Astrofizičari ozbiljno traže "crvotočine" u svemiru. Crvotočine u svemiru. Astronomske hipoteze Crvotočina u svemiru

Gravitacija [Od kristalnih sfera do crvotočina] Petrov Aleksandar Nikolajevič

crvotočine

Krtica je nedavno iskopao novu dugačku galeriju pod zemljom od svog doma do vrata poljskog miša i dozvolio mišu i devojčici da šetaju ovom galerijom koliko god žele.

Hans Kristijan Andersen "Palčić"

Ideja o crvotočinama potiče od Alberta Einsteina i Nathana Rosena (1909-1995). Godine 1935. pokazali su da opšta teorija relativnosti dozvoljava takozvane „mostove“ - prolaze u svemiru kroz koje se naizgled može doći iz jednog dela svemira u drugi, ili iz jednog univerzuma u drugi, mnogo brže od uobičajenog načina. Ali Ajnštajn-Rozenov „most” je dinamičan objekat nakon što posmatrač uđe u njega, izlazi su komprimovani.

Da li je moguće spriječiti kompresiju? Ispostavilo se da je to moguće. Da biste to učinili, potrebno je popuniti prostor "mosta" posebnom tvari koja sprječava kompresiju. Takvi "mostovi" se na engleskom zovu crvotočine - crvotočine(crvotočine).

Poseban tvar crvotočine i običan razlikuju se po tome što „guraju“ prostor-vreme na različite načine. U slučaju obične materije, njena zakrivljenost (pozitivna) podseća na deo površine kugle, a u slučaju posebne materije njena zakrivljenost (negativna) odgovara obliku površine sedla. Na sl. 8.6 šematski prikazuje 2-dimenzionalne prostore negativne, nulte (ravne) i pozitivne zakrivljenosti. Stoga, da bi se deformirao prostor-vrijeme, koji neće dozvoliti da se crvotočina smanji, potrebna je egzotična materija koja stvara odbojnost. Klasični (nekvantni) zakoni fizike isključuju takva stanja materije, ali kvantni zakoni, koji su fleksibilniji, to dozvoljavaju. Egzotična materija sprečava nastanak horizonta događaja. A odsustvo horizonta znači da ne samo da možete pasti u crvotočinu, već se i vratiti. Odsustvo horizonta događaja takođe znači da je putnik, zaljubljenik u crvotočine, uvek dostupan teleskopima spoljnih posmatrača i da se sa njim može održavati radio kontakt.

Rice. 8.6. Dvodimenzionalne površine različite zakrivljenosti

Ako zamislimo kako nastaju crne rupe, onda je potpuno nejasno kako nastaju crvotočine u modernoj eri i da li se uopće stvaraju. S druge strane, sada postoji gotovo općeprihvaćeno mišljenje da je u ranoj fazi razvoja Univerzuma bilo puno crvotočina. Pretpostavlja se da je prije početka Velikog praska (o kojem ćemo govoriti u sljedećem poglavlju), prije ekspanzije, Univerzum bio prostorno-vremenska pjena s vrlo velikim fluktuacijama zakrivljenosti, pomiješana sa skalarnim poljem. Penaste ćelije su bile povezane jedna s drugom. I nakon Velikog praska, ove ćelije bi mogle ostati povezane, što bi u našoj eri mogle biti crvotočine. O ovom tipu modela se raspravljalo u Wheelerovim publikacijama sredinom 1950-ih.

Rice. 8.7, Crvotočina u zatvorenom svemiru

Dakle, postoji fundamentalna mogućnost ulaska u crvotočinu i izlaska u nekoj drugoj tački u Univerzumu ili u drugom Univerzumu (slika 8.7). Ako uz pomoć dovoljno moćnog teleskopa pogledate kroz vrat unutar crvotočine, možete vidjeti svjetlost daleke prošlosti i saznati o događajima koji su se dogodili prije nekoliko milijardi godina. Zaista, signal sa mjesta posmatranja mogao bi dugo lutati svemirom kako bi ušao u crvotočinu sa suprotne strane i izašao na mjestu posmatranja. A ako su crvotočine zapravo nastale istovremeno s rođenjem svemira, onda u takvom tunelu možete vidjeti najdalju prošlost.

Upravo iz perspektive putovanja kroz vrijeme dvojica poznatih naučnika, priznatih stručnjaka za proučavanje crnih rupa, Kip Thorne sa Kalifornijskog instituta za tehnologiju i Igor Novikov iz Astrosvemirskog centra Fizičkog instituta Lebedev, objavili su seriju radova u ranih 1980-ih braneći fundamentalnu mogućnost stvaranja vremeplova.

Međutim, ako se sjetite naučnofantastičnih romana na ovu temu, svaki od njih navodi da će putovanje kroz vrijeme vjerovatno biti destruktivno. U ozbiljnoj teoriji, ispostavlja se da nikakve destruktivne akcije nisu moguće uz pomoć Thornea i Novikovljevog vremeplova. Uzročno-posledične veze nisu prekinute, svi događaji se dešavaju na način da se ne mogu promeniti - svakako će se pojaviti prepreka koja će sprečiti vremenskog putnika da ubije „Bradburyjevog leptira“.

Ulaz u crvotočinu može biti različitih veličina - od kozmičkih proporcija do veličine zrna pijeska. Budući da je crvotočina svojevrsni srodnik crne rupe, nema smisla tražiti dodatne dimenzije u njenoj strukturi. Ako je ovo pomak negdje, onda je to u jeziku geometrije složena topologija. Hajde da postavimo pitanje. Kako otkriti crvotočinu? Podsjetimo se ponovo da je ovo srodnik crne rupe, tada bi blizu prostor-vrijeme trebalo biti jako zakrivljeno. Manifestacije (uočljive i neuočljive) takve zakrivljenosti su diskutovane gore. Međutim, mogući su modeli crvotočina kod kojih ne postoji okolna zakrivljenost. Približavajući se takvoj „rupi“, posmatrač neće ništa doživeti, ali kad se spotakne na nju, pasti će kao sa litice. Ali takvi modeli su najmanje poželjni;

Nedavno je grupa naših naučnika - Nikolaj Kardašev, Igor Novikov i Aleksandar Šacki - došla do zaključka da su svojstva egzotične materije koja podržava crvotočinu veoma slična svojstvima magnetnih ili električnih polja. Kao rezultat istraživanja pokazalo se da će ulaz u tunel biti vrlo sličan magnetnom monopolu, odnosno magnetu sa jednim polom. U slučaju crvotočina ne postoji pravi monopol: jedan vrat crvotočine ima magnetno polje jednog predznaka, a drugi drugog predznaka, samo drugi vrat može biti u drugom univerzumu. Na ovaj ili onaj način, magnetni monopoli još nisu otkriveni u svemiru, iako je potraga za njima u toku. Ali oni zapravo traže elementarne čestice sa ovim svojstvom. U slučaju crvotočina, morate potražiti velike magnetne monopole.

Jedan od zadataka nedavno pokrenute međunarodne opservatorije RadioAstron je traženje takvih monopola. Ovo kaže u jednom od svojih intervjua menadžer projekta Nikolaj Kardašev:

“Sa ovim opservatorijama ćemo pogledati unutar crnih rupa i provjeriti jesu li crvotočine. Ako se pokaže da ćemo vidjeti samo oblake plina kako lete pored i promatrati različite efekte povezane s gravitacijom crne rupe, savijanjem putanje svjetlosti, na primjer, onda će to biti crna rupa. Ako vidimo radio talase koji dolaze iznutra, biće jasno da ovo nije crna rupa, već crvotočina. Konstruirajmo sliku magnetnog polja koristeći Faradayev efekat. Do sada rezolucija zemaljskih teleskopa nije bila dovoljna za to. A ako se pokaže da magnetsko polje odgovara monopolu, onda je to gotovo sigurno crvotočina. Ali prvo morate vidjeti.

...Prvo planiramo proučavati supermasivne crne rupe u centrima naše i obližnjih galaksija. Za naše, ovo je veoma kompaktan objekat sa masom od 3 miliona solarnih masa. Mislimo da je to crna rupa, ali može biti i crvotočina. Ima još grandioznijih objekata. Konkretno, u centru najbliže masivne galaksije M 87, u sazviježđu Djevica, nalazi se crna rupa s masom od 3 milijarde sunaca. Ovi objekti su među najvažnijim za istraživanje RadioAstronoma. Ali ne samo oni. Postoje, na primjer, neki pulsari koji mogu biti dva ulaza u istu crvotočinu. A treća vrsta objekata su rafali gama zračenja, a na njihovom mjestu se pojavljuje i kratkotrajni optički i radio sjaj. S vremena na vrijeme ih promatramo čak i na vrlo velikim udaljenostima - kao i za najudaljenije vidljive galaksije. Oni su veoma moćni, a mi još uvek ne razumemo u potpunosti šta su. Generalno, sada je pripremljen katalog hiljada objekata za posmatranje.”

Mole Hole. Šta je "krtica"?

Hipotetička "crvotočina", koja se također naziva "crvotočina" ili "crvotočina" (doslovni prijevod crvotočine), je vrsta prostorno-vremenskog tunela koji omogućava objektu da se kreće od tačke a do tačke b u svemiru, a ne u ravnu liniju, ali savijanjem oko prostora. Jednostavno rečeno, uzmite bilo koji komad papira, presavijte ga na pola i probušite, rezultirajuća rupa će biti upravo ta crvotočina

Dakle, postoji teorija da prostor u svemiru može biti uslovno isti list papira, pažnja, samo prilagođen za treću dimenziju. Razni naučnici pretpostavljaju da je zahvaljujući crvotočinama moguće putovanje u prostoru i vremenu. Ali u isto vrijeme, niko ne zna tačno kakve opasnosti mogu predstavljati crvotočine i šta bi zapravo moglo biti sa njihove druge strane.

Teorija crvotočina.
Godine 1935., fizičari Albert Einstein i Nathan Rosen, koristeći opću teoriju relativnosti, sugerirali su da postoje posebni "mostovi" kroz prostor i vrijeme u svemiru. Ove staze, zvane Einstein-Rosen mostovi (ili crvotočine), povezuju dvije potpuno različite tačke u prostor-vremenu tako što teoretski stvaraju zakrivljenost u prostoru koja skraćuje putovanje od jedne do druge tačke.

Opet, hipotetički, svaka crvotočina se sastoji od dva ulaza i vrata (tj. istog tunela. U ovom slučaju, najvjerovatnije, ulazi u crvotočinu imaju sferoidni oblik, a vrat može predstavljati ili ravan segment prostora ili spiralni.

Putovanje kroz crvotočinu.

Prvi problem koji stoji na putu mogućnosti takvog putovanja je veličina crvotočina. Vjeruje se da su prve crvotočine bile vrlo male, oko 10-33 centimetra, ali je zbog širenja svemira postalo moguće da su se i same crvotočine širile i rasle zajedno s njom. Još jedan problem sa crvotočinama je njihova stabilnost. Ili bolje rečeno, nestabilnost.

Objašnjeno Ajnštajn-Rozenovom teorijom, crvotočine bi bile beskorisne za putovanje prostor-vreme jer se vrlo brzo urušavaju, ali novija istraživanja ovih problema sugerišu prisustvo "egzotične materije" koja omogućava crvotočinama da zadrže svoju strukturu tokom dužeg perioda. od vremena.

Ipak, teorijska nauka vjeruje da ako crvotočine sadrže dovoljno ove egzotične energije, koja se ili pojavljuje prirodno ili se pojavljuje umjetno, tada će biti moguće prenositi informacije ili čak objekte kroz prostor-vrijeme.

Iste hipoteze sugeriraju da crvotočine mogu povezati ne samo dvije točke unutar jednog univerzuma, već i biti ulaz u druge. Neki naučnici vjeruju da će putovanje kroz vrijeme biti moguće ako pomjerite jedan ulaz u crvotočinu na određeni način. Ali, na primjer, poznati britanski kosmolog Stephen Hawking smatra da je takva upotreba crvotočina nemoguća.

Međutim, neki naučni umovi insistiraju na tome da ako je stabilizacija crvotočina egzotičnom materijom zaista moguća, onda će ljudi moći bezbedno da putuju kroz takve crvotočine. A zbog “obične” materije, po želji i potrebi, takvi portali se mogu destabilizirati nazad.

Prema teoriji relativnosti, ništa ne može putovati brže od svjetlosti. To znači da ništa ne može izaći iz ovog gravitacionog polja kada uđe u njega. Područje prostora iz koje nema izlaza naziva se crna rupa. Njegova granica je određena putanjom svjetlosnih zraka koji su prvi izgubili priliku da pobjegnu. To se zove horizont događaja crne rupe. Primjer: gledajući kroz prozor, ne vidimo ono što je izvan horizonta, a konvencionalni posmatrač ne može razumjeti šta se dešava unutar granica nevidljive mrtve zvijezde.

Fizičari su pronašli znakove postojanja drugog Univerzuma

Više detalja

Postoji pet vrsta crnih rupa, ali nas zanima crna rupa zvjezdane mase. Takvi objekti nastaju u završnoj fazi života nebeskog tijela. Općenito, smrt zvijezde može rezultirati sljedećim stvarima:

1. Pretvoriće se u vrlo gustu izumrlu zvijezdu, koja se sastoji od niza hemijskih elemenata – to je bijeli patuljak;

2. Neutronska zvijezda - ima približnu masu Sunca i radijus od oko 10-20 kilometara, iznutra se sastoji od neutrona i drugih čestica, a spolja je zatvorena u tanku ali tvrdu ljusku;

3. U crnu rupu, čija je gravitaciona privlačnost toliko jaka da može usisati objekte koji lete brzinom svjetlosti.

Kada se dogodi supernova, odnosno "ponovno rođenje" zvijezde, nastaje crna rupa, koja se može otkriti samo zbog emitovanog zračenja. Ona je ta koja je sposobna da stvori crvotočinu.

Ako zamislite crnu rupu kao lijevak, onda predmet koji u nju padne gubi horizont događaja i pada unutra. Pa gdje je crvotočina? Nalazi se u potpuno istom lijevku, pričvršćenom za tunel crne rupe, gdje su izlazi okrenuti prema van. Naučnici vjeruju da je drugi kraj crvotočine povezan s bijelom rupom (suprotno crnoj rupi, u koju ništa ne može pasti).

Mole Hole. Schwarzschild i Reisner-Nordström crne rupe

Schwarzschildova crna rupa se može smatrati neprobojnom crvotočinom. Što se tiče Reisner-Nordströmove crne rupe, njena struktura je nešto složenija, ali je i neprobojna. Međutim, izmišljanje i opisivanje četvorodimenzionalnih crvotočina u svemiru koje bi se mogle preći nije tako teško. Potrebno je samo odabrati potrebnu vrstu metrike. Metrički tenzor, ili metrika, je skup veličina pomoću kojih se mogu izračunati četverodimenzionalni intervali koji postoje između tačaka događaja. Ovaj skup veličina takođe u potpunosti karakteriše gravitaciono polje i geometriju prostor-vremena. Geometrijski prolazne crvotočine u svemiru čak su jednostavnije od crnih rupa. Oni nemaju horizonte koji s vremenom vode do kataklizmi. U različitim trenucima, vrijeme se može kretati različitim brzinama, ali ne bi trebalo da se zaustavlja ili ubrzava beskonačno.

Pulsari: The Beacon Factor

Pulsar je u suštini neutronska zvijezda koja se brzo rotira. Neutronska zvijezda je visoko zbijeno jezgro mrtve zvijezde preostalo od eksplozije supernove. Ova neutronska zvijezda ima snažno magnetno polje. Ovo magnetsko polje je oko trilion puta jače od magnetnog polja Zemlje. Magnetno polje uzrokuje da neutronska zvijezda emituje jake radio valove i radioaktivne čestice sa svog sjevernog i južnog pola. Ove čestice mogu uključivati različita zračenja, uključujući vidljivu svjetlost.

Pulsari koji emituju moćne gama zrake poznati su kao pulsari gama zraka. Ako neutronska zvijezda ima svoj pol okrenut prema Zemlji, onda možemo vidjeti radio valove svaki put kada nam jedan od polova dođe u vid. Ovaj efekat je vrlo sličan efektu svjetionika. Stacionarnom posmatraču se čini da svetlo rotirajućih farova neprestano treperi, zatim nestaje, pa se ponovo pojavljuje. Na isti način nam se čini da pulsar trepće dok rotira svoje polove u odnosu na Zemlju. Različiti pulsari emituju impulse različitim brzinama, ovisno o veličini i masi neutronske zvijezde. Ponekad pulsar može imati satelit. U nekim slučajevima može privući svog suputnika, što uzrokuje da se vrti još brže. Najbrži pulsari mogu emitovati više od stotinu impulsa u sekundi.

Hipotetička „crvotočina“, koja se takođe naziva „crvotočinom“ ili „crvotočinom“ (doslovni prevod crvotočine), je vrsta prostorno-vremenskog tunela koji omogućava objektu da se kreće od tačke A do tačke B u Univerzumu, a ne u ravnu liniju, ali savijanjem oko prostora. Pojednostavljeno rečeno, uzmite bilo koji komad papira, presavijte ga na pola i probušite, rezultirajuća rupa će biti ta ista crvotočina. Dakle, postoji teorija da prostor u Univerzumu može biti uslovno isti list papira, samo prilagođen za treću dimenziju. Razni naučnici pretpostavljaju da je putovanje u prostor-vreme moguće zahvaljujući crvotočinama. Ali u isto vrijeme, niko ne zna tačno kakve opasnosti mogu predstavljati crvotočine i šta bi zapravo moglo biti sa njihove druge strane.

Teorija crvotočine

Godine 1935. fizičari Albert Einstein i Nathan Rosen, koristeći opću teoriju relativnosti, sugerirali su da u svemiru postoje posebni "mostovi" kroz prostor-vrijeme. Ove staze, zvane Einstein-Rosen mostovi (ili crvotočine), povezuju dvije potpuno različite točke u prostor-vremenu tako što teoretski stvaraju zakrivljenost u prostoru koja skraćuje putovanje od jedne do druge točke.

Opet, hipotetički, svaka crvotočina se sastoji od dva ulaza i vrata (tj. istog tunela). U ovom slučaju, najvjerovatnije, ulazi u crvotočinu su sferoidnog oblika, a vrat može predstavljati ili ravan segment prostora ili spiralni.

Opća teorija relativnosti matematički dokazuje mogućnost postojanja crvotočina, ali do sada nijednu od njih nisu otkrili ljudi. Poteškoća u otkrivanju je u tome što navodna ogromna masa crvotočina i gravitacijskih efekata jednostavno apsorbiraju svjetlost i sprječavaju njeno odbijanje.

Nekoliko hipoteza zasnovanih na općoj teoriji relativnosti sugerira postojanje crvotočina, gdje ulogu ulaza i izlaza igraju crne rupe. Ali vrijedi uzeti u obzir da sama pojava crnih rupa, nastala eksplozijom umirućih zvijezda, ni na koji način ne stvara crvotočinu.

Putovanje kroz crvotočinu

U naučnoj fantastici nije neuobičajeno da glavni likovi putuju kroz crvotočine. Ali u stvarnosti, takvo putovanje daleko od toga da je tako jednostavno kao što se prikazuje u filmovima i priča u naučnofantastičkoj literaturi.

Prvi problem koji stoji na putu mogućnosti takvog putovanja je veličina crvotočina. Vjeruje se da su prve crvotočine bile vrlo male, oko 10-33 centimetra, ali zbog širenja svemira postalo je moguće da su se i same crvotočine širile i rasle zajedno s njom. Još jedan problem sa crvotočinama je njihova stabilnost. Ili bolje rečeno, nestabilnost.

Crvotočine koje objašnjava Einstein-Rosenova teorija bile bi beskorisne za putovanje prostor-vrijeme jer se vrlo brzo urušavaju (zatvaraju). Ali novija istraživanja ovih pitanja sugeriraju prisustvo "egzotične materije" koja omogućava jazbinama da zadrže svoju strukturu na duži vremenski period.

Ova egzotična materija, koju ne treba mešati sa crnom materijom i antimaterijom, sastoji se od energije negativne gustine i kolosalnog negativnog pritiska. Pominjanje takve materije ima samo u nekim teorijama vakuuma u okviru kvantne teorije polja.

Ipak, teorijska nauka vjeruje da ako crvotočine sadrže dovoljno ove egzotične energije, bilo prirodno ili umjetno stvorene, bilo bi moguće prenositi informacije ili čak objekte kroz prostor-vreme.

Nažalost, današnja ljudska tehnologija nije dovoljna da omogući umjetno povećanje i stabilizaciju crvotočina, u slučaju da budu otkrivene. Ali naučnici nastavljaju da istražuju koncepte i metode za brzo putovanje svemirom, i možda će jednog dana nauka doći do pravog rešenja.

Video Crvotočina: vrata do ogledala

Ljubitelji naučne fantastike nadaju se da će čovječanstvo jednog dana moći otputovati u daleke krajeve svemira kroz crvotočinu.

Crvotočina je teoretski tunel kroz prostor-vrijeme koji bi potencijalno mogao omogućiti brže putovanje između udaljenih tačaka u svemiru - od jedne galaksije do druge, na primjer, kao što se vidi u filmu Interstellar Christophera Nolana, koji je ranije prikazan u kinima širom svijeta mjesec.

Iako je postojanje crvotočina moguće prema Ajnštajnovoj teoriji opšte relativnosti, takva egzotična putovanja će verovatno ostati u domenu naučne fantastike, rekao je poznati astrofizičar Kip Thorne sa Kalifornijskog instituta za tehnologiju u Pasadeni, koji je bio savetnik i izvršni producent na "Interstellar."

"Poenta je da mi jednostavno ne znamo ništa o njima", rekao je Thorne, koji je jedan od vodećih svjetskih stručnjaka za relativnost, crne rupe i crvotočine. "Ali postoje vrlo jake indicije da, prema zakonima fizike, ljudi neće moći putovati kroz njih."

"Glavni razlog je nestabilnost crvotočina", dodao je. "Zidovi crvotočina se urušavaju tako brzo da ništa ne može proći kroz njih."

Održavanje crvotočina otvorenim zahtijevat će korištenje nečeg antigravitacijskog, odnosno negativne energije. Negativna energija je stvorena u laboratoriji korištenjem kvantnih efekata: jedna regija prostora prima energiju druge regije, što stvara nedostatak.

"Dakle, teoretski je moguće", rekao je. "Ali nikada nećemo moći dobiti dovoljno negativne energije da održimo zidove crvotočine otvorenim."

Štoviše, crvotočine (ako uopće postoje) gotovo sigurno ne mogu nastati prirodno. Odnosno, oni moraju biti stvoreni uz pomoć razvijene civilizacije.

Upravo to se dogodilo u Interstellaru: misteriozna stvorenja izgradila su crvotočinu u blizini Saturna, dozvoljavajući maloj grupi pionira, predvođenih bivšim farmerom Cooperom (koje glumi Matthew McConaughey), da krenu u potragu za novim domom za čovječanstvo, koji postoji na Zemlji Prijeti globalni pad usjeva.

Oni koji su zainteresovani da saznaju više o nauci u filmu "Interstellar", koji istražuje pitanja gravitacionog usporavanja i prikazuje nekoliko vanzemaljskih planeta kako kruže u blizini, trebalo bi da pročitaju Thorneovu novu knjigu, koja se eksplicitno zove "Nauka o međuzvezdanom".

Gdje se nalazi crvotočina? Crvotočine u opštoj relativnosti

(GR) dozvoljava postojanje ovakvih tunela, iako je za postojanje prohodne crvotočine potrebno da ona bude ispunjena negativnom, što stvara snažno gravitaciono odbijanje i sprečava urušavanje jame. Rješenja kao što su crvotočine pojavljuju se u različitim varijantama, iako je to pitanje još uvijek jako daleko od potpunog istraživanja.

Područje blizu najužeg dijela krtičnjaka naziva se "grlo". Crvotočine se dijele na "unutar svemira" i "međusveseljene", ovisno o tome da li se njihovi ulazi mogu povezati krivuljom koja ne siječe vrat.

Ima i prohodnih i neprohodnih krtičnjaka. Potonji su oni tuneli koji su prebrzi da bi posmatrač ili signal (koji ima brzinu ne veću od svjetlosti) mogao doći od jednog do drugog ulaza. Klasičan primjer neprohodnog krtičnjaka je -in, a prohodnog -.

Crvotočina koja se može proći unutar svijeta pruža hipotetičku mogućnost ako se, na primjer, jedan od njegovih ulaza pomiče u odnosu na drugi, ili ako se nalazi na jakoj lokaciji gdje se protok vremena usporava. Također, crvotočine hipotetički mogu stvoriti priliku za međuzvjezdano putovanje, a u tom svojstvu se često nalaze crvotočine.

Svemirske crvotočine. Kroz crvotočine do zvijezda?

Nažalost, još nema govora o praktičnoj upotrebi "crvotočina" za dostizanje udaljenih svemirskih objekata. Njihova svojstva, sorte i moguće lokacije još su poznati samo teoretski - iako je to, vidite, već dosta. Uostalom, imamo mnogo primjera kako su konstrukcije teoretičara koje su izgledale čisto spekulativne dovele do pojave novih tehnologija koje su radikalno promijenile život čovječanstva. Nuklearna energija, kompjuteri, mobilne komunikacije, genetski inženjering... i ko zna šta još?
U međuvremenu, o “crvotočinama” ili “crvotočinama” se zna sljedeće. Godine 1935. Albert Einstein i američko-izraelski fizičar Nathan Rosen sugerirali su postojanje neke vrste tunela koji povezuju različite udaljene regije svemira. U to vrijeme još se nisu zvali "crvotočine" ili "crvotočine", već jednostavno "Ajnštajn-Rozenovi mostovi". Budući da je pojava takvih mostova zahtijevala vrlo jaku zakrivljenost prostora, njihov vijek trajanja je bio vrlo kratak. Niko i ništa ne bi imao vremena da "pretrči" preko takvog mosta - pod uticajem gravitacije on bi se skoro odmah "srušio".
I stoga je ostala potpuno beskorisna u praktičnom smislu, iako zanimljiva posljedica opće teorije relativnosti.
Međutim, kasnije su se pojavile ideje da bi neki međudimenzionalni tuneli mogli postojati prilično dugo - pod uslovom da su ispunjeni nekom vrstom egzotične materije sa negativnom gustoćom energije. Takva materija će umjesto privlačenja stvoriti gravitacijsko odbijanje i time spriječiti „urušavanje“ kanala. Tada se pojavio naziv "crvotočina". Inače, naši naučnici preferiraju naziv "krtica" ili "crvotočina": značenje je isto, ali zvuči mnogo prijatnije...
Američki fizičar John Archibald Wheeler (1911-2008), razvijajući teoriju „crvotočina“, sugerirao je da su one prožete električnim poljem; Štaviše, sami električni naboji su, u stvari, vratovi mikroskopskih „crvotočina“. Ruski astrofizičar akademik Nikolaj Semjonovič Kardašev smatra da "crvotočine" mogu dostići gigantske veličine i da u centru naše Galaksije ne postoje masivne crne rupe, već usta takvih "rupa".
Od praktičnog interesa budućim svemirskim putnicima bit će „crvotočine“, koje se prilično dugo drže u stabilnom stanju, a pogodne su i za prolazak svemirskih brodova kroz njih.
Amerikanci Kip Thorne i Michael Morris stvorili su teorijski model takvih kanala. Međutim, njihovu stabilnost osigurava “egzotična materija”, o kojoj se zapravo ništa ne zna i u koju je, možda, bolje da se ne miješa ni zemaljska tehnologija.
No, ruski teoretičari Sergej Krasnikov iz Pulkovske opservatorije i Sergej Suškov sa Kazanskog federalnog univerziteta iznijeli su ideju da se stabilnost crvotočine može postići bez ikakve negativne gustine energije, već jednostavno zbog polarizacije vakuuma u „rupi“ (tzv. Suškov mehanizam).
Općenito, sada postoji čitav niz teorija o „crvotočinama“ (ili, ako želite, „crvotočinama“). Vrlo opšta i spekulativna klasifikacija ih dijeli na "prohodne" - stabilne, Morris-Thorne crvotočine i neprohodne - Einstein-Rosen mostove. Osim toga, crvotočine variraju u razmjeru - od mikroskopskih do gigantskih, uporedivih po veličini s galaktičkim "crnim rupama". I, konačno, prema njihovoj namjeni: „intra-univerzum“, koji povezuje različita mjesta istog zakrivljenog Univerzuma, i „inter-univerzum“, koji omogućava da se uđe u drugi prostorno-vremenski kontinuum.

Astrofizičari su sigurni: u svemiru postoje tuneli kroz koje se možete kretati u druge svemire, pa čak i u druga vremena. Pretpostavlja se da su nastali kada je Univerzum tek počinjao. Kada je, kako kažu naučnici, prostor „proključao“ i zakrivljen.

Ovim kosmičkim "vremenskim mašinama" je dato ime "crvotočine". “Rupa” se razlikuje od crne rupe po tome što ne samo da možete doći tamo, već se i vratiti nazad. Vremenska mašina postoji. I ovo više nije izjava pisaca naučne fantastike - četiri matematičke formule, koje do sada u teoriji dokazuju da se možete kretati i u budućnost i u prošlost.

I kompjuterski model. Otprilike ovako bi trebao izgledati “vremenski stroj” u prostoru: dvije rupe u prostoru i vrijeme povezani hodnikom.

“U ovom slučaju govorimo o vrlo neobičnim objektima koji su otkriveni u Ajnštajnovoj teoriji. Prema ovoj teoriji, u veoma jakom polju prostor je zakrivljen, a vreme se ili uvija ili usporava, to su fantastična svojstva“, objašnjava Igor Novikov, zamenik direktora Astrosvemirskog centra Fizičkog instituta Lebedev.

Naučnici takve neobične objekte nazivaju "crvotočine". Ovo uopšte nije ljudski izum, za sada je samo priroda sposobna da stvori vremensku mašinu. Danas su astrofizičari samo hipotetički dokazali postojanje "crvotočina" u svemiru. To je stvar prakse.

Potraga za crvotočinama jedan je od glavnih zadataka moderne astronomije. “O crnim rupama su počeli da pričaju negdje kasnih 60-ih, a kada su napravili ove izvještaje, to je izgledalo kao naučna fantastika. Svima se činilo da je to apsolutna fantazija - sada je svima na usnama", kaže Anatolij Čerepaščuk, direktor Astronomskog instituta Moskovskog državnog univerziteta po imenu Sternberg. - Dakle, sada su i "crvotočine" naučna fantastika, međutim, teorija predviđa da "crvotočine" postoje. Optimista sam i mislim da će se i crvotočine jednog dana otvoriti.”

“Crvotočine” pripadaju tako misterioznom fenomenu kao što je “tamna energija”, koja čini 70 posto Univerzuma. “Tamna energija je sada otkrivena – to je vakuum koji ima negativan pritisak. I u principu, „crvotočine“ bi se mogle formirati iz stanja vakuuma“, sugeriše Anatolij Čerepaščuk. Jedno od staništa "crvotočina" su centri galaksija. Ali ovdje je glavna stvar ne brkati ih s crnim rupama, ogromnim objektima koji se također nalaze u središtu galaksija.

Njihova masa je milijarde naših Sunaca. U isto vrijeme, crne rupe imaju moćnu gravitacijsku silu. Toliko su velike da čak ni svjetlost ne može pobjeći odatle, pa ih je nemoguće vidjeti običnim teleskopom. Gravitaciona sila crvotočina je takođe ogromna, ali ako pogledate u unutrašnjost crvotočine, možete videti svetlost prošlosti.

„U centru galaksija, u njihovim jezgrama, nalaze se veoma kompaktni objekti, to su crne rupe, ali se pretpostavlja da neke od tih crnih rupa uopšte nisu crne rupe, već ulazi u te „crvotočine“, kaže Igor Novikov. . Danas je otkriveno više od tri stotine crnih rupa.

Od Zemlje do centra naše galaksije Mliječni put je 25 hiljada svjetlosnih godina. Ako se ispostavi da je ova crna rupa “crvotočina”, koridor za putovanje kroz vrijeme, čovječanstvo će morati letjeti i letjeti do nje.

Crvotočina ili crvotočina je hipotetička topološka karakteristika prostor-vremena koja predstavlja “tunel” u prostoru u bilo kojem trenutku (prostorno-vremenski tunel). Dakle, crvotočina vam omogućava kretanje u prostoru i vremenu. Područja koja su povezana crvotočinom mogu biti područja jednog prostora ili biti potpuno nepovezana. U drugom slučaju, crvotočina je jedina veza između ta dva područja. Prvi tip crvotočina se često naziva „unutarnji svet“, a drugi tip „međusvetski“.

Kao što je poznato, Opća teorija relativnosti zabranjuje kretanje u svemiru brzinama većim od brzine svjetlosti. S druge strane, opća teorija relativnosti dopušta postojanje prostorno-vremenskih tunela, ali je potrebno da tunel bude ispunjen egzotičnom materijom sa negativnom gustoćom energije, koja stvara snažno gravitacijsko odbijanje i sprječava da se tunel uruši.

Takve čestice egzotične materije najčešće uključuju tahione. Tahioni su hipotetičke čestice koje putuju brže od brzine svjetlosti. Kako takve čestice ne bi narušile opštu relativnost, pretpostavlja se da je masa tahiona negativna.

Trenutno ne postoje pouzdani eksperimentalni dokazi o postojanju tahiona u laboratorijskim eksperimentima ili astronomskim opservacijama. Fizičari se mogu pohvaliti samo "pseudonegativnom" masom elektrona i atoma, koja se dobija pri električnim poljima velike gustine, posebnoj polarizaciji laserskih zraka ili ultraniskim temperaturama. U potonjem slučaju, eksperimenti su izvedeni sa Bose–Einstein kondenzatom, stanjem agregacije materije na bazi bozona ohlađenih na temperature blizu apsolutne nule (manje od milionitog dijela kelvina). U tako jako ohlađenom stanju, dovoljno veliki broj atoma nalazi se u svojim minimalnim mogućim kvantnim stanjima, a kvantni efekti počinju da se manifestuju na makroskopskom nivou. Nobelova nagrada za fiziku dodijeljena je 2001. godine za proizvodnju Bose-Einstein kondenzata.

Međutim, brojni stručnjaci sugeriraju da tahioni mogu biti. Ove elementarne čestice imaju masu različitu od nule, što je dokazano detekcijom neutrinskih oscilacija. Najnovije otkriće čak je dobilo Nobelovu nagradu za fiziku za 2015. S druge strane, tačna vrijednost mase neutrina još nije utvrđena. Brojni eksperimenti mjerenja brzine neutrina pokazali su da njihova brzina može malo premašiti brzinu svjetlosti. Ovi podaci se stalno dovode u pitanje, ali je 2014. godine objavljen novi rad na ovu temu.

Teorija struna

Paralelno, neki teoretičari sugeriraju da su se posebne formacije (kosmičke žice) sa negativnom masom mogle formirati u ranom svemiru. Dužina reliktnih kosmičkih struna može doseći najmanje nekoliko desetina parseka s debljinom manjom od prečnika atoma sa prosječnom gustoćom od 10 22 grama po cm 3. Postoji nekoliko studija da su slične formacije uočene u događajima gravitacionog sočiva svjetlosti udaljenih kvazara. Općenito, trenutno je najvjerovatniji kandidat za „teoriju svega“ ili jedinstvenu teoriju polja koja kombinuje teoriju relativnosti i kvantnu teoriju polja. Prema njemu, sve elementarne čestice su oscilirajuće niti energije duge oko 10 -33 metra, što je uporedivo sa (minimalnom mogućom veličinom objekta u Univerzumu).

Unificirana teorija polja sugerira da u prostorno-vremenskim dimenzijama postoje ćelije s minimalnom dužinom i vremenom. Minimalna dužina treba da bude jednaka Planckovoj dužini (približno 1,6·10−35 metara).

Istovremeno, opažanja udaljenih praska gama zraka pokazuju da ako postoji granularnost prostora, tada veličina ovih zrna nije veća od 10 -48 metara. Osim toga, nije mogao potvrditi neke posljedice teorije struna, što je postalo ozbiljan argument za zabludu ove fundamentalne teorije moderne fizike.

Od potencijalno velikog značaja za stvaranje jedinstvene teorije polja i prostorno-vremenskih tunela je otkriće 2014. godine teorijske veze između kvantnog zapleta i crvotočina. Novi teorijski rad je pokazao da je stvaranje prostorno-vremenskog tunela moguće ne samo između dvije masivne crne rupe, već i između dva kvantno isprepletena kvarka.

Kvantna zapetljanost je pojava u kvantnoj mehanici u kojoj kvantna stanja dva ili više objekata postaju međuzavisna. Ova međuzavisnost postoji čak i ako su ovi objekti odvojeni u prostoru izvan bilo koje poznate interakcije. Mjerenje parametra jedne čestice dovodi do trenutnog (iznad brzine svjetlosti) prestanka zapetljanog stanja druge čestice, što je u logičkoj suprotnosti s principom lokalnosti (u ovom slučaju se ne krši teorija relativnosti i informacija se ne prenosi).

Kristan Jensen sa Univerziteta Viktorija (Kanada) i Andreas Karch sa Univerziteta Washington (SAD) opisali su kvantno isprepleteni par koji se sastoji od kvarka i antikvarka koji se udaljuju jedan od drugog brzinom skorom svjetlosti, čineći nemogućim prijenos signale od jednog do drugog. Istraživači vjeruju da je trodimenzionalni prostor u kojem se kreću kvarkovi hipotetički aspekt četverodimenzionalnog svijeta. U 3D prostoru, kvantno zamršene čestice su povezane nekom vrstom "niza". A u 4D prostoru ovaj "niz" postaje crvotočina.

Julian Sonner s Massachusetts Institute of Technology (SAD) predstavio je kvantno isprepleteni par kvark-antikvark proizveden u jakom električnom polju koje razdvaja suprotno nabijene čestice, uzrokujući njihovo ubrzanje u različitim smjerovima. Sonner je također zaključio da će kvantne čestice upletene u trodimenzionalni prostor biti povezane crvotočinom u četverodimenzionalnom prostoru. Prilikom proračuna, fizičari su koristili takozvani holografski princip - koncept prema kojem se sva fizika n-dimenzionalnog svijeta u potpunosti odražava na njegovim "ivicama" brojem dimenzija (n-1). Sa ovom „projekcijom“, kvantna teorija koja uzima u obzir efekte gravitacije u četiri dimenzije je ekvivalentna kvantnoj teoriji „bez gravitacije“ u tri dimenzije. Drugim riječima, crne rupe u 4D prostoru i crvotočina između njih su matematički ekvivalentne njihovoj 3D holografskoj projekciji.

Izgledi za astronomiju gravitacionih talasa i neutrina

Astronomija gravitacionih talasa i neutrina ima najveće izglede u proučavanju svojstava materije na najmikroskopskijem i visokoenergetskom nivou za bolje razumevanje kvantne gravitacije zbog činjenice da proučava talase i čestice sa najvećom prodornom moći. Dakle, ako je mikrotalasno reliktno zračenje Univerzuma formirano 380 hiljada godina kasnije, onda reliktni neutrini u prvih nekoliko sekundi, a reliktni gravitacioni talasi za samo 10 -32 sekunde! Osim toga, registracija takvog zračenja i čestica iz crnih rupa ili katastrofalnih događaja (spajanja i kolapsa masivnih zvijezda) imaju velike izglede.

S druge strane, aktivno se razvijaju tradicionalne astrometrijske opservatorije koje sada pokrivaju cijeli elektromagnetski spektar. Takve opservatorije mogu otkriti neočekivane objekte ili fenomene u ranom svemiru (prvi međuzvjezdani oblaci i), u slučajevima ili tokom posmatranja ekstremnih objekata (crne rupe i neutronske zvijezde). Astronomija je i dalje najefikasnija oblast moderne fizike, jer je sposobna proučavati materiju u ekstremnim uslovima koji nisu dostupni u zemaljskim laboratorijama i akceleratorima. Konkretno, postojeća astronomska posmatranja u elektromagnetskom opsegu dovela su do otkrića misteriozne tamne materije i energije, što Standardni model (moderna fizička teorija koja opisuje elektromagnetne, slabe i jake interakcije svih poznatih elementarnih čestica) trenutno nije u stanju da opisati. Drugi primjeri važnosti astronomskih opservacija u historiji fizike su otkrića anomalnog kretanja, astrometrijskih pomaka u svjetlu zvijezda u blizini diska i binarnih neutronskih zvijezda. Ova otkrića su motivisala stvaranje i testiranje teorije relativnosti, a takođe su omogućila i predviđanje postojanja.

Prostorno-vremenski tuneli ili crvotočine su najpopularniji način putovanja do drugih zvijezda u naučnoj fantastici. Možete navesti najpopularnije filmove na ovu temu: “Interstellar” (2014), “Contact” (1997), “Through the Horizon” (1997), franšiza “Ratovi zvijezda” (1977-2017). Prvi koji je široko koristio termine „crna rupa“ i „crvotočina“ bio je američki fizičar John Wheeler (1911-2008). Sovjetsko-ruski radioastronom Nikolaj Kardašev prvi je iznio ideju da su crne rupe u centrima galaksija ulazi u crvotočine.

Crvotočina je teoretski prolaz kroz prostor-vrijeme koji bi mogao značajno skratiti duga putovanja kroz svemir stvarajući prečice između odredišta. Postojanje crvotočina je predviđeno teorijom relativnosti. Ali uz praktičnost, mogu nositi i ekstremne opasnosti: opasnost od iznenadnog kolapsa, visokog zračenja i opasnih kontakata s egzotičnom materijom.

Teorija crvotočina ili "crvotočina"

Godine 1935. fizičari Albert Einstein i Nathan Rosen koristili su teoriju relativnosti da predlože postojanje “mostova” u prostor-vremenu. Ove staze, zvane Einstein-Rosen mostovi ili crvotočine, povezuju dvije različite točke u prostor-vremenu, teoretski stvarajući najkraće koridore koji smanjuju udaljenost i vrijeme putovanja.

Crvotočine imaju dva usta povezana zajedničkim vratom. Usta najvjerovatnije imaju sferni oblik. Vrat može biti ravan dio, ali se može i uvijati, postajući duži što je uobičajena ruta duža.

Ajnštajnova opšta teorija relativnosti matematički predviđa postojanje crvotočina, ali do danas nijedna nije otkrivena. Crvotočina negativne mase može se pratiti zbog efekta njene gravitacije na svjetlost koja prolazi.

Neka rješenja opšte teorije relativnosti dozvoljavaju postojanje „crvotočina“, čiji je svaki ulaz (usta) crna rupa. Međutim, prirodne crne rupe nastale kolapsom umiruće zvijezde same po sebi ne stvaraju crvotočinu.

Kroz crvotočinu

Naučna fantastika je prepuna priča o putovanju kroz crvotočine. Ali u stvarnosti, takvo putovanje je mnogo složenije, i to ne samo zato što prvo moramo otkriti takvu crvotočinu.

Prvi problem je veličina. Vjeruje se da reliktne crvotočine postoje na mikroskopskom nivou, prečnika oko 10-33 centimetra. Međutim, kako se svemir širi, moguće je da su neki od njih narasli do velikih veličina.

Drugi problem proizlazi iz stabilnosti. Tačnije, zbog njegovog odsustva. Crvotočine za koje je Einstein-Rosen predvidio da će biti beskorisne za putovanja jer se prebrzo urušavaju. Ali novija istraživanja su pokazala da crvotočine koje sadrže "egzotičnu materiju" mogu ostati otvorene i nepromijenjene duži vremenski period.

Egzotična materija, koju ne treba mešati sa tamnom materijom ili antimaterijom, ima negativnu gustinu i ogroman negativan pritisak. Takva materija se može otkriti samo u ponašanju određenih vakuumskih stanja u okviru kvantne teorije polja.

Ako crvotočine sadrže dovoljno egzotične materije, bilo prirodne ili dodane umjetno, onda bi se teoretski mogle koristiti kao način za prijenos informacija ili koridor kroz svemir.

Ne samo da crvotočine mogu povezati dva različita kraja istog univerzuma, već mogu povezati i dva različita univerzuma. Takođe, neki naučnici sugerišu da ako se jedan ulaz u crvotočinu pomeri na određeni način, to može biti korisno za putovanje kroz vreme . Međutim, njihovi protivnici, poput britanskog kosmologa Stephena Hawkinga, tvrde da takva upotreba nije moguća.

Dok dodavanje egzotične materije u crvotočinu može da je stabilizuje do te mere da ljudska vrsta može bezbedno da putuje kroz nju, još uvek postoji mogućnost da će dodavanje "obične" materije biti dovoljno da destabilizuje portal.

Trenutna tehnologija nije dovoljna za povećanje ili stabilizaciju crvotočina, čak i ako se pronađu u bliskoj budućnosti. Međutim, naučnici nastavljaju da istražuju ovaj koncept kao metod svemirskog putovanja sa nadom da će se tehnologija na kraju pojaviti i da će na kraju moći da koriste crvotočine.

Na osnovu materijala sa Space.com

Putovanje kroz vrijeme pomoću crvotočina Koncept vremeplova, koji se koristi u mnogim naučnofantastičnim djelima, obično dočarava slike nevjerovatne naprave. Ali prema opštoj teoriji...
Možemo li biti sigurni da putnici kroz vrijeme neće promijeniti našu prošlost? Obično uzimamo zdravo za gotovo da je naša prošlost utvrđena i nepromjenjiva činjenica. Istorija je onakva kakva je pamtimo....