโดยสิ้นเชิงเท่านั้น และมันจะเป็นไปไม่ได้ที่จะกลับมาจากมันถ้าเราได้เข้าไปแล้ว มิฉะนั้นความสัมพันธ์ระหว่างเหตุและผลระหว่างเหตุการณ์จะพังทลาย (และในความคิดของฉันมันเป็นไปไม่ได้)

9. รูหนอนและการเคลื่อนไหวตลอดกาล

จริงๆ แล้ว รูหนอนเองไม่มีความสัมพันธ์โดยตรงกับการเคลื่อนที่ตลอด แต่ด้วยความช่วยเหลือของสสารหลอน (ซึ่งจำเป็นสำหรับการดำรงอยู่ของรูหนอน) โดยหลักการแล้ว มันเป็นไปได้ที่จะสร้างสิ่งที่เรียกว่ากลไกการเคลื่อนที่ตลอดกาลของกลไกที่สาม ใจดี.

ฉันขอเตือนคุณถึงคุณสมบัติอันน่าทึ่งอย่างหนึ่งของสสารแฝง (ดูด้านบน): กรอบอ้างอิงมักจะมีกรอบอ้างอิง (เคลื่อนที่สัมพันธ์กับกรอบห้องปฏิบัติการเกือบด้วยความเร็วแสง) ซึ่งความหนาแน่นของสสารปลอมจะกลายเป็นลบ ลองจินตนาการถึงวัตถุที่มีมวลลบ (ทำจากสสารหลอน) ตามกฎแรงโน้มถ่วงสากล วัตถุนี้จะถูกดึงดูดไปยังวัตถุธรรมดาที่มีมวลบวก ในทางกลับกัน ร่างกายธรรมดาจะต้องขับออกจากร่างกายที่มีมวลลบ หากมวลสัมบูรณ์ของวัตถุเหล่านี้เท่ากัน วัตถุทั้งสองจะ "ไล่กัน" ซึ่งกันและกันจนไม่มีที่สิ้นสุด

หลักการทำงานของเครื่องเคลื่อนที่ตลอดประเภทที่สามนั้นขึ้นอยู่กับเอฟเฟกต์นี้ (ตามหลักทฤษฎีล้วนๆ) อย่างไรก็ตาม ความเป็นไปได้ในการดึงพลังงาน (ตามความต้องการของเศรษฐกิจของประเทศ) จากหลักการนี้ยังไม่ได้รับการพิสูจน์อย่างเข้มงวดจนถึงปัจจุบันทั้งทางคณิตศาสตร์หรือทางกายภาพ (แม้ว่าจะมีความพยายามดังกล่าวหลายครั้งก็ตาม)
ยิ่งไปกว่านั้น นักวิทยาศาสตร์ไม่เชื่อและไม่เชื่อในความเป็นไปได้ของการสร้างกลไกการเคลื่อนที่ตลอดกาล และนี่คือข้อโต้แย้งหลักที่ต่อต้านการมีอยู่ของสสารหลอนและต่อต้านรูหนอน... โดยส่วนตัวแล้ว ฉันไม่เชื่อในความเป็นไปได้ของการสร้าง เครื่องจักรเคลื่อนที่ตลอดเวลา แต่ฉันยอมรับถึงความเป็นไปได้ของการมีอยู่ของสสารหลอนบางประเภทในธรรมชาติ

10. ความเชื่อมโยงระหว่างรูหนอนกับหลุมดำ

ตามที่ฉันเขียนไว้ข้างต้น รูหนอนโบราณวัตถุแรกที่อาจเกิดขึ้นในจักรวาลหลังจาก "บิ๊กแบง" อาจกลายเป็นสิ่งที่ใช้ไม่ได้ในที่สุด เหล่านั้น. เป็นไปไม่ได้ที่จะผ่านมันไปได้ ในแง่คณิตศาสตร์ นี่หมายความว่า "ขอบฟ้าที่ดักจับ" ปรากฏขึ้นที่รูหนอน บางครั้งเรียกว่าขอบฟ้าที่มองเห็นได้เหมือนอวกาศ แม้แต่แสงก็ไม่สามารถหลุดพ้นจากใต้เส้นขอบฟ้าที่ติดอยู่ได้ และแม้แต่น้อยก็ไม่สามารถหลุดพ้นจากเรื่องอื่นได้

คุณอาจถามว่า: “อะไรคือขอบเขตอันไกลโพ้น?” ใช่ ทฤษฎีแรงโน้มถ่วงมีขอบเขตหลายประเภท และเมื่อพวกเขาบอกว่าหลุมดำมีขอบฟ้า ก็มักจะหมายถึงขอบฟ้าเหตุการณ์

ฉันจะพูดเพิ่มเติม: รูหนอนจะต้องมีขอบฟ้าด้วยขอบฟ้านี้เรียกว่าขอบฟ้าที่มองเห็นได้และยังมีขอบฟ้าหลายประเภทด้วย แต่ฉันจะไม่พูดถึงเรื่องนั้นที่นี่

ดังนั้นหากรูหนอนไม่สามารถผ่านเข้าไปได้ ภายนอกก็แทบจะเป็นไปไม่ได้เลยที่จะแยกแยะมันออกจากหลุมดำ สัญญาณเดียวของรูหนอนดังกล่าวอาจเป็นได้เพียงสนามแม่เหล็กโมโนโพลเท่านั้น (แม้ว่ารูหนอนอาจไม่มีเลยก็ตาม)

วลี “สนามพิเศษ” หมายความว่าสนามนั้นพุ่งออกมาจากรูหนอนโดยตรงในทิศทางเดียว นั่นคือ สนามจะออกมาจากรูหนอนทุกด้าน (เช่นเข็มของเม่น) หรือเข้าไปจากทุกด้าน - ดูรูปที่ 6

การมีอยู่ของสนามแม่เหล็กโมโนโพลในหลุมดำเป็นสิ่งต้องห้ามโดยทฤษฎีบทที่เรียกว่า "เมื่อไม่มีเส้นผมในหลุมดำ"

สำหรับสนามไฟฟ้าแบบโมโนโพล คุณสมบัตินี้มักจะหมายความว่ามีประจุไฟฟ้าอยู่ภายในพื้นผิวที่สนามไฟฟ้าเข้า (หรือออก) แต่ไม่พบประจุแม่เหล็กในธรรมชาติ ดังนั้นหากสนามแม่เหล็กเข้าไปในรูหนอนที่อินพุตอันใดอันหนึ่ง สนามแม่เหล็กนั้นจะต้องปล่อยทิ้งไว้ที่ทางเข้าอีกด้านของรูหนอน (หรือกลับกัน) ดังนั้นจึงเป็นไปได้ที่จะนำแนวคิดที่น่าสนใจในฟิสิกส์เชิงทฤษฎีไปใช้ แนวคิดนี้เรียกว่า "ประจุไม่มีประจุ"

ซึ่งหมายความว่ารูหนอนแม่เหล็กที่อินพุตแต่ละตัวจะดูเหมือนประจุแม่เหล็ก แต่ประจุของอินพุตนั้นตรงกันข้าม (+ และ -) ดังนั้นประจุรวมของอินพุตรูหนอนจึงเป็นศูนย์ ที่จริงแล้ว ไม่ควรจะมีประจุแม่เหล็กใดๆ เพียงแต่ว่าสนามแม่เหล็กภายนอกมีพฤติกรรมเหมือนกับว่ามีประจุอยู่ - ดูรูปที่ 6

รูหนอนที่ผ่านได้นั้นมีคุณสมบัติเฉพาะของตัวเองที่สามารถใช้เพื่อแยกพวกมันออกจากหลุมดำได้ และฉันจะเขียนเกี่ยวกับเรื่องนี้ในหัวข้อถัดไป
หากรูหนอนไม่สามารถผ่านได้ ดังนั้นการใช้สสารหลอนก็สามารถผ่านได้ กล่าวคือ ถ้าเรา "รดน้ำ" รูหนอนที่ไม่สามารถใช้ได้ด้วยวัตถุหลอนจากทางเข้าด้านใดด้านหนึ่ง มันก็จะสามารถผ่านได้จากทางเข้าฝั่งตรงข้ามและในทางกลับกัน จริงอยู่ที่คำถามเกิดขึ้นและยังคงอยู่: นักเดินทาง (ที่ต้องการผ่านรูหนอนที่ไม่สามารถใช้ได้) จะแจ้งผู้ช่วยของเขาที่ทางเข้ารูหนอนที่อยู่ตรงข้ามเขาได้อย่างไร (ปิดจากเขาที่ขอบฟ้า) ว่าเขา (นักเดินทาง) อยู่ใกล้แล้ว ทางเข้าของเขาและถึงเวลาที่จะเริ่ม "รดน้ำ" "ทางเข้าตรงข้ามกับวัตถุหลอนเพื่อให้รูหนอนกลายเป็นกึ่งผ่านได้ในทิศทางที่นักเดินทางต้องการ

ดังนั้น เพื่อให้รูหนอนที่ไม่สามารถใช้ได้สามารถผ่านได้อย่างสมบูรณ์ มันจะต้อง "รดน้ำ" ด้วยวัตถุหลอนจากทางเข้าทั้งสองทางพร้อมกัน ยิ่งไปกว่านั้น จะต้องมีปริมาณของ Phantom เพียงพอ คำถามที่ตอบยากจริงๆ ก็คือการคำนวณเชิงตัวเลขที่แม่นยำสำหรับแบบจำลองเฉพาะเท่านั้น (แบบจำลองดังกล่าวได้รับการคำนวณก่อนหน้านี้ในสิ่งพิมพ์ทางวิทยาศาสตร์) ในทางดาราศาสตร์ฟิสิกส์มีการแสดงออกว่าสสารหลอนนั้นแย่มากถึงขนาดสลายหลุมดำในตัวเองด้วยซ้ำ! พูดตามตรง อาจกล่าวได้ว่าหลุมดำที่ละลายไปแล้วไม่จำเป็นต้องก่อตัวเป็นรูหนอนเสมอไป

เรื่องธรรมดาในปริมาณที่เพียงพอในทางกลับกัน "ล็อค" รูหนอนเช่น ทำให้มันผ่านไม่ได้ ดังนั้น เราสามารถพูดได้ว่าในแง่นี้ หลุมดำและรูหนอนกลับกันเป็นไปได้

11.หลุมดำและหลุมขาวจัดเป็นรูหนอนชนิดหนึ่ง

ฉันคิดว่าจนถึงขณะนี้ผู้อ่านยังคงรู้สึกว่าหลุมดำเป็นวัตถุที่ไม่สามารถหลุดออกมาได้ (รวมถึงแสงด้วย) นี่ไม่ใช่ข้อความที่แท้จริงทั้งหมด

ความจริงก็คือในหลุมดำเกือบทั้งหมด ภาวะเอกฐานจะขับไล่สสาร (และแสง) เมื่อมันบินเข้ามาใกล้เกินไป (อยู่ใต้เส้นขอบฟ้าของหลุมดำอยู่แล้ว) ข้อยกเว้นประการเดียวสำหรับปรากฏการณ์นี้อาจเป็นสิ่งที่เรียกว่าหลุมดำชวาร์สไชลด์นั่นคือ ที่ไม่หมุนและไม่มีประจุไฟฟ้า แต่สำหรับการก่อตัวของหลุมดำชวาร์สไชลด์ สสารที่เป็นส่วนประกอบของมันจำเป็นต้องมีเงื่อนไขเริ่มต้นดังกล่าว ซึ่งการวัดจะเป็นศูนย์บนเซตของเงื่อนไขเริ่มต้นที่เป็นไปได้ทั้งหมด

กล่าวอีกนัยหนึ่ง เมื่อหลุมดำใด ๆ ก่อตัวขึ้น มันจะต้องมีการหมุนรอบตัวอย่างแน่นอน (แม้ว่าจะเล็กมากก็ตาม) และจะมีประจุไฟฟ้าแน่นอน (แม้ว่าจะเป็นเบื้องต้นก็ตาม) กล่าวคือ หลุมดำจะไม่ใช่ชวาร์สไชลด์ ต่อไปผมจะเรียกหลุมดำแบบนั้นว่าเป็นจริง หลุมดำจริงมีการจำแนกประเภทเป็นของตัวเอง: Kerr (สำหรับหลุมดำที่หมุนรอบตัว), Reisner-Nordström (สำหรับหลุมดำที่มีประจุ) และ Kerr-Newman (สำหรับหลุมดำที่หมุนและมีประจุ)

จะเกิดอะไรขึ้นกับอนุภาคที่ถูกผลักไสโดยภาวะเอกฐานภายในหลุมดำจริง

อนุภาคจะไม่สามารถบินกลับได้อีกต่อไป - สิ่งนี้จะขัดแย้งกับกฎฟิสิกส์ในหลุมดำเพราะว่า อนุภาคตกลงไปใต้ขอบฟ้าเหตุการณ์แล้ว แต่ปรากฎว่าโทโพโลยีภายในหลุมดำกลายเป็นเรื่องไม่สำคัญ (ซับซ้อน) สิ่งนี้นำไปสู่ความจริงที่ว่าหลังจากที่ตกลงไปใต้ขอบฟ้าของหลุมดำ สสาร อนุภาค และแสงทั้งหมดจะถูกเหวี่ยงออกไปสู่อีกจักรวาลหนึ่งโดยเอกภาวะ

ในจักรวาลที่สิ่งเหล่านี้บินออกไป มีหลุมสีขาว - สสาร (อนุภาคแสง) บินออกมาจากหลุมนั้น แต่ปาฏิหาริย์ทั้งหมดไม่ได้จบเพียงแค่นั้น... ความจริงก็คือในที่เดียวกันในอวกาศที่มีหลุมสีขาวนี้ (ในจักรวาลอื่น) ก็มีหลุมดำด้วย

สสารที่ตกลงไปในหลุมดำนั้น (ในจักรวาลอื่น) จะประสบกับกระบวนการที่คล้ายกันและบินออกไปสู่จักรวาลถัดไป และอื่นๆ... ยิ่งกว่านั้น การเคลื่อนที่จากจักรวาลหนึ่งไปอีกจักรวาลหนึ่งเป็นไปได้เสมอในทิศทางเดียวเท่านั้น จากอดีตสู่อนาคต (ในอวกาศ-เวลา) ทิศทางนี้เกี่ยวข้องกับความสัมพันธ์ระหว่างเหตุและผลระหว่างเหตุการณ์ในกาล-อวกาศใดๆ โดยอาศัยสามัญสำนึกและตรรกะ นักวิทยาศาสตร์สันนิษฐานว่าความสัมพันธ์ระหว่างเหตุและผลไม่ควรถูกทำลาย

ผู้อ่านอาจมีคำถามเชิงตรรกะ: จักรวาลของเราจำเป็นต้องมีหลุมสีขาวหรือไม่ - ที่ซึ่งมีหลุมดำอยู่แล้ว และจากที่ใดที่สสารสามารถบินมาหาเราจากจักรวาลที่แล้วได้ สำหรับผู้เชี่ยวชาญด้านโทโพโลยีของหลุมดำ นี่เป็นคำถามที่ยากและคำตอบก็คือ “ไม่เสมอไป” แต่โดยหลักการแล้ว สถานการณ์ดังกล่าวอาจมีอยู่จริง (เมื่อหลุมดำในจักรวาลของเราก็เป็นหลุมขาวจากจักรวาลอื่นเช่นกัน - จักรวาลก่อนหน้า) น่าเสียดายที่เรายังไม่สามารถตอบคำถามได้ - สถานการณ์ใดน่าจะเป็นไปได้มากกว่า (ไม่ว่าหลุมดำในจักรวาลของเราจะเป็นหลุมขาวจากจักรวาลก่อนหน้าหรือไม่ก็ตาม)

ดังนั้นวัตถุดังกล่าว - หลุมดำและขาว - ก็มีชื่ออื่นเช่นกัน: "ไดนามิกรูหนอน" พวกมันถูกเรียกว่าไดนามิกเพราะมันมีพื้นที่ใต้ขอบฟ้าของหลุมดำเสมอ (บริเวณนี้เรียกว่าภูมิภาค T) ซึ่งเป็นไปไม่ได้ที่จะสร้างกรอบอ้างอิงที่เข้มงวด และที่อนุภาคหรือสสารทั้งหมดจะอยู่ที่ พักผ่อน. ในภูมิภาค T สสารไม่ได้เป็นเพียงการเคลื่อนที่ตลอดเวลาเท่านั้น แต่ยังเคลื่อนที่ด้วยความเร็วที่แตกต่างกันตลอดเวลา

แต่ระหว่างภาวะเอกฐานและบริเวณ T ในหลุมดำจริง ยังคงมีช่องว่างกับบริเวณธรรมดาอยู่เสมอ บริเวณนี้เรียกว่าบริเวณ R โดยเฉพาะอย่างยิ่ง พื้นที่นอกหลุมดำก็มีคุณสมบัติของบริเวณ R เช่นกัน ดังนั้นการผลักกันของสสารจากเอกภาวะจึงเกิดขึ้นอย่างแม่นยำในภูมิภาค R ภายใน

รูปที่ 7 (ผู้เขียนใช้แผนภาพคาร์เตอร์-เพนโรสสำหรับหลุมดำไรส์เนอร์-นอร์ดสตรอมเป็นพื้นฐานของภาพ) รูปทางด้านซ้ายแสดงพื้นที่ว่างที่มีโทโพโลยีที่ไม่ซับซ้อน (ซับซ้อน) ของหลุมดำไรส์เนอร์-นอร์ดสตรอมในเชิงแผนผัง -และหลุมสีขาว (แผนภาพคาร์เตอร์-เพนโรส) ทางด้านขวาคือเส้นทางของอนุภาคผ่านหลุมขาวดำ ด้านนอกวงกลมสีดำคือบริเวณ R ด้านนอก ระหว่างวงกลมสีเขียวและสีดำคือบริเวณ T ด้านล่างวงกลมสีเขียวคือ R- ด้านใน ภูมิภาคและความแปลกประหลาด

ด้วยเหตุผลเหล่านี้ จึงเป็นไปไม่ได้ที่จะคำนวณและสร้างวิถีโคจรเดียวของอนุภาคที่ข้ามหลุมดำและขาวในจักรวาลทั้งสองในคราวเดียว สำหรับการก่อสร้างจำเป็นต้องแบ่งวิถีที่ต้องการออกเป็นสองส่วนและ "เย็บ" ส่วนเหล่านี้เข้าด้วยกันในภูมิภาค R ภายใน (เฉพาะที่นั่นเท่านั้นที่สามารถทำได้) - ดูรูปที่ 7

อย่างที่ผมเคยเขียนไว้ก่อนหน้านี้ พลังน้ำขึ้นน้ำลงสามารถแยกสสารออกจากกันก่อนที่มันจะไปถึงจักรวาลอื่น ยิ่งไปกว่านั้น ภายในหลุมดำและขาว แรงขึ้นน้ำลงสูงสุดจะเกิดขึ้นที่จุดรัศมีต่ำสุด (ในภูมิภาค R ชั้นใน) ยิ่งหลุมดำจริงๆ มีคุณสมบัติใกล้เคียงกับหลุมดำชวาร์สไชลด์มากเท่าไร แรงเหล่านี้ก็จะอยู่ที่จุดสูงสุดมากขึ้นเท่านั้น และสสารจะมีโอกาสเอาชนะหลุมดำและขาวโดยไม่ทำลายน้อยลงเท่านั้น

คุณสมบัติของหลุมดำจริงเหล่านี้ถูกกำหนดโดยการวัดการหมุนของพวกมัน (นี่คือโมเมนตัมเชิงมุมหารด้วยกำลังสองของมวล) และการวัดประจุของพวกมัน (นี่คือประจุหารด้วยมวลของพวกมัน) คุณสมบัติแต่ละอย่าง (มาตรการเหล่านี้) ไม่สามารถมีค่ามากกว่าหนึ่งสำหรับหลุมดำจริงได้ ดังนั้น ยิ่งมาตรการใด ๆ เหล่านี้มีค่าเท่ากัน แรงคลื่นสูงสุดก็จะอยู่ในหลุมดำเช่นนั้นน้อยลง และโอกาสที่สสาร (หรือบุคคล) จะสามารถเอาชนะหลุมดำและขาวโดยไม่ถูกทำลายก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น . ยิ่งกว่านั้น ไม่ว่ามันจะฟังดูขัดแย้งกันแค่ไหน ยิ่งหลุมดำจริงหนักมากเท่าไร แรงคลื่นก็จะยิ่งน้อยลงเท่านั้น!

สิ่งนี้เกิดขึ้นเพราะแรงขึ้นน้ำลงไม่ใช่แค่แรงโน้มถ่วง แต่เป็นความชันของแรงโน้มถ่วง (เช่น อัตราการเปลี่ยนแปลงของแรงโน้มถ่วง) ดังนั้นยิ่งหลุมดำมีขนาดใหญ่เท่าใด แรงโน้มถ่วงก็จะเปลี่ยนแปลงช้าลงเท่านั้น (แม้ว่าข้อเท็จจริงที่ว่าแรงโน้มถ่วงเองก็อาจมีมหาศาลก็ตาม) ดังนั้นความลาดชันของความโน้มถ่วง (เช่น แรงขึ้นน้ำลง) จะมีน้อยลงในหลุมดำที่มีขนาดใหญ่กว่า

ตัวอย่างเช่น สำหรับหลุมดำที่มีมวลหลายล้านมวลดวงอาทิตย์ของเรา (ที่ใจกลางกาแลคซีของเรามีหลุมดำที่มีมวล 4.3 ล้านมวลดวงอาทิตย์) แรงขึ้นน้ำลงที่ขอบฟ้ามีขนาดเล็กพอที่จะทำให้ คนที่บินไปที่นั่น และในขณะเดียวกัน ฉันก็คงไม่รู้สึกถึงมันเลยทันทีที่มันผ่านเส้นขอบฟ้า และในจักรวาลก็ยังมีหลุมดำที่หนักกว่ามากด้วยโดยมีมวลหลายพันล้านเท่าของมวลดวงอาทิตย์ (เช่นในควอซาร์ M87) ... ฉันจะอธิบายว่าควาซาร์เป็นนิวเคลียสที่ทำงานอยู่ (สว่างจ้า) ของกาแลคซีห่างไกล .

ตามที่ฉันเขียน สสารหรือแสงยังคงสามารถบินจากจักรวาลหนึ่งไปยังอีกจักรวาลหนึ่งผ่านหลุมดำและขาวโดยไม่มีการทำลาย วัตถุดังกล่าวจึงสามารถถูกเรียกว่ารูหนอนอีกประเภทหนึ่งที่ไม่มีสสารหลอนได้อย่างถูกต้อง ยิ่งไปกว่านั้น การมีอยู่ของรูหนอนไดนามิกประเภทนี้ในจักรวาลถือได้ว่าพิสูจน์ได้จริง!

วิดีโอต้นฉบับโดยผู้เขียน (จากสิ่งพิมพ์ของเขา) แสดงให้เห็นการตกอย่างอิสระของทรงกลมฝุ่นในหลุมดำและขาว (อนุภาคฝุ่นทั้งหมดบนทรงกลมเรืองแสงเป็นสีเขียวเอกรงค์) รัศมีขอบฟ้า Cauchy ของหลุม Reissner-Nordström ขาวดำนี้มีขนาดเล็กกว่ารัศมีขอบฟ้าด้านนอก 2 เท่า ผู้สังเกตการณ์ตกลงอย่างอิสระและเป็นแนวรัศมี (ตามทรงกลมนี้) แต่จากระยะไกลกว่าเล็กน้อย

ในกรณีนี้ โฟตอนสีเขียวจากเม็ดฝุ่นของทรงกลมจะเข้าถึงผู้สังเกตการณ์ด้วยการเปลี่ยนแปลงแรงโน้มถ่วงสีแดง (และสีม่วง) หากผู้สังเกตการณ์ยังคงนิ่งเฉยเมื่อเทียบกับหลุมดำและขาว หลังจากที่ทรงกลมเคลื่อนผ่านขอบฟ้าที่มองเห็นได้ การเคลื่อนตัวของโฟตอนสีแดงสำหรับผู้สังเกตการณ์จะไม่มีที่สิ้นสุด และเขาจะไม่สามารถสังเกตเห็นทรงกลมฝุ่นนี้ได้อีกต่อไป แต่ด้วยการตกอย่างอิสระของผู้สังเกตการณ์ เขาจึงสามารถมองเห็นทรงกลมได้ตลอดเวลา (ถ้าเราไม่คำนึงถึงการเคลื่อนตัวของโฟตอนสีแดงที่รุนแรง) - รวม และช่วงเวลาที่ทรงกลมข้ามขอบฟ้าทั้งสอง และในขณะที่ผู้สังเกตเองข้ามขอบฟ้าเหล่านี้ และแม้กระทั่งหลังจากที่ทรงกลมผ่านคอของรูหนอนแบบไดนามิกนี้ (หลุมดำและขาว) - และทางออกของอนุภาคฝุ่นไปสู่จักรวาลอื่น .

ด้านล่างเป็นมาตราส่วนรัศมีสำหรับผู้สังเกตการณ์ (ทำเครื่องหมายด้วยเครื่องหมายสีเหลือง) จุดที่เปลือกฝุ่นอยู่ใกล้ผู้สังเกตมากที่สุด (ทำเครื่องหมายด้วยเครื่องหมายสีเขียว) จุดที่เปลือกฝุ่นอยู่ห่างจากผู้สังเกตซึ่งมีโฟตอนมากที่สุด มาหาผู้สังเกต (ทำเครื่องหมายด้วยเครื่องหมายสีขาวบาง ๆ ) พร้อมทั้งตำแหน่งของหลุมดำขอบฟ้า (เครื่องหมายสีแดง) ขอบฟ้าคอชี (เครื่องหมายสีน้ำเงิน) และจุดคอ (เครื่องหมายสีม่วง)

12.ลิขสิทธิ์

แนวคิดของลิขสิทธิ์มักจะระบุด้วยโทโพโลยีที่ไม่สำคัญของพื้นที่รอบตัวเรา ยิ่งไปกว่านั้น ตรงกันข้ามกับแนวคิดเรื่อง "ลิขสิทธิ์" ในฟิสิกส์ควอนตัม สิ่งเหล่านี้หมายถึงมาตราส่วนเชิงพื้นที่ขนาดใหญ่เพียงพอซึ่งสามารถละเลยเอฟเฟกต์ควอนตัมได้โดยสิ้นเชิง โทโพโลยีที่ไม่สำคัญคืออะไร? ฉันจะอธิบายสิ่งนี้ด้วยตัวอย่างง่ายๆ ลองนึกภาพวัตถุสองชิ้นที่ปั้นจากดินน้ำมัน: ถ้วยธรรมดาพร้อมที่จับและจานรองสำหรับถ้วยนี้

โดยไม่ต้องฉีกดินน้ำมันและไม่ต้องติดกาวพื้นผิว แต่เพียงการเปลี่ยนรูปพลาสติกของดินน้ำมันเท่านั้นจานรองสามารถเปลี่ยนเป็นลูกบอลได้ แต่ไม่มีทางที่จะเปลี่ยนเป็นถ้วยหรือโดนัทได้ สำหรับถ้วย กลับเป็นอย่างอื่น เนื่องจากแก้วมีด้ามจับ จึงไม่สามารถเปลี่ยนเป็นจานรองหรือลูกบอลได้ แต่สามารถเปลี่ยนเป็นโดนัทได้ คุณสมบัติทั่วไปของจานรองและลูกบอลเหล่านี้สอดคล้องกับโทโพโลยีทั่วไป - โทโพโลยีของทรงกลม และคุณสมบัติทั่วไปของถ้วยและโดนัท - โทโพโลยีของทอรัส

ดังนั้น โทโพโลยีของทรงกลม (จานรองและลูกบอล) จึงถือเป็นเรื่องเล็กน้อย และโทโพโลยีที่ซับซ้อนกว่าของพรู (ถ้วยและโดนัท) ก็ถือว่าไม่สำคัญ แม้ว่าจะมีประเภทอื่น ๆ ที่ซับซ้อนยิ่งกว่านั้นด้วยซ้ำ -โทโพโลยีเล็กน้อย - ไม่ใช่แค่โทโพโลยีของพรูเท่านั้น จักรวาลรอบตัวเราประกอบด้วยมิติเชิงพื้นที่อย่างน้อยสามมิติ (ความยาว ความกว้าง ความสูง) และมิติครั้งเดียว และแนวคิดของโทโพโลยีก็ถูกถ่ายโอนไปยังโลกของเราอย่างเห็นได้ชัด

ดังนั้น หากจักรวาลสองแห่งที่แตกต่างกันที่มีโทโพโลยีของทรงกลมเชื่อมต่อกันด้วยรูหนอนเพียงอันเดียว (ดัมเบล) จักรวาลที่เกิดขึ้นก็จะมีโทโพโลยีเล็กๆ น้อยๆ ของทรงกลมด้วย แต่ถ้าสองส่วนที่แตกต่างกันของจักรวาลหนึ่งเชื่อมต่อถึงกันด้วยรูหนอน (น้ำหนัก) จักรวาลดังกล่าวก็จะมีโทโพโลยีทอรัสที่ไม่สำคัญ

หากจักรวาลสองแห่งที่แตกต่างกันที่มีโทโพโลยีของทรงกลมเชื่อมต่อกันด้วยรูหนอนตั้งแต่สองรูขึ้นไป จักรวาลที่เกิดขึ้นก็จะมีโทโพโลยีที่ไม่สำคัญ ระบบของจักรวาลที่เชื่อมต่อกันด้วยรูหนอนหลายรูจะมีโทโพโลยีที่ไม่ซับซ้อนเช่นกัน ถ้ามีเส้นปิดอย่างน้อยหนึ่งเส้นที่ไม่สามารถดึงเข้าหากันจนถึงจุดเดียวได้ด้วยการเสียรูปอย่างราบรื่น

เพื่อความน่าดึงดูดใจทั้งหมด รูหนอนมีข้อเสียที่สำคัญสองประการ: พวกมันไม่เสถียร และการดำรงอยู่ของพวกมันจำเป็นต้องมีวัตถุแปลกปลอม (หรือผี) และหากเสถียรภาพของพวกมันยังสามารถเกิดขึ้นได้จริง ๆ นักวิทยาศาสตร์หลายคนก็ไม่เชื่อในความเป็นไปได้ของการดำรงอยู่ของสสารหลอน จากที่กล่าวมาข้างต้น อาจดูเหมือนว่าหากไม่มีรูหนอน การดำรงอยู่ของ Multiverse ก็เป็นไปไม่ได้ แต่ปรากฎว่าไม่เป็นเช่นนั้น การมีอยู่ของหลุมดำจริง ๆ ก็เพียงพอแล้วสำหรับการดำรงอยู่ของลิขสิทธิ์

ดังที่ฉันได้กล่าวไปแล้ว ภายในหลุมดำทั้งหมดมีความแปลกประหลาด - นี่คือพื้นที่ที่ความหนาแน่นของพลังงานและสสารถึงค่าอนันต์ ในหลุมดำเกือบทั้งหมด ภาวะเอกฐานจะขับไล่สสาร (และแสง) เมื่อมันเข้าใกล้มันมากเกินไป (อยู่ใต้เส้นขอบฟ้าของหลุมดำอยู่แล้ว)

ข้อยกเว้นประการเดียวสำหรับปรากฏการณ์นี้อาจเป็นสิ่งที่เรียกว่าหลุมดำชวาร์สไชลด์ ซึ่งก็คือหลุมที่ไม่หมุนรอบตัวเองเลยและไม่มีประจุไฟฟ้า หลุมดำชวาร์สไชลด์มีโทโพโลยีเล็กน้อย แต่สำหรับการก่อตัวของหลุมดำชวาร์สไชลด์ สิ่งที่ก่อตัวขึ้นนั้นจำเป็นต้องมีเงื่อนไขเริ่มต้นดังกล่าว ซึ่งการวัดจะเป็นศูนย์บนเซตของเงื่อนไขเริ่มต้นที่เป็นไปได้ทั้งหมด!

กล่าวอีกนัยหนึ่งเมื่อหลุมดำใด ๆ ก่อตัวขึ้น มันจะต้องมีการหมุนรอบตัวอย่างแน่นอน (แม้ว่าจะเล็กมากก็ตาม) และจะมีประจุไฟฟ้าแน่นอน (แม้ว่าจะเป็นระดับประถมศึกษาก็ตาม) นั่นคือหลุมดำจะไม่ใช่ชวาร์สไชลด์ ฉันเรียกหลุมดำแบบนั้นว่ามีจริง

หลุมดำชวาร์สไชลด์มีความแปลกประหลาดภายในทรงกลมใจกลางของพื้นที่ขนาดเล็ก หลุมดำจริงมีความเอกภาวะบนวงแหวนที่อยู่ในระนาบเส้นศูนย์สูตรใต้ขอบฟ้าทั้งสองของหลุมดำ ควรเพิ่มที่นี่ซึ่งต่างจากหลุมดำชวาร์สไชลด์ตรงที่หลุมดำจริงไม่มีเพียงหนึ่งเดียว แต่มีขอบฟ้าสองแห่ง ยิ่งไปกว่านั้น ระหว่างขอบเขตอันไกลโพ้นเหล่านี้ สัญญาณทางคณิตศาสตร์ของสถานที่และเวลาเปลี่ยนแปลง (แม้ว่านี่จะไม่ได้หมายความว่าพื้นที่และเวลานั้นจะเปลี่ยนสถานที่ตามที่นักวิทยาศาสตร์บางคนเชื่อ)

จะเกิดอะไรขึ้นกับอนุภาคที่ถูกผลักไสโดยภาวะเอกฐานภายในหลุมดำจริง (อยู่ใต้ขอบฟ้าด้านในอยู่แล้ว) อนุภาคจะไม่สามารถบินกลับได้อีกต่อไป สิ่งนี้จะขัดแย้งกับกฎฟิสิกส์และเวรกรรมในหลุมดำ เนื่องจากอนุภาคตกลงไปใต้ขอบฟ้าเหตุการณ์แล้ว สิ่งนี้นำไปสู่ความจริงที่ว่าหลังจากที่ตกลงไปใต้ขอบฟ้าด้านในของหลุมดำจริง สสาร อนุภาค แสงใดๆ ก็ตามจะถูกเหวี่ยงออกไปสู่จักรวาลอื่นโดยเอกภาวะ

นี่เป็นเพราะว่าโครงสร้างภายในหลุมดำจริงนั้นไม่เหมือนกับหลุมดำชวาร์สไชลด์ตรงที่กลายเป็นเรื่องไม่สำคัญ มันไม่น่าทึ่งเหรอ? แม้แต่การหมุนรอบหลุมดำเล็กน้อยก็นำไปสู่การเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติของโทโพโลยีอย่างรุนแรง! ในจักรวาลที่สสารต่าง ๆ บินออกไป มีหลุมสีขาว ทุกสิ่งบินออกไปจากมัน แต่ปาฏิหาริย์ทั้งหมดไม่ได้จบเพียงแค่นั้น... ความจริงก็คือในที่เดียวกันในอวกาศที่มีหลุมสีขาวนี้ ในจักรวาลอื่นก็มีหลุมดำด้วย สสารที่ตกลงไปในหลุมดำนั้นในอีกจักรวาลหนึ่งจะผ่านกระบวนการที่คล้ายกันและบินออกไปสู่จักรวาลถัดไปเป็นต้น

ยิ่งไปกว่านั้น การเคลื่อนที่จากจักรวาลหนึ่งไปอีกจักรวาลหนึ่งเป็นไปได้เสมอในทิศทางเดียวเท่านั้น - จากอดีตสู่อนาคต (ในอวกาศ-เวลา) ทิศทางนี้เกี่ยวข้องกับความสัมพันธ์ระหว่างเหตุและผลระหว่างเหตุการณ์ในกาล-อวกาศใดๆ โดยอาศัยสามัญสำนึกและตรรกะ นักวิทยาศาสตร์สันนิษฐานว่าความสัมพันธ์ระหว่างเหตุและผลไม่ควรถูกทำลาย วัตถุดังกล่าวมักเรียกว่าหลุมดำและขาว (ในแง่นี้ รูหนอนอาจเรียกว่าหลุมขาว-ขาว) นี่คือลิขสิทธิ์ซึ่งมีอยู่เนื่องจากการมีอยู่ของหลุมดำจริง และการมีอยู่ของรูหนอนและสสารหลอนไม่จำเป็นสำหรับการดำรงอยู่ของมัน

ฉันคิดว่าสำหรับผู้อ่านส่วนใหญ่คงเป็นเรื่องยากที่จะจินตนาการว่าในพื้นที่พื้นที่เดียวกัน (ภายในทรงกลมเดียวกันที่มีรัศมีขอบฟ้าของหลุมดำ) จะมีวัตถุสองชิ้นที่แตกต่างกันโดยพื้นฐาน: หลุมดำและหลุมสีขาว แต่ในทางคณิตศาสตร์สิ่งนี้สามารถพิสูจน์ได้ค่อนข้างเข้มงวด

ฉันขอเชิญชวนให้ผู้อ่านจินตนาการถึงแบบจำลองที่เรียบง่าย: ทางเข้า (และทางออก) ของอาคารที่มีประตูหมุน ประตูนี้สามารถหมุนได้ในทิศทางเดียวเท่านั้น ภายในอาคาร ทางเข้าและทางออกใกล้กับประตูนี้จะถูกกั้นด้วยประตูหมุน ทำให้ผู้เยี่ยมชมสามารถผ่านไปได้ในทิศทางเดียวเท่านั้น (เข้าหรือออก) แต่ด้านนอกอาคารจะไม่มีประตูหมุน ลองจินตนาการว่าภายในอาคารประตูหมุนเหล่านี้แบ่งอาคารทั้งหมดออกเป็น 2 ส่วน: จักรวาลหมายเลข 1 สำหรับออกจากอาคารและจักรวาลหมายเลข 3 สำหรับเข้าไป และด้านนอกอาคารมีจักรวาลหมายเลข 2 - จักรวาลที่คุณและ ฉันมีชีวิตอยู่ ภายในอาคาร ประตูหมุนยังอนุญาตให้เคลื่อนที่ไปในทิศทางจากหมายเลข 1 ถึงหมายเลข 3 เท่านั้น แบบจำลองที่เรียบง่ายดังกล่าวแสดงให้เห็นการกระทำของหลุมดำและขาวได้ดี และอธิบายว่าภายนอกอาคาร ผู้เยี่ยมชมที่เข้าและออกสามารถชนกันเองได้ แต่ภายในอาคารไม่สามารถทำได้เนื่องจากการเคลื่อนไหวในทิศทางเดียว (เช่นเดียวกับอนุภาคของ สสารในจักรวาลที่สอดคล้องกัน)

ในความเป็นจริง ปรากฏการณ์ที่มาพร้อมกับสสารในระหว่างการพุ่งเข้าสู่จักรวาลอื่นนั้นเป็นกระบวนการที่ค่อนข้างซับซ้อน บทบาทหลักในพวกเขาเริ่มมีบทบาทโดยแรงโน้มถ่วงซึ่งฉันเขียนไว้ข้างต้น อย่างไรก็ตาม หากสสารที่เข้าไปในหลุมดำไม่ถึงเอกภาวะ แรงขึ้นน้ำลงที่กระทำต่อหลุมดำจะมีขอบเขตจำกัดอยู่เสมอ และด้วยเหตุนี้ จึงเป็นไปได้โดยพื้นฐานแล้วที่หุ่นยนต์ (หรือแม้แต่บุคคล) จะผ่านไปได้ หลุมขาวดำโดยไม่ทำอันตรายเขา ยิ่งไปกว่านั้น ยิ่งหลุมดำมีขนาดใหญ่และมีมวลมากเท่าใด แรงคลื่นก็จะยิ่งน้อยลงเท่านั้น...

ผู้อ่านอาจมีคำถามเชิงตรรกะ: จำเป็นต้องมีหลุมสีขาวในจักรวาลของเราที่มีหลุมดำอยู่แล้วหรือไม่ และสสารจากจักรวาลก่อนหน้าสามารถบินมาหาเราได้จากที่ใด สำหรับผู้เชี่ยวชาญด้านโทโพโลยีหลุมดำ นี่เป็นคำถามที่ยาก และคำตอบก็คือ “ไม่เสมอไป” แต่โดยหลักการแล้ว สถานการณ์ดังกล่าวอาจมีอยู่จริง เมื่อหลุมดำในจักรวาลของเราก็เป็นหลุมขาวจากจักรวาลอื่นในจักรวาลก่อนหน้าเช่นกัน ตอบคำถาม “สถานการณ์ไหนมีโอกาสมากกว่ากัน” (ไม่ว่าหลุมดำในจักรวาลของเราจะเป็นหลุมขาวจากจักรวาลก่อนหน้าหรือไม่ก็ตาม) น่าเสียดายที่เรายังทำไม่ได้

แน่นอนว่าวันนี้และในอนาคตอันใกล้นี้คงเป็นไปไม่ได้ในทางเทคนิคที่จะส่งแม้แต่หุ่นยนต์ไปยังหลุมดำ แต่ผลกระทบทางกายภาพและปรากฏการณ์บางอย่างที่เป็นลักษณะเฉพาะของรูหนอนและหลุมดำและขาวนั้นมีคุณสมบัติพิเศษที่ดาราศาสตร์เชิงสังเกตการณ์ในปัจจุบันมี เข้ามาใกล้เพื่อตรวจจับพวกมัน และเป็นผลให้ค้นพบวัตถุดังกล่าว

13. รูหนอนควรมีลักษณะเป็นอย่างไรเมื่อมองผ่านกล้องโทรทรรศน์อันทรงพลัง

ตามที่ฉันได้เขียนไปแล้ว ถ้ารูหนอนไม่สามารถผ่านได้ การแยกแยะมันจากหลุมดำจะเป็นเรื่องยากมาก แต่หากผ่านไปได้ คุณก็จะสามารถสังเกตวัตถุและดวงดาวในจักรวาลอื่นได้

รูปที่ 9. (ภาพวาดต้นฉบับโดยผู้เขียน)
แผงด้านซ้ายแสดงส่วนหนึ่งของท้องฟ้าเต็มไปด้วยดวงดาวที่สังเกตผ่านรูทรงกลมในเอกภพเดียวกัน (ดาวฤกษ์ที่เหมือนกันจำนวน 1 ล้านดวงที่กระจายเท่าๆ กัน) แผงกลางแสดงท้องฟ้าเต็มไปด้วยดวงดาวของอีกจักรวาลหนึ่ง เมื่อมองผ่านรูหนอนคงที่ (ภาพถ่าย 1 ล้านภาพจากดาวฤกษ์ที่เหมือนกันและกระจายเท่ากัน 210,069 ดวงในอีกจักรวาลหนึ่ง) แผงด้านขวาแสดงท้องฟ้าเต็มไปด้วยดวงดาวของอีกจักรวาลหนึ่งเมื่อมองผ่านหลุมดำและขาว (ภาพถ่าย 1 ล้านภาพจากดาวฤกษ์ที่เหมือนกันและกระจายตัวเท่ากัน 58,892 ดวงในอีกจักรวาลหนึ่ง)

ลองพิจารณาแบบจำลองท้องฟ้าเต็มไปด้วยดวงดาวที่ง่ายที่สุด (สมมุติฐาน) กัน: บนท้องฟ้ามีดวงดาวที่เหมือนกันค่อนข้างมาก และดาวเหล่านี้ทั้งหมดมีการกระจายเท่าๆ กันทั่วทรงกลมท้องฟ้า แล้วภาพท้องฟ้านี้ที่สังเกตผ่านรูกลมในจักรวาลเดียวกันก็จะเป็นดังแสดงในแผงด้านซ้ายของรูปที่ 9 แผงด้านซ้ายแสดงดาวฤกษ์ที่เหมือนกัน 1 ล้านดวงซึ่งมีระยะห่างเท่าๆ กัน ดังนั้นภาพจึงดูเป็นจุดกลมๆ ที่เกือบจะสม่ำเสมอกัน

หากเราสังเกตท้องฟ้าที่เต็มไปด้วยดวงดาวดวงเดียวกัน (ในจักรวาลอื่น) ผ่านคอของรูหนอน (จากจักรวาลของเรา) แล้วภาพของดวงดาวเหล่านี้จะมีลักษณะโดยประมาณดังแสดงใน

การเดินทางผ่านอวกาศและเวลาเป็นไปได้ไม่เพียงแต่ในภาพยนตร์นิยายวิทยาศาสตร์และหนังสือนิยายวิทยาศาสตร์เท่านั้น หากทำมากกว่านี้อีกหน่อยก็สามารถกลายเป็นความจริงได้ ผู้เชี่ยวชาญที่มีชื่อเสียงและน่านับถือจำนวนมากกำลังทำงานเพื่อศึกษาปรากฏการณ์ต่างๆ เช่น รูหนอนและอุโมงค์กาลอวกาศ

รูหนอนตามที่กำหนดโดยนักฟิสิกส์ Eric Davis นั้นเป็นอุโมงค์จักรวาลชนิดหนึ่งหรือที่เรียกว่าคอ ซึ่งเชื่อมระหว่างสองพื้นที่ห่างไกลในจักรวาลหรือสองจักรวาลที่แตกต่างกัน - หากมีจักรวาลอื่นอยู่ - หรือสองช่วงเวลาที่แตกต่างกันหรือมิติเชิงพื้นที่ที่แตกต่างกัน . แม้ว่าข้อเท็จจริงที่ว่าการดำรงอยู่ของพวกมันยังไม่ได้รับการพิสูจน์ แต่นักวิทยาศาสตร์ก็กำลังพิจารณาอย่างจริงจังถึงวิธีการที่เป็นไปได้ทั้งหมดในการใช้รูหนอนที่เคลื่อนที่ได้ (หากมี) เพื่อครอบคลุมระยะทางด้วยความเร็วแสง และแม้กระทั่งการเดินทางข้ามเวลา

ก่อนที่จะใช้รูหนอน นักวิทยาศาสตร์จำเป็นต้องค้นหาพวกมันก่อน วันนี้น่าเสียดายที่ไม่พบหลักฐานการมีอยู่ของรูหนอน แต่ถ้ามีอยู่จริง ตำแหน่งของมันก็คงไม่ยากอย่างที่คิดเมื่อมองแวบแรก

รูหนอนคืออะไร?

ปัจจุบัน มีหลายทฤษฎีเกี่ยวกับต้นกำเนิดของรูหนอน นักคณิตศาสตร์ ลุดวิก ฟลามม์ ผู้ใช้สมการสัมพัทธภาพของอัลเบิร์ต ไอน์สไตน์ เป็นคนแรกที่คิดค้นคำว่า "รูหนอน" ซึ่งอธิบายกระบวนการที่แรงโน้มถ่วงสามารถโค้งงออวกาศเวลาที่เกี่ยวข้องกับโครงสร้างของความเป็นจริงทางกายภาพ ส่งผลให้เกิดอุโมงค์อวกาศ-เวลา .

Ali Evgun จากมหาวิทยาลัย Eastern Mediterranean ในประเทศไซปรัส แนะนำว่ารูหนอนเกิดขึ้นในบริเวณที่มีการสะสมสสารมืดหนาแน่น ตามทฤษฎีนี้ รูหนอนอาจมีอยู่บริเวณรอบนอกของทางช้างเผือกซึ่งมีสสารมืดและอยู่ภายในกาแลคซีอื่นๆ ในทางคณิตศาสตร์ เขาสามารถพิสูจน์ได้ว่ามีเงื่อนไขที่จำเป็นทั้งหมดเพื่อยืนยันทฤษฎีนี้

“ในอนาคต มันเป็นไปได้ที่จะสังเกตการทดลองที่คล้ายกันโดยอ้อม ดังที่แสดงในภาพยนตร์เรื่อง Interstellar” Ali Evgun กล่าว

ธอร์นและนักวิทยาศาสตร์อีกจำนวนหนึ่งสรุปว่าถึงแม้รูหนอนจะก่อตัวขึ้นด้วยปัจจัยที่จำเป็น แต่ก็น่าจะพังทลายลงก่อนที่วัตถุหรือบุคคลใดๆ จะทะลุผ่านเข้าไป เพื่อที่จะให้รูหนอนเปิดได้นานเพียงพอ จะต้องมีสิ่งที่เรียกว่า "สสารแปลกปลอม" จำนวนมาก “สสารแปลกปลอม” ตามธรรมชาติรูปแบบหนึ่งคือพลังงานมืด และเดวิสอธิบายการกระทำของมันในลักษณะนี้: “ความดันที่ต่ำกว่าความดันบรรยากาศจะสร้างแรงโน้มถ่วงและแรงผลักกัน ซึ่งจะผลักส่วนภายในจักรวาลของเราออกไปด้านนอก ซึ่งก่อให้เกิดการขยายตัวแบบพองตัวของ จักรวาล."

วัสดุแปลกใหม่เช่นสสารมืดนั้นมีอยู่ในจักรวาลมากกว่าสสารธรรมดาถึงห้าเท่า จนถึงขณะนี้ นักวิทยาศาสตร์ยังไม่สามารถตรวจจับกระจุกของสสารมืดหรือพลังงานมืดได้ ดังนั้นจึงไม่ทราบคุณสมบัติหลายประการของมัน การศึกษาคุณสมบัติของพวกมันเกิดขึ้นจากการศึกษาพื้นที่รอบตัวพวกมัน

ผ่านรูหนอนผ่านกาลเวลา - ความจริงเหรอ?

แนวคิดเรื่องการเดินทางข้ามเวลาค่อนข้างเป็นที่นิยมไม่เพียงเฉพาะในหมู่นักวิจัยเท่านั้น ทฤษฎีรูหนอนมีพื้นฐานมาจากการเดินทางของอลิซผ่านกระจกมองในนวนิยายชื่อเดียวกันของลูอิส แคร์โรลล์ อุโมงค์กาล-อวกาศคืออะไร? พื้นที่บริเวณปลายสุดของอุโมงค์ควรโดดเด่นจากพื้นที่รอบๆ ทางเข้า เนื่องจากการบิดเบี้ยวคล้ายกับการสะท้อนในกระจกโค้ง สัญญาณอีกประการหนึ่งอาจเป็นการเคลื่อนที่ของแสงที่พุ่งเข้าหาอุโมงค์รูหนอนโดยกระแสลม เดวิสเรียกปรากฏการณ์นี้ที่ปลายนำของรูหนอนว่า "เอฟเฟกต์สีรุ้งกัดกร่อน" เอฟเฟกต์ดังกล่าวสามารถมองเห็นได้จากระยะไกล “นักดาราศาสตร์วางแผนที่จะใช้กล้องโทรทรรศน์เพื่อตามล่าปรากฏการณ์รุ้งกินน้ำเหล่านี้ โดยมองหารูหนอนที่เคลื่อนผ่านได้ตามธรรมชาติหรือแม้แต่ที่สร้างขึ้นอย่างผิดธรรมชาติ” เดวิสกล่าว “ฉันไม่เคยได้ยินมาก่อนว่าโครงการนี้เริ่มต้นได้จริง”

ในส่วนหนึ่งของงานวิจัยของเขาเกี่ยวกับรูหนอน Thorne ตั้งทฤษฎีว่ารูหนอนสามารถใช้เป็นเครื่องย้อนเวลาได้ การทดลองทางความคิดที่เกี่ยวข้องกับการเดินทางข้ามเวลามักจะพบกับความขัดแย้ง บางทีสิ่งที่มีชื่อเสียงที่สุดของพวกเขาก็คือความขัดแย้งทางปู่: หากนักวิจัยย้อนเวลากลับไปและฆ่าปู่ของเขาบุคคลนี้จะไม่สามารถเกิดได้และดังนั้นจึงจะไม่มีวันย้อนเวลากลับไป แม้ว่าอาจจะไม่มีทางย้อนเวลากลับไปได้ แต่เดวิสกล่าวว่างานของธอร์นได้เปิดโอกาสใหม่ๆ ให้นักวิทยาศาสตร์ได้สำรวจ

Phantom Link: Wormholes และ Quantum Realm

“อุตสาหกรรมกระท่อมทั้งมวลของฟิสิกส์เชิงทฤษฎีเติบโตมาจากทฤษฎีที่นำไปสู่การพัฒนาเทคนิคกาลอวกาศอื่นๆ ซึ่งก่อให้เกิดสาเหตุที่อธิบายไว้ของความขัดแย้งของไทม์แมชชีน” เดวิสกล่าว แม้จะมีทุกอย่างก็ตาม ความเป็นไปได้ของการใช้รูหนอนสำหรับการเดินทางข้ามเวลาดึงดูดทั้งแฟนนิยายวิทยาศาสตร์และผู้ที่ต้องการเปลี่ยนแปลงอดีต เดวิสเชื่อตามทฤษฎีปัจจุบันว่า ในการสร้างไทม์แมชชีนออกจากรูหนอน กระแสน้ำที่ปลายด้านใดด้านหนึ่งหรือทั้งสองด้านของอุโมงค์จะต้องถูกเร่งความเร็วให้เข้าใกล้ความเร็วแสง

"ด้วยเหตุนี้ จึงเป็นเรื่องยากมากที่จะสร้างไทม์แมชชีนโดยใช้รูหนอน" เดวิสกล่าว "เมื่อเทียบกันแล้ว มันจะง่ายกว่ามากถ้าใช้รูหนอนสำหรับการเดินทางระหว่างดวงดาวในอวกาศ"

นักฟิสิกส์คนอื่นๆ แนะนำว่าการเดินทางข้ามเวลาผ่านรูหนอนอาจทำให้เกิดพลังงานสะสมมหาศาลซึ่งจะทำลายอุโมงค์ก่อนที่จะสามารถใช้เป็นไทม์แมชชีน ซึ่งเป็นกระบวนการที่เรียกว่าควอนตัมฟันเฟือง ถึงกระนั้น การฝันถึงศักยภาพของรูหนอนก็ยังเป็นเรื่องสนุก: "ลองคิดถึงความเป็นไปได้ทั้งหมดที่ผู้คนจะมีหากพวกเขาค้นพบวิธีที่จะทำสิ่งที่พวกเขาสามารถทำได้หากพวกเขาสามารถเดินทางข้ามเวลาได้" เดวิสกล่าว “การผจญภัยของพวกเขาคงจะน่าสนใจมาก”

มากกว่า บทความที่น่าทึ่ง

ภาพจากสถานีอวกาศนานาชาติแสดงให้เห็นเส้นสีส้มของแสงเรืองแสงในชั้นบรรยากาศของโลก การทดลองคลื่นบรรยากาศใหม่ของ NASA จะสังเกตปรากฏการณ์นี้จากสถานีโคจรไปยัง...

Roscosmos หน่วยงานอวกาศของรัสเซียได้ลงนามในข้อตกลงกับบริษัท Space Adventures บริษัทท่องเที่ยวอวกาศของอเมริกา เพื่อส่งผู้โดยสาร 2 คนไปยัง ISS ในปี 2021 ต่างจากการเปิดตัวครั้งก่อนๆ นักท่องเที่ยว 2 คนนี้จะไป...

นักวิจัยเชื่อว่ากลุ่มอากาศเล็กๆ ของโลกหลบหนีออกสู่ห้วงอวกาศที่อยู่ไกลออกไปนอกวงโคจรของดวงจันทร์ ปรากฎว่าจีโอโคโรนาของโลก (เมฆอะตอมไฮโดรเจนขนาดเล็ก) ขยายออกไปในอวกาศเป็นระยะทาง 630,000 กม. เพื่อให้คุณเข้าใจล...

นักวิจัยที่ศึกษาอิทธิพลของลมสุริยะบนพื้นผิวดวงจันทร์เชื่อว่าการสัมผัสนี้สามารถสร้างองค์ประกอบสำคัญของน้ำได้ มนุษยชาติไม่สามารถดำรงอยู่ได้หากไม่มีน้ำ ดังนั้นจึงมีปัญหาร้ายแรงในระยะยาว...

หลังจากอยู่ในอวกาศได้หนึ่งปี ระบบภูมิคุ้มกันของนักบินอวกาศสก็อตต์ เคลลีก็ส่งเสียงเตือน นักวิจัยยังตั้งข้อสังเกตด้วยว่ายีนบางตัวมีการเปลี่ยนแปลงกิจกรรม มีการอ้างอิงถึงการศึกษาเมื่อเปรียบเทียบประสิทธิภาพกับพี่ชายฝาแฝดของเขา...

นักดาราศาสตร์ฟิสิกส์มั่นใจว่ามีอุโมงค์ในอวกาศซึ่งคุณสามารถเคลื่อนที่ไปยังจักรวาลอื่นและแม้แต่เวลาอื่นได้ สันนิษฐานว่าพวกมันก่อตัวขึ้นเมื่อจักรวาลเพิ่งเริ่มต้น อย่างที่นักวิทยาศาสตร์กล่าวว่าเมื่อใดที่อวกาศ "เดือด" และโค้งงอ

“ไทม์แมชชีน” ในจักรวาลเหล่านี้ถูกเรียกว่า “รูหนอน” “หลุม” แตกต่างจากหลุมดำตรงที่คุณไม่เพียงแต่สามารถไปถึงที่นั่นได้เท่านั้น แต่ยังสามารถย้อนกลับได้อีกด้วย ไทม์แมชชีนมีอยู่จริง และนี่ไม่ใช่คำกล่าวของนักเขียนนิยายวิทยาศาสตร์อีกต่อไป - สูตรทางคณิตศาสตร์สี่สูตรซึ่งในทางทฤษฎีพิสูจน์ให้เห็นว่าคุณสามารถเคลื่อนไปสู่อนาคตและอดีตได้

และแบบคอมพิวเตอร์ นี่คือสิ่งที่ "ไทม์แมชชีน" ในอวกาศควรมีลักษณะโดยประมาณ: รูสองรูในอวกาศและเวลาที่เชื่อมต่อกันด้วยทางเดิน

“ในกรณีนี้ เรากำลังพูดถึงวัตถุประหลาดๆ ที่ถูกค้นพบในทฤษฎีของไอน์สไตน์ ตามทฤษฎีนี้ ในสนามที่แข็งแกร่งมาก อวกาศโค้ง และเวลาไม่ว่าจะหมุนหรือช้าลง สิ่งเหล่านี้เป็นคุณสมบัติที่ยอดเยี่ยม” รองผู้อำนวยการศูนย์อวกาศอวกาศของสถาบันกายภาพ Lebedev Igor Novikov อธิบาย

นักวิทยาศาสตร์เรียกวัตถุที่ผิดปกติเช่นนี้ว่า “รูหนอน” นี่ไม่ใช่สิ่งประดิษฐ์ของมนุษย์เลย มีเพียงธรรมชาติเท่านั้นที่สามารถสร้างไทม์แมชชีนได้ ทุกวันนี้ นักดาราศาสตร์ฟิสิกส์ได้พิสูจน์เพียงสมมุติฐานถึงการมีอยู่ของ “รูหนอน” ในจักรวาล มันเป็นเรื่องของการปฏิบัติ

การค้นหารูหนอนถือเป็นภารกิจหลักของดาราศาสตร์สมัยใหม่ “พวกเขาเริ่มพูดถึงหลุมดำที่ไหนสักแห่งในช่วงปลายทศวรรษที่ 60 และเมื่อพวกเขาทำรายงานเหล่านี้ มันดูเหมือนเป็นนิยายวิทยาศาสตร์ สำหรับทุกคนดูเหมือนว่านี่คือจินตนาการที่แท้จริง - ตอนนี้มันอยู่บนปากของทุกคนแล้ว” Anatoly Cherepashchuk ผู้อำนวยการสถาบันดาราศาสตร์แห่งมหาวิทยาลัยแห่งรัฐมอสโกซึ่งตั้งชื่อตามสเติร์นเบิร์กกล่าว - ตอนนี้ "รูหนอน" ก็เป็นนิยายวิทยาศาสตร์เช่นกัน อย่างไรก็ตาม ทฤษฎีทำนายว่า "รูหนอน" มีอยู่จริง ฉันเป็นคนมองโลกในแง่ดีและคิดว่าสักวันหนึ่งรูหนอนจะเปิดออกเช่นกัน”

“รูหนอน” อยู่ในปรากฏการณ์ลึกลับเช่น “พลังงานมืด” ซึ่งคิดเป็นร้อยละ 70 ของจักรวาล “พลังงานมืดถูกค้นพบแล้ว - มันเป็นสุญญากาศที่มีแรงดันลบ และโดยหลักการแล้ว “รูหนอน” สามารถเกิดขึ้นได้จากสภาวะสุญญากาศ” Anatoly Cherepashchuk แนะนำ แหล่งที่อยู่อาศัยแห่งหนึ่งของ "รูหนอน" คือศูนย์กลางของกาแลคซี แต่สิ่งสำคัญในที่นี้ก็คืออย่าให้มันสับสนกับหลุมดำ ซึ่งเป็นวัตถุขนาดใหญ่ที่อยู่ในใจกลางกาแลคซีเช่นกัน

มวลของพวกมันเท่ากับดวงอาทิตย์ของเราหลายพันล้านดวง ในขณะเดียวกัน หลุมดำก็มีแรงโน้มถ่วงอันทรงพลัง มันใหญ่มากจนแม้แต่แสงก็ไม่สามารถเล็ดลอดออกไปจากที่นั่นได้ ดังนั้นจึงเป็นไปไม่ได้ที่จะมองเห็นพวกมันด้วยกล้องโทรทรรศน์ธรรมดา แรงโน้มถ่วงของรูหนอนก็มีมหาศาลเช่นกัน แต่ถ้าคุณมองเข้าไปในรูหนอน คุณจะมองเห็นแสงสว่างแห่งอดีต

“ในใจกลางกาแลคซี ในแกนกลางของพวกมัน มีวัตถุที่มีขนาดกะทัดรัดมาก สิ่งเหล่านี้คือหลุมดำ แต่สันนิษฐานว่าหลุมดำเหล่านี้บางส่วนไม่ใช่หลุมดำเลย แต่เป็นทางเข้าสู่ "รูหนอน" อิกอร์ โนวิคอฟกล่าว . ปัจจุบันมีการค้นพบหลุมดำมากกว่าสามร้อยหลุม

จากโลกถึงใจกลางกาแล็กซีทางช้างเผือกของเราคือ 25,000 ปีแสง หากปรากฎว่าหลุมดำนี้คือ “รูหนอน” ซึ่งเป็นทางเดินข้ามเวลา มนุษยชาติจะต้องบินและบินไปหามัน