Einstein-Rosenov most

Relativistički opis crnih rupa pojavljuje se u radu Karla Schwarzschilda. Godine 1916., samo nekoliko mjeseci nakon što je Einstein zapisao svoje poznate jednadžbe, Schwarzschild je uspio pronaći točno rješenje za njih i izračunati gravitacijsko polje masivne nepomične zvijezde.

Schwarzschildovo rješenje imalo je nekoliko zanimljive karakteristike. Prvo, oko crne rupe postoji "točka bez povratka". Svaki objekt koji se približi na udaljenost manju od ovog radijusa neizbježno će biti usisan u crnu rupu i neće moći pobjeći. Osoba koja nema sreće da se nađe unutar radijusa Schwarzschilda bit će zarobljena od strane crne rupe i smrvljena na smrt. Trenutno se ta udaljenost od crne rupe naziva Schwarzschildov polumjer, ili horizont događaja(najudaljenija vidljiva točka).

Drugo, svatko tko se nađe unutar Schwarzschildovog radijusa otkrit će "zrcalni svemir" s "druge strane" prostor-vremena (slika 10.2). Einsteinu nije smetalo postojanje ovog bizarnog zrcalnog svemira, jer je komunikacija s njim bila nemoguća. Svaka svemirska sonda poslana u središte crne rupe naići će na beskonačnu zakrivljenost; drugim riječima, gravitacijsko polje bit će beskonačno, a svaki materijalni objekt bit će uništen. Elektroni će biti otrgnuti od atoma, pa će se čak i protoni i neutroni u jezgri raspršiti u različitim smjerovima. Štoviše, da bi prodrla u drugi svemir, sonda bi trebala putovati brže od brzine svjetlosti, što je nemoguće. Dakle, iako je zrcalni svemir matematički neophodan za razumijevanje Schwarzschildovog rješenja, on nikada neće biti fizički vidljiv.

Riža. 10.2. Most Einstein-Rosen povezuje dva različita svemira. Einstein je vjerovao da će svaka raketa koja završi na ovom mostu biti uništena, što znači da je komunikacija između ova dva svemira nemoguća. No kasniji izračuni su pokazali da je putovanje platformom, iako iznimno teško, ipak moguće.

Kao rezultat toga, poznati Einstein-Rosenov most koji povezuje dva svemira (most je nazvan po Einsteinu i njegovom koautoru Nathanu Rosenu) smatra se matematičkom čudnošću. Ovaj most je potrebno dobiti matematički dosljedna teorija crne rupe, ali do zrcalnog svemira nemoguće je doći preko Einstein-Rosenovog mosta. Einstein-Rosenovi mostovi ubrzo su se pojavili u drugim rješenjima gravitacijskih jednadžbi, poput Reisner-Nordströmovog rješenja za crnu rupu s električnim nabojem... Ipak, Einstein-Rosenov most ostao je zanimljiva, ali zaboravljena primjena teorije relativnosti. .

Situacija se počela mijenjati pojavom rada novozelandskog matematičara Roya Kerra, koji je 1963. pronašao još jedno egzaktno rješenje Einsteinovih jednadžbi. Kerr je vjerovao da svaka zvijezda u kolapsu rotira. Poput rotirajućeg umjetničkog klizača čija se brzina povećava kako pritišće ruke bliže, zvijezda će se neizbježno brže okretati dok se urušava. Stoga Schwarzschildovo stacionarno rješenje za crne rupe nije bilo fizički najrelevantnije rješenje Einsteinovih jednadžbi.

Kerrovo predloženo rješenje postalo je senzacija u pitanjima relativnosti. Astrofizičar Subramanian Chandrasekhar jednom je rekao:

Najzapanjujući događaj u cijelom mom znanstvenom životu, odnosno u više od četrdeset i pet godina, bila je spoznaja da je točno rješenje jednadžbi opća teorija Einsteinova teorija relativnosti, koju je otkrio novozelandski matematičar Roy Kerr, daje apsolutno točan prikaz bezbrojnih masivnih crnih rupa koje ispunjavaju svemir. Ovo “strahopoštovanje prema lijepom”, ovo nevjerojatna činjenica da me otkriće da je potraga za ljepotom u matematici dovela do njenog točnog dvojnika u prirodi uvjerava da je ljepota nešto na što ljudski um reagira na najdubljoj, najsmislenijoj razini.

Međutim, Kerr je otkrio da masivna rotirajuća zvijezda nije bila sabijena u točku. Umjesto toga, rotirajuća zvijezda je spljoštena dok na kraju ne postane prsten s izvanrednim svojstvima. Ako sondu lansirate u crnu rupu sa strane, ona će pogoditi ovaj prsten i biti potpuno uništena. Zakrivljenost prostor-vremena ostaje beskonačna ako se prstenu približite sa strane. Tako reći, središte je još uvijek okruženo “prstenom smrti”. Ali ako svemirsku sondu lansirate u prsten odozgo ili odozdo, morat će se nositi s velikom, ali konačnom zakrivljenošću; drugim riječima, gravitacijska sila neće biti beskonačan.

Ovaj prilično neočekivani zaključak iz Kerrovog rješenja znači da bi svaka svemirska sonda lansirana u rotirajuću crnu rupu duž njezine osi rotacije u načelu mogla preživjeti ogroman, ali konačan utjecaj gravitacijskih polja u središtu i stići sve do zrcalnog svemira, izbjegavajući uništenje pod utjecajem beskonačne zakrivljenosti. Einstein-Rosenov most djeluje kao tunel koji povezuje dvije regije prostor-vremena; ovo je "crvotočina" ili "krtičja rupa". Dakle, Kerrova crna rupa je ulaz u drugi svemir.

Sada zamislite da naša raketa završi na Einstein-Rosen mostu. Dok se približava rotirajućoj crnoj rupi, vidi prstenastu rotirajuću zvijezdu. Isprva se čini da raketu koja se sa sjevernog pola spušta prema crnoj rupi čeka katastrofalan sudar. Ali kako se približavamo prstenu, svjetlost iz zrcalnog svemira dopire do naših senzora. Jer sve elektromagnetsko zračenje, uključujući s radara, kreće se u orbiti crne rupe, signali se pojavljuju na zaslonima naših radara, opetovano prolazeći oko crne rupe. Stvara se efekt koji podsjeća na zrcaljenu “komanu smijeha”, gdje nas zavaravaju brojni odrazi sa svih strana. Svjetlost se odbija od više zrcala, stvarajući iluziju da je soba puna replika nas samih.

(Engleski)ruski Einsteinove jednadžbe, koje se pak shvaćaju kao sastavni dio maksimalno proširene verzije Schwarzschildove metrike, koja opisuje vječna crna rupa koja se ne mijenja niti rotira. U isto vrijeme, " maksimalno proširena" odnosi se na činjenicu da prostorvrijeme ne bi trebalo imati " rubovi": za bilo koju moguću putanju slobodnog pada čestice (sljedeći geodez (Engleski)ruski) u prostor-vremenu trebalo bi biti moguće nastaviti ovaj put proizvoljno daleko u budućnost ili prošlost čestice, osim u slučajevima kada putanja pada u gravitacijsku singularnost, kao da je u središtu unutrašnjosti crna rupa. Kako bi se zadovoljio ovaj zahtjev, pokazalo se da osim unutarnjeg područja crne rupe u koje čestice ulaze kad izvana prelaze horizont događaja, mora postojati zasebno unutarnje područje bijele rupe koje omogućuje ekstrapolaciju putanje čestica koje bi vanjski promatrač vidio stojeći u daljini od horizonta događaja. I kao što postoje dva odvojena unutarnja područja prostorvremena, postoje dva odvojena vanjska područja, koja se ponekad nazivaju dva različita " svemiri", prisutnost drugog svemira omogućuje nam ekstrapolaciju nekih mogućih putanja čestica u dva unutarnja područja. To znači da unutrašnjost crne rupe može sadržavati mješavinu čestica koje u nju padaju iz bilo kojeg svemira (dakle, promatrač koji vidi svjetlost iz jednog svemira može vidjeti svjetlost iz drugog svemira), i čestica iz unutrašnjosti bijele rupe može pobjeći u bilo koji svemir. Sve četiri regije mogu se vidjeti na Kruskal-Szekeres prostorno-vremenskom dijagramu.

Napišite recenziju članka "Most Einstein-Rosen"

Linkovi

• Zima K.. Roscosmos TV studio (12. studenog 2011.).
• (engleski) . Scientific American, odjel Nature America, Inc (15. rujna 1997.).
• Visser M.Članci općeg interesa (engleski). Sveučilište Victoria u Wellingtonu, Novi Zeland (3. listopada 1996.).
• Ideje temeljene na onome što bismo željeli postići (engleski). NASA.gov.
• Rodrigo E.(engleski) (2005).
• Müller Th. Institut für Visualisierung und Interaktive Systeme (engleski). Universität Stuttgart.

Vrste Dimenzije Obrazovanje Svojstva Modeli Teorije Egzaktna rješenja u općoj teoriji relativnosti Povezane teme

Opći pojmovi i pojmovi Paradoksi vremena Paralelne vremenske linije Filozofija prostora i vremena Prostori u općoj teoriji relativnosti koji mogu sadrže zatvorene vremenske linije Urbane legende o putovanju kroz vrijeme

Ovo je nacrt članka o gravitaciji. Možete pomoći projektu dodajući mu.

Isječak koji karakterizira Einstein-Rosenov most

"Svi ste u napadu, ali ne vidite da mi ne znamo izvoditi složene manevre", rekao je Miloradovichu, koji je tražio da ide naprijed.
“Nisu znali ujutro uhvatiti Murata živog i stići na vrijeme na mjesto: sad se više nema što raditi!” - odgovori on drugom.
Kad je Kutuzov obaviješten da se u pozadini Francuza, gdje prema kozačkim izvješćima prije nije bilo nikoga, sada nalaze dva bataljuna Poljaka, ponovno se osvrnuo na Jermolova (nije razgovarao s njim od jučer ).
“Traže ofenzivu, predlažu razne projekte, ali čim se bacite na posao ništa nije spremno, a unaprijed upozoreni neprijatelj poduzima svoje mjere.”
Ermolov je suzio oči i lagano se nasmiješio kad je čuo te riječi. Shvatio je da je za njega oluja prošla i da će se Kutuzov ograničiti na ovaj nagovještaj.
"On se zabavlja na moj račun", tiho je rekao Ermolov, gurnuvši koljenom Rajevskog koji je stajao do njega.
Ubrzo nakon toga Ermolov je krenuo naprijed Kutuzovu i s poštovanjem izvijestio:
- Vrijeme nije izgubljeno, vaše gospodstvo, neprijatelj nije otišao. Što ako narediš napad? Inače čuvari neće ni vidjeti dim.
Kutuzov nije rekao ništa, ali kada je obaviješten da se Muratove trupe povlače, naredio je ofenzivu; ali svakih stotinjak koraka zaustavljao se na tri četvrt sata.
Cijela se bitka sastojala samo u tome što su učinili kozaci Orlova Denisova; ostatak trupa samo je uzalud izgubio nekoliko stotina ljudi.
Kao rezultat ove bitke, Kutuzov je dobio dijamantni znak, Bennigsen je također dobio dijamante i sto tisuća rubalja, drugi su, prema svojim činovima, također dobili puno ugodnih stvari, a nakon ove bitke čak su napravljeni i novi pokreti u stožeru.
“Ovako uvijek radimo, sve je naopako!” - govorili su ruski časnici i generali nakon bitke kod Tarutina, - potpuno isto što i sada govore, stvarajući osjećaj da netko glup to radi na ovaj način, iznutra prema van, ali mi to ne bismo tako radili. Ali ljudi koji to govore ili ne znaju o čemu govore ili se namjerno zavaravaju. Svaka bitka - Tarutino, Borodino, Austerlitz - nije izvedena onako kako su njezini upravitelji zamislili. Ovo je bitan uvjet.
Bezbroj slobodnih sila (jer nigdje čovjek nije slobodniji nego u borbi, gdje se radi o životu i smrti) utječe na smjer bitke, a taj se smjer nikada ne može unaprijed znati i nikad se ne poklapa sa smjerom bilo koje sile.
Ako na neko tijelo djeluje mnogo, istodobno i različito usmjerenih sila, tada se smjer gibanja tog tijela ne može podudarati ni s jednom od sila; i uvijek će postojati prosječni, najkraći pravac, što se u mehanici izražava dijagonalom paralelograma sila.
Ako u opisima povjesničara, posebice francuskih, nalazimo da se njihovi ratovi i bitke vode prema unaprijed određenom planu, onda je jedini zaključak koji iz toga možemo izvući da ti opisi nisu istiniti.
Tarutinska bitka, očito, nije postigla cilj koji je Tol imao na umu: dovesti trupe u akciju prema rasporedu i onom kakav je mogao imati grof Orlov; zarobiti Murata, ili ciljevi trenutnog istrebljenja cijelog korpusa, koje su Bennigsen i druge osobe mogli imati, ili ciljevi časnika koji se htio uključiti i istaknuti, ili kozaka koji je želio steći više plijena nego što je stekao, itd. Ali, ako je cilj bio ono što se stvarno dogodilo, i što je bila zajednička želja svih tada ruskih ljudi (protjerivanje Francuza iz Rusije i istrebljenje njihove vojske), onda će biti potpuno jasno da je Tarutinska bitka, upravo zbog svoje nedosljednosti, bio isti , koji je bio potreban u tom razdoblju kampanje. Teško je i nemoguće zamisliti bilo kakav ishod ove bitke koji bi bio svrsishodniji od onoga koji je imala. Uz najmanje napetosti, uz najveću pomutnju i uz najmanje gubitke, postignuti su najveći rezultati cijele kampanje, izvršen je prijelaz iz povlačenja u ofenzivu, razotkrivena je slabost Francuza i poticaj koji je Napoleonova vojska imala samo čekali su da započnu svoj let.

Za objavu rada s osnovnim jednadžbama opće relativnosti (GR). Kasnije je postalo jasno da nova teorija gravitacije, koja 2015. navršava sto godina, predviđa postojanje crnih rupa i prostorno-vremenskih tunela. Lenta.ru će vam reći o njima.

Što je GTO

Opća teorija relativnosti temelji se na načelima ekvivalencije i opće kovarijance. Prvo (slabo načelo) znači proporcionalnost inercijalnih (povezanih s gibanjem) i gravitacijskih (povezanih s gravitacijom) masa i dopušta (jako načelo) da se u ograničenom području prostora ne razlikuje gravitacijsko polje od ubrzanog gibanja. Klasičan primjer je dizalo. Njegovim jednoliko ubrzanim kretanjem prema gore u odnosu na Zemlju, promatrač u njemu ne može odrediti nalazi li se u jačem gravitacijskom polju ili se kreće u objektu koji je napravio čovjek.

Drugi princip (opća kovarijanca) pretpostavlja da jednadžbe opće relativnosti zadržavaju svoj oblik tijekom transformacija specijalne teorije relativnosti koju su stvorili Einstein i drugi fizičari do 1905. godine. Ideje ekvivalencije i kovarijancije dovele su do potrebe da se razmotri jedan prostor-vrijeme, koje je zakrivljeno u prisutnosti masivnih objekata. Ovo razlikuje opću relativnost od Newtonove klasične teorije gravitacije, gdje je prostor uvijek ravan.

Opća teorija relativnosti u četiri dimenzije uključuje šest neovisnih parcijalnih diferencijalnih jednadžbi. Za njihovo rješavanje (nalaženje eksplicitnog oblika metričkog tenzora koji opisuje zakrivljenost prostor-vremena) potrebno je specificirati rubne i koordinatne uvjete, kao i tenzor energije-moment. Potonji opisuje raspodjelu materije u prostoru i, u pravilu, povezan je s jednadžbom stanja koja se koristi u teoriji. Osim toga, jednadžbe opće relativnosti dopuštaju uvođenje kozmološke konstante (lambda izraz), koja se često povezuje s tamnom energijom i, vjerojatno, odgovarajućim skalarnim poljem.

Crne rupe

Godine 1916. njemački matematički fizičar Karl Schwarzschild pronašao je prvo rješenje jednadžbi opće relativnosti. Opisuje gravitacijsko polje stvoreno centralno simetričnom raspodjelom masa s nultim električnim nabojem. To rješenje sadržavalo je tzv. gravitacijski radijus tijela koji određuje veličinu objekta sa sferno simetričnom raspodjelom materije koju fotoni (kvanti elektromagnetskog polja koji se kreću brzinom svjetlosti) ne mogu napustiti.

Ovako definirana Schwarzschildova sfera identična je konceptu horizonta događaja, a masivni objekt omeđen njome identičan je crnoj rupi. Percepcija tijela koje mu se približava u okviru opće relativnosti razlikuje se ovisno o položaju promatrača. Za promatrača povezanog s tijelom, dostizanje Schwarzschildove sfere dogodit će se u konačnom vlastitom vremenu. Za vanjskog promatrača približavanje tijela horizontu događaja trajat će beskonačno dugo i izgledat će kao njegov neograničeni pad na Schwarzschildovu sferu.

Sovjetski teorijski fizičari također su pridonijeli teoriji neutronskih zvijezda. U članku iz 1932. "O teoriji zvijezda", Lev Landau je predvidio postojanje neutronskih zvijezda, au djelu "O izvorima zvjezdane energije", objavljenom 1938. u časopisu Nature, sugerirao je postojanje zvijezda s neutronom jezgra.

Kako se masivni objekti pretvaraju u crne rupe? Konzervativni i trenutno najpriznatiji odgovor na to pitanje dao je 1939. teorijski fizičar Robert Oppenheimer (1943. postao je znanstveni direktor Projekta Manhattan, u okviru kojeg je prvi u svijetu atomska bomba) i njegov diplomirani student Hartland Snyder.

Tridesetih godina prošlog stoljeća astronomi su se zainteresirali za pitanje budućnosti zvijezde ako joj ponestane nuklearnog goriva. Za male zvijezde poput Sunca, evolucija će dovesti do transformacije u bijele patuljke, kod kojih je sila gravitacijske kompresije uravnotežena elektromagnetskim odbijanjem elektron-nuklearne plazme. U težim zvijezdama gravitacija se pokazuje jačom od elektromagnetizma i nastaju neutronske zvijezde. Jezgra takvih objekata je napravljena od neutronske tekućine, a prekrivena je tankim slojem plazme elektrona i teških jezgri.

Slika: East News

Graničnu vrijednost mase bijelog patuljka, koja ga sprječava da se pretvori u neutronsku zvijezdu, prvi je procijenio 1932. godine indijski astrofizičar Subramanyan Chandrasekhar. Ovaj parametar se izračunava iz uvjeta ravnoteže degeneriranog elektronskog plina i gravitacijskih sila. Procjenjuje se da je moderna vrijednost Chandrasekharove granice 1,4 solarna masa.

Gornja granica mase neutronske zvijezde pri kojoj se ona ne pretvara u crnu rupu naziva se Oppenheimer-Volkoffova granica. Određuje se iz uvjeta ravnoteže između tlaka degeneriranog neutronskog plina i gravitacijskih sila. Godine 1939. dobili su vrijednost od 0,7 Sunčeve mase, moderne procjene variraju od 1,5 do 3,0.

crvotočina

Fizički, crvotočina je tunel koji povezuje dva udaljena područja prostor-vremena. Ta područja mogu biti u istom svemiru ili povezivati ​​različite točke različitih svemira (unutar koncepta multiverzuma). Ovisno o mogućnosti povratka kroz otvor, dijele se na prohodne i neprohodne. Neprohodne rupe se brzo zatvaraju i onemogućuju budućem putniku da se vrati.

S matematičkog gledišta, crvotočina je hipotetski objekt dobiven kao posebno nesingularno (konačno i fizičko značenje) rješenje jednadžbi opće relativnosti. Obično se crvotočine prikazuju kao savijena dvodimenzionalna površina. S jedne strane na drugu možete doći na uobičajen način ili kroz tunel koji ih povezuje. U vizualnom slučaju dvodimenzionalnog prostora, može se vidjeti da to omogućuje značajno smanjenje udaljenosti.

U dvije dimenzije, grla crvotočine - rupe iz kojih počinje i završava tunel - imaju oblik kruga. U tri dimenzije, vrat crvotočine izgleda kao kugla. Takvi objekti nastaju od dvije singularnosti u različitim regijama prostor-vremena, koje se u hiperprostoru (prostoru više dimenzije) povlače jedna prema drugoj da tvore rupu. Budući da je rupa prostorno-vremenski tunel, možete putovati kroz nju ne samo u prostoru, već iu vremenu.

Ludwig Flamm prvi je dao rješenja za jednadžbe opće relativnosti tipa crvotočine 1916. godine. Njegov rad, koji je opisao crvotočinu sa sfernim vratom bez gravitirajuće materije, nije privukao pažnju znanstvenika. Godine 1935. Einstein i američko-izraelski teorijski fizičar Nathan Rosen, koji nisu bili upoznati s Flammovim radom, pronašli su slično rješenje jednadžbi opće relativnosti. U ovom radu bili su vođeni željom da spoje gravitaciju s elektromagnetizmom i oslobode se singularnosti Schwarzschildovog rješenja.

Godine 1962. američki fizičari John Wheeler i Robert Fuller pokazali su da se Flammova crvotočina i Einstein-Rosenov most brzo urušavaju i stoga su neprohodni. Prvo rješenje jednadžbi opće relativnosti s crvotočinom kroz koju se može proći predložio je 1986. američki fizičar Kip Thorne. Njegova crvotočina je ispunjena materijom s negativnom prosječnom gustoćom mase, sprječavajući zatvaranje tunela. Elementarne čestice s takvim svojstvima još su nepoznate znanosti. Vjerojatno bi mogli biti dio tamne tvari.

Gravitacija danas

Schwarzschildovo rješenje je najjednostavnije za crne rupe. Sada su opisane rotirajuće i nabijene crne rupe. Sekvencijalni matematička teorija Teorija crnih rupa i povezanih singulariteta razvijena je u djelima britanskog matematičara i fizičara Rogera Penrosea. Davne 1965. objavio je rad u časopisu Physical Review Letters pod naslovom “Gravitacijski kolaps i prostorno-vremenske singularnosti”.

Opisuje formiranje takozvane površine zamke, što dovodi do evolucije zvijezde u crnu rupu i pojave singulariteta - značajke prostor-vremena gdje jednadžbe opće relativnosti daju rješenja koja su netočna s fizičke točke pogleda. Penroseova otkrića smatraju se prvim velikim matematički rigoroznim rezultatom opće relativnosti.

Ubrzo nakon toga, znanstvenik je zajedno s Britancem Stephenom Hawkingom pokazao da je u dalekoj prošlosti Svemir bio u stanju beskonačne gustoće mase. Singularnosti koje se pojavljuju u općoj teoriji relativnosti i opisane u djelima Penrosea i Hawkinga ne mogu se objasniti u modernoj fizici. Konkretno, to dovodi do nemogućnosti opisivanja prirode prije veliki prasak bez uključivanja dodatnih hipoteza i teorija, na primjer, kvantne mehanike i teorije struna. Razvoj teorije crvotočina trenutno je također nemoguć bez kvantne mehanike.

Instinkt nam govori da je naš svijet trodimenzionalan. Na temelju te ideje stoljećima su gradili i znanstvene hipoteze. Prema eminentnom fizičaru Michio Kaku, to je ista predrasuda kao i vjerovanje starih Egipćana da je Zemlja ravna. Knjiga je posvećena teoriji hiperprostora. Ideja o višedimenzionalnosti prostora izazvala je skepticizam i bila je ismijana, ali sada je priznaju mnogi autoritativni znanstvenici. Značaj ove teorije je u tome što je u stanju spojiti sve poznate fizikalne fenomene u jednostavnu konstrukciju i dovesti znanstvenike do takozvane teorije svega. No, ozbiljne i dostupne literature za nespecijaliste gotovo da i nema. Tu prazninu popunjava Michio Kaku, objašnjavajući sa znanstvenog gledišta nastanak Zemlje, postojanje paralelnih svemira, putovanje kroz vrijeme i mnoge druge naizgled fantastične pojave.

Međutim, Kerr je otkrio da masivna rotirajuća zvijezda nije bila sabijena u točku. Umjesto toga, rotirajuća zvijezda je spljoštena dok na kraju ne postane prsten s izvanrednim svojstvima. Ako sondu lansirate u crnu rupu sa strane, ona će pogoditi ovaj prsten i biti potpuno uništena. Zakrivljenost prostor-vremena ostaje beskonačna ako se prstenu približite sa strane. Tako reći, središte je još uvijek okruženo “prstenom smrti”. Ali ako svemirsku sondu lansirate u prsten odozgo ili odozdo, morat će se nositi s velikom, ali konačnom zakrivljenošću; drugim riječima, gravitacijska sila neće biti beskonačna.

Ovaj prilično neočekivani zaključak iz Kerrovog rješenja znači da bi svaka svemirska sonda lansirana u rotirajuću crnu rupu duž njezine osi rotacije u načelu mogla preživjeti ogroman, ali konačan utjecaj gravitacijskih polja u središtu i stići sve do zrcalnog svemira, izbjegavajući uništenje pod utjecajem beskonačne zakrivljenosti. Einstein–Rosenov most djeluje kao tunel koji povezuje dvije regije prostor-vremena; ovo je "crvotočina" ili "krtičja rupa". Dakle, Kerrova crna rupa je ulaz u drugi svemir.

Sada zamislite da naša raketa završi na Einstein-Rosen mostu. Dok se približava rotirajućoj crnoj rupi, vidi prstenastu rotirajuću zvijezdu. Isprva se čini da raketu koja se sa sjevernog pola spušta prema crnoj rupi čeka katastrofalan sudar. Ali kako se približavamo prstenu, svjetlost iz zrcalnog svemira dopire do naših senzora. Budući da se svo elektromagnetsko zračenje, uključujući i radare, kreće u orbiti crne rupe, signali se pojavljuju na našim radarskim zaslonima koji opetovano prolaze oko crne rupe. Stvara se efekt koji podsjeća na zrcaljenu “komanu smijeha”, gdje nas zavaravaju brojni odrazi sa svih strana. Svjetlost se odbija od više zrcala, stvarajući iluziju da je soba puna replika nas samih.

Isti se učinak opaža pri prolasku kroz crnu rupu, prema Kerru. Budući da isti snop svjetlosti mnogo puta kruži oko crne rupe, radar u našoj raketi detektira slike koje kruže oko crne rupe, stvarajući iluziju objekata koji tamo zapravo i nisu.

<<< Назад

Naprijed >>>

Svi smo navikli da prošlost ne možemo vratiti, iako to ponekad jako želimo. Pisci znanstvene fantastike već više od jednog stoljeća opisuju razne vrste incidenata koji nastaju zbog mogućnosti putovanja kroz vrijeme i utjecaja na tijek povijesti. Štoviše, ova se tema pokazala toliko hitnom da su krajem prošlog stoljeća čak i fizičari daleko od bajki počeli ozbiljno tražiti rješenja za jednadžbe koje opisuju naš svijet koja bi omogućila stvaranje vremenskih strojeva i prevladavanje bilo kojeg prostora a vrijeme u tren oka.

Znanstvenofantastični romani opisuju cijeli prometne mreže, sustavi povezujućih zvijezda i povijesne ere. Zakoračio je u kabinu stiliziranu, recimo, kao telefonska govornica i našao se negdje u Andromedinoj maglici ili na Zemlji, ali u posjetu davno izumrlim tiranosaurima. Likovi u takvim djelima stalno koriste nulte transportne vremenske strojeve, portale i slične prikladne uređaje. No, ljubitelji znanstvene fantastike takva putovanja doživljavaju bez puno treme - nikad se ne zna što netko može zamisliti, pripisujući provedbu ideje neizvjesnoj budućnosti ili spoznajama nepoznatog genija. Mnogo više čudi što se o vremenskim strojevima i tunelima u svemiru sasvim ozbiljno, koliko je hipotetski moguće, aktivno raspravlja u člancima o teorijskoj fizici, na stranicama najuglednijih znanstvenih publikacija.

Odgovor leži u činjenici da je, prema Einsteinovoj teoriji gravitacije i općoj teoriji relativnosti (OTR), četverodimenzionalni prostor-vrijeme u kojem živimo zakrivljen, a poznata gravitacija je manifestacija takve zakrivljenosti.

Materija se “savija”, savija prostor oko sebe, a što je gušća to je zakrivljenost jača. Brojni alternativne teorije gravitacija, koja se broji u stotinama, razlikuje se od opće relativnosti u detaljima, ali zadržava ono glavno - ideju zakrivljenosti prostor-vremena. A ako je svemir zakrivljen, zašto onda ne bi poprimio, na primjer, oblik cijevi koja nakratko povezuje područja odvojena stotinama tisuća svjetlosnih godina ili, recimo, era udaljena jedno od drugoga? govorite ne samo o prostoru, nego o prostor-vremenu? Sjećate se, od Strugackih (koji su, usput, također pribjegli nultom prijevozu): "Uopće ne vidim zašto plemeniti don ne ..." pa, recimo, leti u 32. stoljeće?…

Crvotočine ili crne rupe?

Razmišljanja o tako snažnoj zakrivljenosti našeg prostor-vremena javila su se odmah nakon pojave opće teorije relativnosti, austrijski fizičar L. Flamm raspravljao je o mogućnosti postojanja prostorne geometrije u obliku nekakve rupe koja povezuje dva svijeta; . Godine 1935. A. Einstein i matematičar N. Rosen skrenuli su pozornost na činjenicu da najjednostavnija rješenja jednadžbi opće relativnosti, koja opisuju izolirane, neutralne ili električki nabijene izvore gravitacijskog polja, imaju prostornu strukturu “mosta”, tj. gotovo glatko povezujući dva svemira dva identična, gotovo ravna, prostor-vrijeme.

Ova vrsta prostornih struktura kasnije je dobila naziv "crvotočine" (prilično slobodan prijevod engleska riječ"crvotočina" "crvotočina"). Einstein i Rosen čak su razmatrali mogućnost korištenja takvih "mostova" za opisivanje elementarne čestice. Zapravo, čestica je u ovom slučaju čisto prostorna tvorevina, pa nema potrebe posebno modelirati izvor mase ili naboja, a uz mikroskopske dimenzije crvotočine, vanjski, udaljeni promatrač smješten u jednom od prostora vidi samo točkasti izvor s određenom masom i nabojem. Električne linije sile ulaze u rupu s jedne strane i izlaze s druge, bez početka ili kraja bilo gdje. Prema riječima američkog fizičara J. Wheelera, rezultat je "masa bez mase, naboj bez naboja". I u ovom slučaju uopće nije potrebno pretpostaviti da most povezuje dva različita svemira; ništa gore nije pretpostavka da oba "usta" crvotočine izlaze u isti svemir, ali na različitim točkama iu različito vrijeme; nešto poput šuplje "ručke" ušivene u poznati, gotovo ravni svijet. Jedno ušće, u koje ulaze silnice polja, može se vidjeti kao negativni naboj (npr. elektron), drugo, iz kojeg izlaze, kao pozitivan naboj (pozitron), a mase će na oba biti jednake. strane.

Unatoč atraktivnosti takve slike, ona (iz mnogo razloga) nije zaživjela u fizici elementarnih čestica. Einsteinovim i Rosenovim "mostovima" teško je pripisati kvantna svojstva, a bez njih se u mikrokozmosu nema što raditi. Na poznate vrijednosti mase i naboja čestica (elektrona ili protona), umjesto toga Einstein-Rosenov most uopće ne nastaje, “električno” rješenje predviđa tzv. polje postaje beskonačno. Koncept prostor-vremena, čak i ako je zakrivljen, gubi smisao u takvim točkama, jer je nemoguće riješiti jednadžbe s beskonačnim članovima. Sama opća relativnost sasvim jasno kaže gdje točno prestaje djelovati. Sjetimo se gore navedenih riječi: "povezivanje na gotovo glatki način." Ovo "skoro" odnosi se na glavnu manu Einstein Rosen "mostova" - kršenje glatkoće na najužem mjestu "mosta", na vratu. A ovo kršenje, mora se reći, vrlo je netrivijalno: na takvom vratu, s točke gledišta udaljenog promatrača, vrijeme se zaustavlja…

Po moderni koncepti, ono što su Einstein i Rosen smatrali vratom (tj. najužom točkom “mosta”) zapravo nije ništa više od horizonta događaja crne rupe (neutralne ili nabijene). Štoviše, s različitih strana “mosta” čestice ili zrake padaju na različite “odjeljke” horizonta, a između, relativno govoreći, desnog i lijevog dijela horizonta postoji posebno nestatično područje, ne prelazeći koje nemoguće je proći kroz rupu.

Za promatrača na daljinu svemirska letjelica, približavajući se horizontu prilično velike (u usporedbi s brodom) crne rupe, čini se da se zauvijek smrzava, a signali iz nje stižu sve rjeđe. Naprotiv, prema brodskom satu, do horizonta se stiže u konačnom vremenu. Prošavši horizont, brod (čestica ili zraka svjetlosti) uskoro neizbježno nailazi na singularnost - gdje zakrivljenost postaje beskonačna i gdje će (još na putu) svako produženo tijelo neizbježno biti zdrobljeno i rastrgano. Ovo je surova stvarnost unutarnjeg funkcioniranja crne rupe. Rješenja Schwarzschilda i Reisnera Nordströma, koja opisuju sferno simetrične neutralne i električki nabijene crne rupe, dobivena su 1916.-1917., ali fizičari su u potpunosti razumjeli složenu geometriju tih prostora tek na prijelazu 1950.-1960. Inače, tada je John Archibald Wheeler, poznat po svom radu u nuklearnoj fizici i teoriji gravitacije, predložio termine "crna rupa" i "crvotočina". Kako se pokazalo, u prostorima Schwarzschilda i Reisner Nordströma doista postoje crvotočine. Sa stajališta udaljenog promatrača, one nisu potpuno vidljive, poput samih crnih rupa, i jednako su vječne. Ali za putnika koji se usudi prodrijeti iza horizonta, rupa se uruši tako brzo da ni brod, ni masivna čestica, pa čak ni zraka svjetlosti ne može proletjeti kroz nju. Da bi se zaobišla singularnost i probila “na svjetlo Božje” do drugog otvora rupe, potrebno je pomaknuti se brže od svjetlosti. I fizičari danas vjeruju da su superluminalne brzine kretanja materije i energije načelno nemoguće.

Crvotočine i vremenske petlje

Dakle, Schwarzschildova crna rupa može se smatrati neprobojnom crvotočinom. ReisnerNordströmova crna rupa je složenija, ali također neprobojna. No, nije tako teško izmisliti i opisati prohodne četverodimenzionalne crvotočine odabirom željene vrste metrike (metrika ili metrički tenzor skup je veličina uz pomoć kojih se četverodimenzionalne udaljenosti-intervali između točaka-događaja izračunavaju se, što u potpunosti karakterizira geometriju prostor-vremena, te gravitacijsko polje). Prolazne crvotočine, općenito, geometrijski su još jednostavnije od crnih rupa: ne bi smjelo postojati nikakvi horizonti koji bi s vremenom vodili ka kataklizmama. Vrijeme unutra različite točke može, naravno, ići drugačijim tempom, ali ne bi trebao beskrajno ubrzavati ili stati.

Mora se reći da su različite crne rupe i crvotočine vrlo zanimljivi mikro-objekti koji nastaju sami od sebe, poput kvantnih fluktuacija gravitacijskog polja (na duljinama reda veličine 10-33 cm), gdje je, prema postojećim procjenama, koncept klasičnog, glatkog prostor-vremena više nije primjenjiv. U takvoj mjeri, trebalo bi postojati nešto slično vodi ili sapunskoj pjeni u turbulentnom potoku, neprestano "dišući" zbog stvaranja i kolapsa malih mjehurića. Umjesto mirnog praznog prostora, imamo mini-crne rupe i crvotočine najbizarnijih i najisprepletenijih konfiguracija koje se pojavljuju i nestaju bjesomučnim tempom. Veličine su im nezamislivo male – isto toliko su puta manje atomska jezgra, koliko sati je ova jezgra manji od planeta Zemlja. Još uvijek ne postoji strogi opis prostorno-vremenske pjene, jer još nije stvorena dosljedna kvantna teorija gravitacije, ali općenito opisana slika slijedi iz osnovnih principa fizičke teorije i malo je vjerojatno da će se promijeniti.

No, sa stajališta međuzvjezdanog i međuvremenskog putovanja, potrebne su crvotočine sasvim različitih veličina: “volio bih” da svemirski brod razumne veličine ili barem spremnik prođe kroz grlo bez oštećenja (bez njega bi bilo neugodno među tiranosaurima, zar ne?). Stoga prvo trebamo dobiti rješenja gravitacijskih jednadžbi u obliku prohodnih crvotočina makroskopskih dimenzija. A ako pretpostavimo da se takva rupa već pojavila, a ostatak prostor-vremena ostaje gotovo ravan, onda smatrajte da je sve tu - rupa može biti vremenski stroj, međugalaktički tunel, pa čak i akcelerator. Bez obzira na to gdje i kada se nalazi jedan od otvora crvotočine, drugi se može pojaviti bilo gdje u prostoru i bilo kada - u prošlosti ili budućnosti. Osim toga, usta se mogu kretati bilo kojom brzinom (unutar brzine svjetlosti) u odnosu na okolna tijela; to neće spriječiti izlazak iz rupe u (gotovo) ravan prostor Minkowskog. Poznato je da je neobično simetričan i izgleda isto u svim svojim točkama, u svim smjerovima iu svim inercijskim sustavima, bez obzira kojom se brzinom kreću.

No, s druge strane, pretpostavivši postojanje vremenskog stroja, odmah se suočavamo s cijelim “buketom” paradoksa kao što je odletio u prošlost i “ubio djeda lopatom” prije nego što je djed uspio postati otac. Normalan zdrav razum nalaže da se to, najvjerojatnije, jednostavno ne može dogoditi. I ako fizikalna teorija tvrdi da opisuje stvarnost, mora sadržavati mehanizam koji zabranjuje nastanak takvih “vremenskih petlji”, ili barem čini njihovo nastajanje iznimno teškim.

GTR, bez sumnje, tvrdi da opisuje stvarnost. Pronašao je mnoga rješenja koja opisuju prostore sa zatvorenim vremenskim petljama, ali se ona, u pravilu, iz ovog ili onog razloga smatraju ili nerealnima ili, recimo, "bezopasnima".

Tako je austrijski matematičar K. Gödel naznačio vrlo zanimljivo rješenje Einsteinovih jednadžbi: ovo je homogeni stacionarni svemir, koji rotira kao cjelina. Sadrži zatvorene putanje, putujući duž kojih se možete vratiti ne samo na početnu točku u prostoru, već i na početnu točku u vremenu. Međutim, proračuni pokazuju da je minimalni vremenski opseg takve petlje puno veći od postojanja Svemira.

Prolazne crvotočine, koje se smatraju "mostovima" između različitih svemira, privremene su (kao što smo već rekli) da pretpostavimo da se oba ulaza otvaraju u isti svemir, jer se petlje pojavljuju odmah. Što onda, sa stajališta opće relativnosti, sprječava njihov nastanak, barem na makroskopskom i kozmičkom planu?

Odgovor je jednostavan: struktura Einsteinovih jednadžbi. Na njihovoj lijevoj strani nalaze se veličine koje karakteriziraju geometriju prostor-vrijeme, a na desnoj strani je tzv. tenzor energije-momenta koji sadrži informacije o gustoći energije materije i raznih polja, o njihovom pritisku u različitim smjerovima, o njihovom rasporedu u prostoru i o stanju kretanja. Einsteinove jednadžbe se mogu "čitati" s desna na lijevo, govoreći da uz njihovu pomoć materija "govori" prostoru kako da se savija. Ali moguće je i slijeva nadesno, tada će tumačenje biti drugačije: geometrija diktira svojstva materije koja bi njoj, geometriji, mogla osigurati postojanje.

Dakle, ako nam treba geometrija crvotočine, zamijenimo je u Einsteinove jednadžbe, analizirajmo je i otkrijmo kakva je materija potrebna. Ispostavilo se da je to vrlo čudno i bez presedana; zove se "egzotična materija". Dakle, za stvaranje najjednostavnije crvotočine (sferno simetrične) potrebno je da gustoća energije i tlak u radijalnom smjeru zbroje negativnu vrijednost. Trebam li reći da su za obične vrste materije (kao i mnoga poznata fizikalna polja) obje ove veličine pozitivne?..

Priroda je, kao što vidimo, doista postavila ozbiljnu barijeru nastanku crvotočina. Ali tako su ljudi stvoreni, a znanstvenici nisu iznimka: ako barijera postoji, uvijek će biti onih koji je žele prevladati…

Rad teoretičara zainteresiranih za crvotočine može se podijeliti u dva komplementarna pravca. Prvi, pretpostavljajući postojanje crvotočina, razmatra nastale posljedice, drugi pokušava utvrditi kako i od čega se crvotočine mogu graditi, pod kojim uvjetima se pojavljuju ili mogu nastati.

U djelima prvog smjera, na primjer, raspravlja se o takvom pitanju.

Pretpostavimo da imamo na raspolaganju crvotočinu kroz koju možemo proći za nekoliko sekundi, a njezina dva ljevkasta otvora "A" i "B" neka se nalaze blizu jedno drugom u prostoru. Je li moguće takvu rupu pretvoriti u vremeplov? Američki fizičar Kip Thorne i njegovi kolege pokazali su kako to učiniti: ideja je ostaviti jedno od usta, "A", na mjestu, a drugo, "B" (koje bi se trebalo ponašati kao obično masivno tijelo), ubrzati do brzinom usporedivom s brzinom svjetlosti, a zatim se vratite natrag i usporite uz "A". Tada će zbog STR efekta (usporenje vremena na tijelu koje se kreće u odnosu na tijelo koje miruje) manje vremena proći za usta “B” nego za usta “A”. Štoviše, što su veća brzina i trajanje putovanja ušća "B", to je veća vremenska razlika između njih. Riječ je, zapravo, o istom “paradoksu blizanaca”, dobro poznatom znanstvenicima: blizanac koji se vraća s leta prema zvijezdama ispada da je mlađi od svog brata koji ostaje kod kuće Neka vremenska razlika između usta bude, na primjer, šest mjeseci. Zatim, sjedeći blizu ušća "A" usred zime, kroz crvotočinu ćemo vidjeti svijetlu sliku prošlog ljeta i, u stvarnosti, ovo ljeto ćemo se vratiti, prolazeći ravno kroz rupu. Zatim ćemo se opet približiti lijevku "A" (on je, kako smo se dogovorili, negdje u blizini), ponovno zaroniti u rupu i skočiti ravno u lanjski snijeg. I tako koliko god puta želite. Krećući se u suprotnom smjeru zaranjajući u lijevak "B", skočimo šest mjeseci u budućnost. Tako, nakon jedne manipulacije jednim od usta, dobivamo vremenski stroj koji se može stalno "koristiti" (ako, naravno, pretpostavljamo da je rupa stabilna ili da smo u stanju održati njezinu “funkcionalnost”).

Radovi drugog smjera brojniji su i, možda, još zanimljiviji. Ovaj smjer uključuje traženje specifičnih modela crvotočina i proučavanje njihovih specifičnih svojstava, koja, općenito, određuju što se s tim rupama može učiniti i kako ih koristiti.

Egzomaterija i tamna energija

Egzotična svojstva materije koja mora imati građevinski materijal za crvotočine, kako se pokazalo, mogu se ostvariti kroz takozvanu vakuumsku polarizaciju kvantnih polja. Do tog su zaključka nedavno došli ruski fizičari Arkadij Popov i Sergej Suškov iz Kazana (zajedno s Davidom Hochbergom iz Španjolske) te Sergej Krasnikov sa zvjezdarnice Pulkovo. I u ovom slučaju vakuum uopće nije praznina, već kvantno stanje s najnižom energijom – polje bez pravih čestica. U njemu se stalno pojavljuju parovi “virtualnih” čestica koje ponovno nestaju prije nego što ih uspiju detektirati instrumenti, ali ostavljaju svoj vrlo stvaran trag u obliku nekog tenzora energije-momenta neobičnih svojstava.

I premda se kvantna svojstva materije očituju uglavnom u mikrokozmosu, crvotočine koje stvaraju (pod određenim uvjetima) mogu doseći vrlo pristojne veličine. Inače, jedan od članaka S. Krasnikova ima “zastrašujući” naslov: “Prijetnja crvotočina”. Najzanimljivije u ovoj čisto teorijskoj raspravi je to što se čini da stvarna astronomska promatranja posljednjih godina uvelike potkopavaju poziciju protivnika mogućnosti samog postojanja crvotočina.

Astrofizičari su, proučavajući statistiku eksplozija supernova u galaksijama udaljenim milijardama svjetlosnih godina od nas, zaključili da se naš Svemir ne samo širi, već se raspršuje sve većom brzinom, odnosno ubrzano. Štoviše, s vremenom se to ubrzanje čak i povećava. O tome vrlo pouzdano svjedoče najnovija promatranja obavljena na najnovijim svemirskim teleskopima. Pa, sada je vrijeme da se prisjetimo veze između materije i geometrije u općoj teoriji relativnosti: priroda širenja svemira usko je povezana s jednadžbom stanja materije, drugim riječima, s odnosom između njezine gustoće i tlaka. Ako je materija obična (pozitivne gustoće i tlaka), tada sama gustoća s vremenom pada, a širenje se usporava.

Ako je tlak negativan i jednak po veličini, ali suprotnog predznaka od gustoće energije (tada je njihov zbroj = 0), tada je ta gustoća konstantna u vremenu i prostoru - to je tzv. kozmološka konstanta, koja dovodi do širenja s stalno ubrzanje.

Ali da bi se ubrzanje povećavalo tijekom vremena, to nije dovoljno – zbroj tlaka i gustoće energije mora biti negativan. Nitko nikada nije promatrao takvu materiju, ali čini se da ponašanje vidljivog dijela Svemira signalizira njezinu prisutnost. Izračuni pokazuju da bi takve čudne, nevidljive materije (nazvane "tamna energija") u sadašnjoj eri trebalo biti oko 70%, a taj udio stalno raste (za razliku od obične materije, koja gubi gustoću s povećanjem volumena, tamna energija se ponaša paradoksalno. Svemir je širi, a njegova gustoća raste). Ali (o tome smo već govorili) upravo je takva egzotična materija najprikladniji “građevni materijal” za nastanak crvotočina.

Primamljivo je maštati: prije ili kasnije tamna energija će biti otkrivena, znanstvenici i tehnolozi naučit će je kondenzirati i graditi crvotočine, a onda neće proći dugo prije nego što se “ostvare snovi” o vremenskim strojevima i tunelima koji vode do zvijezda. .. Istina, procjena gustoće tamne energije u Svemiru, koja osigurava njegovo ubrzano širenje, pomalo je obeshrabrujuća: ako je tamna energija ravnomjerno raspoređena, rezultat je sasvim beznačajna vrijednost, oko 10-29 g/cm3. Za običnu tvar ova gustoća odgovara 10 atoma vodika po 1 m3. Čak je i međuzvjezdani plin nekoliko puta gušći. Dakle, ako ovaj put do stvaranja vremenskog stroja može postati stvaran, to neće biti vrlo, vrlo skoro.

Trebam rupu za krafne

Do sada smo govorili o crvotočinama u obliku tunela s glatkim vratovima. Ali GTR također predviđa drugu vrstu crvotočine, a one u načelu uopće ne zahtijevaju nikakvu distribuiranu materiju. Postoji cijela klasa rješenja Einsteinovih jednadžbi, u kojima četverodimenzionalni prostor-vrijeme, ravno daleko od izvora polja, postoji kao u dva primjerka (ili lista), a jedine stvari koje su im zajedničke su određene tanki prsten (izvor polja) i disk, ovaj prsten ograničen. Ovaj prsten ima doista magično svojstvo: možete "lutati" oko njega koliko god želite, ostajući u "svom" svijetu, ali ako prođete kroz njega, naći ćete se u potpuno drugačijem svijetu, iako sličnom " tvoje.” A da biste se vratili, morate ponovno proći kroz prsten (i s bilo koje strane, ne nužno s one s koje ste upravo izašli).

Sam prsten je singularan: zakrivljenost prostor-vremena na njemu ide u beskonačnost, ali sve točke unutar njega su potpuno normalne, a tijelo koje se tamo kreće ne doživljava nikakve katastrofalne posljedice.

Zanimljivo je da postoji mnogo takvih rješenja, i neutralnih, i s električnim nabojem, i s rotacijom, i bez nje. To je, naime, poznato rješenje Novozelanđanina R. Kerra za rotirajuću crnu rupu. Najrealističnije opisuje crne rupe zvjezdanih i galaktičkih razmjera (u čije postojanje većina astrofizičara više ne sumnja), budući da gotovo svi nebeska tijela doživi rotaciju, a tijekom kompresije rotacija se samo ubrzava, pogotovo pri kolapsu u crnu rupu.

Dakle, ispada da su upravo rotirajuće crne rupe “izravni” kandidati za “vremenske strojeve”? Međutim, nastale su crne rupe zvjezdani sustavi, okružen i ispunjen vrućim plinom i oštrim, smrtonosnim zračenjem. Osim ove čisto praktične zamjerke, postoji i ona temeljna koja se odnosi na teškoće izlaska ispod horizonta događaja na novi prostorno-vremenski “list”. No, na ovome se ne vrijedi detaljnije zadržavati, jer prema općoj teoriji relativnosti i mnogim njezinim generalizacijama, crvotočine s pojedinačnim prstenovima mogu postojati bez ikakvih horizonata.

Dakle, postoje najmanje dvije teorijske mogućnosti za postojanje crvotočina koje povezuju različite svjetove: crvotočine bi mogle biti glatke i sastavljene od egzotične materije, ili bi mogle nastati zbog singularnosti, a da ostanu prohodne.

Prostor i žice

Tanki singularni prstenovi podsjećaju na druge neobične objekte koje predviđa moderna fizika, kozmičke strune koje su nastale (prema nekim teorijama) u ranom Svemiru kada se supergusta materija hladila i mijenjala stanja. Oni stvarno nalikuju strunama, samo neobično teškim - mnogo milijardi tona po centimetru duljine s debljinom od djelića mikrona. I, kao što su pokazali Amerikanac Richard Gott i Francuz Gerard Clement, od nekoliko žica koje se međusobno kreću velikim brzinama, moguće je stvoriti strukture koje sadrže privremene petlje. Odnosno, kretanjem na određeni način u gravitacijskom polju ovih struna, možete se vratiti na početnu točku prije nego što ste je napustili.

Astronomi su dugo tražili ovakve svemirske objekte, a danas već postoji jedan “dobar” kandidat - objekt CSL-1. Riječ je o dvije iznenađujuće slične galaksije, koje su u stvarnosti vjerojatno jedna, samo račvana zbog učinka gravitacijske leće. Štoviše, u ovom slučaju gravitacijska leća nije sferična, već cilindrična, nalik dugoj tankoj teškoj niti.

Hoće li peta dimenzija pomoći?

Ako prostorvrijeme sadrži više od četiri dimenzije, arhitektura crvotočina dobiva nove, dosad nepoznate mogućnosti. Dakle, u posljednjih godina Koncept "svijeta brane" postao je popularan. Pretpostavlja se da se sva vidljiva materija nalazi na nekoj četverodimenzionalnoj površini (označenoj pojmom “brane”, skraćeno “membrana”), au okolnom peto ili šestodimenzionalnom volumenu nema ničega osim gravitacijskog polja. Gravitacijsko polje na samoj brani (i to je jedino koje promatramo) pokorava se modificiranim Einsteinovim jednadžbama, a one sadrže doprinos geometrije okolnog volumena. Dakle, ovaj doprinos može igrati ulogu egzotične materije koja stvara crvotočine. Burrows mogu biti bilo koje veličine, a istovremeno nemaju vlastitu gravitaciju.

Time se, dakako, ne iscrpljuje sva raznolikost “dizajna” crvotočina, a opći je zaključak da usprkos svoj neobičnosti njihovih svojstava i usprkos svim poteškoćama temeljne, pa i filozofske prirode do kojih mogu dovesti, njihovo moguće postojanje vrijedi tretirati s potpunom ozbiljnošću i dužnom pozornošću. Na primjer, ne može se isključiti postojanje velikih jazbina u međuzvjezdanom ili međugalaktičkom prostoru, barem zbog koncentracije iste tamne energije koja ubrzava širenje Svemira. Ne postoji jasan odgovor na pitanja kako bi mogli izgledati zemaljskom promatraču i postoji li način da ih se otkrije. Za razliku od crnih rupa, crvotočine možda čak i nemaju zamjetljivo privlačno polje (moguće je i odbijanje), pa stoga ne treba očekivati ​​zamjetne koncentracije zvijezda ili međuzvjezdanog plina i prašine u njihovoj blizini. Ali pod pretpostavkom da mogu "kratko spojiti" regije ili epohe udaljene jedna od druge, propuštajući zračenje svjetiljki kroz sebe, sasvim je moguće očekivati ​​da će se neka daleka galaksija činiti neobično blizu. Zbog širenja Svemira, što je galaksija udaljenija, to je veći pomak spektra (prema crvenom) njezino zračenje dolazi do nas. Ali kada se gleda kroz crvotočinu, možda neće biti crvenog pomaka. Ili će biti, ali nešto drugo. Neki takvi objekti mogu se promatrati istovremeno na dva načina - kroz rupu ili na "uobičajen" način, "mimo rupe".

Dakle, znak kozmičke crvotočine mogao bi biti sljedeći: opažanje dvaju objekata vrlo sličnih svojstava, ali na različitim prividnim udaljenostima i različitim crvenim pomacima. Ako se crvotočine ipak otkriju (ili izgrade), područje filozofije koje se bavi tumačenjem znanosti suočit će se s novim i, valja reći, vrlo teškim zadacima. I uza svu prividnu apsurdnost vremenskih petlji i složenost problema povezanih s uzročno-posljedičnim vezama, ovo područje znanosti će, po svoj prilici, sve to nekako riješiti prije ili kasnije. Kao što sam se svojedobno "nosio" s konceptualnim problemima kvantne mehanike i Einsteinove teorije relativnosti…

Kirill Bronnikov, doktor fizikalnih i matematičkih znanosti