21:11 09/11/2018

👁 1 719

Teks ini adalah versi ketiga dari buku saya tentang lubang cacing dan. Saya mencoba membuatnya dapat dimengerti oleh pembaca seluas mungkin. Memahami materi tidak mengharuskan pembaca untuk Pendidikan luar biasa, ide-ide paling umum dari kursus sekolah menengah dan keingintahuan kognitif akan cukup. Teks tidak mengandung rumus dan tidak mengandung konsep yang kompleks. Untuk menyederhanakan pemahaman, saya mencoba, jika mungkin, menggunakan ilustrasi penjelasan. Versi ini telah dilengkapi dengan bagian dan ilustrasi baru. Koreksi, klarifikasi dan klarifikasi juga telah dilakukan terhadap teks tersebut. Jika ada bagian dari buku yang tampak membosankan atau tidak dapat dipahami oleh pembaca, maka saat membacanya dapat dilewati tanpa banyak merusak pemahaman.

Apa yang biasa disebut "Lubang Cacing" dalam astrofisika

PADA tahun-tahun terakhir dalam dana media massa ada banyak laporan tentang penemuan oleh para ilmuwan dari beberapa objek hipotetis yang disebut "lubang cacing". Selain itu, bahkan laporan yang tidak masuk akal tentang deteksi pengamatan objek semacam itu lolos. Saya bahkan membaca di media kuning tentang penggunaan praktis dari "lubang cacing" tertentu. Sayangnya, sebagian besar laporan ini sangat jauh dari kebenaran; apalagi, bahkan konsep "lubang cacing" seperti itu sering tidak ada hubungannya dengan apa yang biasa disebut "lubang cacing" dalam astrofisika.

Semua ini mendorong saya ke eksposisi teori "lubang cacing" yang populer (dan pada saat yang sama dapat diandalkan) dalam astrofisika. Tapi hal pertama yang pertama.

Pertama sedikit sejarah:

Teori "lubang cacing" yang berbasis ilmiah berasal dari astrofisika pada awal 1935, bersama dengan karya perintis Einstein dan Rosen. Tetapi dalam karya perintis itu, "lubang cacing" disebut oleh penulis sebagai "jembatan" antara berbagai bagian Semesta ( istilah bahasa inggris menjembatani). Untuk waktu yang lama, karya ini tidak menarik minat banyak astrofisikawan.

Tetapi pada tahun 90-an abad terakhir, minat pada benda-benda seperti itu mulai kembali. Pertama-tama, kembalinya minat dikaitkan dengan penemuan dalam kosmologi, tetapi mengapa dan apa hubungannya akan saya ceritakan nanti.

Istilah Inggris yang telah berakar untuk "lubang cacing" sejak tahun 90-an telah menjadi "lubang cacing", tetapi yang pertama kali mengusulkan istilah ini pada tahun 1957 adalah astrofisikawan Amerika Mizner dan Wheeler (ini adalah Wheeler yang sama yang dianggap sebagai "bapak" dari bom hidrogen Amerika). Dalam bahasa Rusia, "lubang cacing" diterjemahkan sebagai "lubang cacing". Istilah ini tidak disukai oleh banyak ahli astrofisika berbahasa Rusia, dan pada tahun 2004 diputuskan untuk memilih berbagai istilah yang diusulkan untuk objek tersebut. Di antara istilah yang diusulkan adalah seperti: "lubang cacing", "lubang cacing", "lubang cacing", "jembatan", "lubang cacing", "terowongan", dll. Pemungutan suara dihadiri oleh astrofisikawan berbahasa Rusia dengan publikasi ilmiah tentang topik ini (termasuk saya). Dari hasil voting ini, istilah “wormhole” menang, dan selanjutnya saya akan menulis istilah ini tanpa tanda kutip.

1. Jadi apa yang biasa disebut lubang cacing?

Dalam astrofisika, lubang cacing memiliki gambaran yang jelas definisi matematika, tetapi di sini (karena kerumitannya) saya tidak akan memberikannya, tetapi untuk pembaca yang tidak siap saya akan mencoba memberikan definisi dengan kata-kata sederhana.

Anda dapat memberikan definisi lubang cacing yang berbeda, tetapi sifat umum untuk semua definisi adalah bahwa lubang cacing harus menghubungkan dua wilayah ruang yang tidak melengkung. Persimpangan ini disebut lubang cacing, dan bagian tengahnya adalah leher lubang cacing. Ruang di dekat leher lubang cacing cukup melengkung. Konsep "tidak melengkung" atau "melengkung" di sini memerlukan penjelasan rinci. Tetapi saya tidak akan menjelaskannya sekarang, dan saya meminta pembaca untuk bersabar sampai bagian berikutnya, di mana saya akan menjelaskan esensi dari konsep-konsep ini.

Lubang cacing dapat menghubungkan dua alam semesta yang berbeda, atau alam semesta yang sama di bagian yang berbeda. PADA kasus terakhir jarak melalui lubang cacing (antara pintu masuknya) mungkin lebih pendek daripada jarak antara pintu masuk, diukur dari luar (meskipun ini tidak perlu sama sekali).

Berikut ini, saya akan menyebut kata “alam semesta” (dengan huruf kecil) sebagai bagian dari ruang-waktu, yang dibatasi oleh pintu masuk ke lubang cacing dan ke dalam lubang hitam, tetapi kata "Alam Semesta" (dengan huruf kapital) Saya akan memanggil seluruh ruang-waktu, tidak dibatasi oleh apa pun.

Sebenarnya, konsep waktu dan jarak dalam ruang-waktu melengkung tidak lagi nilai mutlak, yaitu seperti kita secara tidak sadar selalu terbiasa mempertimbangkannya. Tetapi saya memberikan konsep-konsep ini arti yang sepenuhnya fisik: kita sedang berbicara tentang waktu yang tepat yang diukur oleh seorang pengamat yang bebas bergerak (tanpa roket atau penggerak lainnya) dengan kecepatan hampir cahaya (biasanya disebut oleh para ahli teori sebagai pengamat ultrarelativistik).

Jelas, praktis tidak mungkin untuk membuat pengamat seperti itu secara teknis, tetapi bertindak dalam semangat Einstein, kita dapat membayangkan eksperimen pemikiran di mana pengamat membebani sebuah foton (atau partikel ultrarelativistik lainnya) dan bergerak di atasnya sepanjang lintasan terpendek (seperti Baron Munchausen di nukleus).

Di sini perlu diingat bahwa foton bergerak di sepanjang jalur terpendek menurut definisi, jalur seperti itu disebut dalam teori umum relativitas nol garis geodesik. Dalam ruang non-lengkung biasa, dua titik hanya dapat dihubungkan oleh satu garis geodesik nol. Dalam kasus lubang cacing yang menghubungkan pintu masuk di alam semesta yang sama, setidaknya ada dua jalur seperti itu untuk foton (dan keduanya terpendek, tetapi tidak sama), dengan salah satu jalur ini melewati lubang cacing dan jalur lainnya tidak.

Yah, sepertinya saya memberikan definisi yang disederhanakan untuk lubang cacing dengan sederhana kata-kata manusia(tanpa menggunakan matematika). Benar, perlu disebutkan bahwa lubang cacing yang dilalui cahaya dan materi lain di kedua arah disebut lubang cacing yang bisa dilewati (selanjutnya saya akan menyebutnya lubang cacing). Berdasarkan kata “layak”, muncul pertanyaan: apakah ada lubang cacing yang tidak bisa ditembus? Ya saya punya. Ini adalah objek yang secara lahiriah (di setiap pintu masuk), seolah-olah, adalah lubang hitam, tetapi di dalam lubang hitam seperti itu tidak ada singularitas (singularitas dalam fisika adalah kepadatan materi yang tak terbatas yang memecah dan menghancurkan materi lainnya. yang memasukinya). Selain itu, sifat singularitas wajib untuk lubang hitam biasa. Dan lubang hitam itu sendiri ditentukan oleh keberadaan permukaannya (bola), dari mana bahkan cahaya tidak dapat melarikan diri. Permukaan seperti itu disebut cakrawala lubang hitam (atau cakrawala peristiwa).

Jadi, materi bisa masuk ke dalam lubang cacing yang tidak bisa ditembus, tetapi tidak bisa lagi keluar darinya (sangat mirip dengan sifat lubang hitam). Selain itu, mungkin juga ada lubang cacing semi-passable, di mana materi atau cahaya hanya dapat melewati lubang cacing dalam satu arah, tetapi tidak dapat melewati yang lain.

2. Terowongan kelengkungan? Kelengkungan dari apa?

Sepintas, tampaknya sangat menarik untuk membuat terowongan lubang cacing dari ruang melengkung. Tetapi ketika Anda memikirkannya, Anda mulai sampai pada kesimpulan yang tidak masuk akal.
Jika Anda berada di terowongan ini, lalu dinding apa yang dapat mencegah Anda untuk keluar dari terowongan ini dalam arah melintang?

Dan terbuat dari apa dinding ini?

Bisakah ruang kosong mencegah kita melewatinya?
Atau tidak kosong?

Untuk memahami ini (saya bahkan tidak menyarankan untuk membayangkannya), mari kita pertimbangkan ruang yang tidak dilengkungkan oleh gravitasi. Biarkan pembaca mempertimbangkan bahwa ini adalah ruang yang biasa dia gunakan untuk berurusan, dan di mana dia tinggal. Berikut ini, saya akan menyebut ruang seperti itu datar.

Gambar 1. (gambar asli oleh penulis)
Representasi skematis dari kelengkungan ruang dua dimensi. Angka-angka tersebut menunjukkan tahapan transisi yang berurutan: dari tahap ruang tidak melengkung (1) ke tahap lubang cacing dua dimensi (7).

Mari kita ambil sebagai permulaan beberapa titik "O" di ruang ini dan menggambar lingkaran di sekitarnya - lihat gambar No. 1 pada Gambar 1. Biarkan titik ini dan lingkaran ini terletak pada suatu bidang di ruang datar kita. Seperti yang kita semua tahu dengan baik dari kursus sekolah matematika, rasio keliling lingkaran ini dengan jari-jarinya sama dengan 2π, di mana bilangan = 3.1415926535 .... Selain itu: rasio perubahan keliling dengan perubahan jari-jari yang sesuai juga akan menjadi 2π ( untuk singkatnya, kami hanya akan mengatakan RATIO).

Sekarang mari kita tempatkan suatu benda bermassa M di titik “O” kita. Jika kita percaya teori dan eksperimen Einstein (yang berulang kali dilakukan baik di Bumi maupun di tata surya), maka ruang-waktu di sekitar benda itu akan melengkung dan RASIO di atas akan kurang dari 2π. Selain itu, semakin kecil, semakin besar massa M - lihat gambar No. 2 - 4 pada Gambar 1. Ini adalah kelengkungan ruang! Tetapi tidak hanya ruang yang bengkok, waktu juga bengkok, tetapi lebih tepat dikatakan bahwa semua ruang-waktu bengkok, karena dalam teori relativitas, yang satu tidak bisa ada tanpa yang lain - tidak ada batas yang jelas di antara mereka.

Ke arah mana ia melengkung? - Anda bertanya.
Turun (di bawah pesawat) atau sebaliknya - naik?

Jawaban yang benar adalah bahwa kelengkungan akan sama untuk setiap bidang yang ditarik melalui titik "O", dan arahnya tidak ada hubungannya dengan itu. Sifat geometris ruang berubah sedemikian rupa sehingga rasio keliling dengan jari-jari juga berubah! Beberapa ilmuwan percaya bahwa kelengkungan ruang terjadi ke arah dimensi baru (keempat). Tetapi teori relativitas itu sendiri tidak membutuhkan dimensi tambahan, ia membutuhkan tiga dimensi spasial dan satu dimensi temporal. Biasanya, dimensi waktu diberi indeks nol, dan ruang-waktu dilambangkan sebagai 3 + 1.
Seberapa kuat lengkungan seperti itu?

Untuk lingkaran yang merupakan khatulistiwa kita, penurunan relatif RASIO akan menjadi 10-9, yaitu. untuk Bumi (panjang khatulistiwa) / (jari-jari Bumi) 2π (1 - 10-9)!!! Ini adalah tambahan kecil. Tetapi untuk lingkaran yang merupakan khatulistiwa, penurunan ini sudah sekitar 10-5, dan meskipun ini juga sangat kecil, instrumen modern dapat dengan mudah mengukur nilai ini.

Tetapi ada objek yang lebih eksotis di luar angkasa daripada hanya planet dan bintang. Misalnya pulsar, yaitu bintang neutron(terdiri dari neutron). Gravitasi pada permukaan pulsar sangat mengerikan, dan mereka kepadatan rata-rata materi sekitar 1014g/cm3 - materi yang sangat berat! Untuk pulsar, penurunan RATIO ini sudah sekitar 0,1!

Namun untuk black hole dan wormhole, penurunan RASIO ini mencapai satu kesatuan, yaitu. HUBUNGAN itu sendiri mencapai nol! Ini berarti bahwa ketika bergerak menuju pusat, keliling tidak berubah di dekat cakrawala atau leher. Area bola di sekitar lubang hitam atau lubang cacing juga tidak berubah. Sebenarnya, untuk objek seperti itu definisi biasa panjang tidak lagi cocok, tetapi tidak mengubah esensi. Selain itu, untuk lubang cacing simetris bola, situasinya tidak bergantung pada arah dari mana kita bergerak menuju pusat.

Bagaimana Anda bisa membayangkannya?

Jika kita mempertimbangkan lubang cacing, ini berarti bahwa kita telah mencapai bola dengan luas minimum Smin=4π rmin2 dengan radius tenggorokan rmin. Lingkup area minimum ini disebut leher lubang cacing. Dengan gerakan lebih lanjut ke arah yang sama, kami menemukan bahwa area bola mulai meningkat - ini berarti bahwa kami telah menyelinap melalui leher, pindah ke ruang lain dan sudah bergerak dari pusat.

Dan apa yang terjadi jika ukuran tubuh yang jatuh melebihi ukuran leher?

Untuk menjawab pertanyaan ini, mari kita beralih ke analogi dua dimensi - lihat Gambar 2.

Misalkan tubuh adalah sosok dua dimensi (pola yang dipotong dari kertas atau bahan lain), dan pola ini meluncur di atas permukaan corong (seperti yang kita miliki di bak mandi dengan air mengalir ke dalamnya). Selain itu, gambar kami meluncur ke arah mulut corong sehingga ditekan ke permukaan corong dengan seluruh permukaannya. Jelas, saat pola mendekati leher, kelengkungan permukaan corong meningkat, dan permukaan pola mulai berubah bentuk sesuai dengan bentuk corong di tempat ini menggambar. Gambar kami (meskipun kertas), seperti benda fisik lainnya, memiliki sifat elastis yang mencegah deformasi.

Pada saat yang sama, bahan gambar memiliki dampak fisik pada bahan dari mana corong dibuat. Kita dapat mengatakan bahwa baik corong dan pola bekerja dengan gaya elastis satu sama lain.

1. Gambar berubah bentuk sedemikian rupa sehingga akan tergelincir melalui corong, sementara gambar dapat runtuh (patah).
2. Pola dan corong tidak cukup berubah bentuk agar pola dapat lolos (ini membutuhkan pola yang cukup ukuran besar dan kekuatan). Kemudian gambar akan terjebak di corong dan menghalangi lehernya untuk benda lain.
3. Gambar (lebih tepatnya, bahan gambar) akan menghancurkan (mematahkan) bahan corong, mis. lubang cacing dua dimensi seperti itu akan dihancurkan.
4. Pola akan tergelincir melewati mulut corong (mungkin mengenai ujungnya). Tetapi ini hanya akan terjadi jika Anda belum mengarahkan gambar Anda secara akurat ke arah leher.

Empat opsi yang sama juga dimungkinkan untuk jatuhnya tiga dimensi tubuh fisik menjadi lubang cacing tiga dimensi. Jadi ilusi, pada contoh model mainan, saya mencoba menggambarkan lubang cacing dalam bentuk terowongan tanpa dinding.

Dalam kasus lubang cacing tiga dimensi (di ruang kita), gaya elastis bahan corong, yang dibahas di bagian sebelumnya, digantikan oleh gaya pasang surut gravitasi - ini adalah gaya yang sama yang menyebabkan pasang surut di Bumi di bawah tindakan dari dan .

Di lubang cacing dan lubang hitam, gaya pasang surut bisa mencapai nilai yang mengerikan. Mereka mampu menghancurkan dan menghancurkan benda atau materi apa pun, dan mendekati singularitas, kekuatan-kekuatan ini umumnya menjadi tak terbatas! Namun, kita dapat mengasumsikan model lubang cacing seperti itu di mana gaya pasang surut terbatas dan, dengan demikian, robot kita (atau bahkan seseorang) dapat melewati lubang cacing seperti itu tanpa merusaknya.

Gaya pasang surut, menurut klasifikasi Kip Thorne, terdiri dari tiga jenis:

1. Gaya tarik-kompresi pasang surut
2. Gaya pasang surut deformasi geser
3. Gaya pasang surut deformasi torsi

Gambar 3. (Angka diambil dari laporan Kip Thorne - pemenang nobel dalam Fisika 2017) Di sebelah kiri adalah ilustrasi aksi gaya pasang surut tegangan-kompresi. Di sebelah kanan adalah ilustrasi aksi gaya geser puntir pasang surut.

Meskipun 2 jenis terakhir dapat direduksi menjadi satu - lihat gambar 3.

4. Teori relativitas umum Einstein

Pada bagian ini, saya akan berbicara tentang lubang cacing dalam kerangka teori relativitas umum Einstein. Perbedaan dari wormhole dalam teori gravitasi lainnya, akan saya bahas di bagian selanjutnya.

Mengapa saya memulai pertimbangan saya dengan teori Einstein?

Sampai saat ini, teori relativitas Einstein adalah yang paling sederhana dan paling indah dari teori gravitasi yang tak terbantahkan: tidak ada satu eksperimen pun hingga saat ini yang menyangkalnya. Hasil dari semua eksperimen sangat cocok dengannya selama 100 tahun!!! Pada saat yang sama, teori relativitas secara matematis sangat kompleks.

Mengapa teori yang begitu rumit?

Karena semua teori konsisten lainnya ternyata lebih rumit ...

Gambar 4. (Gambar diambil dari buku karya A.D. Linde “Inflationary Cosmology”)
Di sebelah kiri - model Semesta multi-elemen inflasi yang kacau tanpa lubang cacing, di sebelah kanan - sama, tetapi dengan lubang cacing.

Saat ini, model "inflasi kacau" adalah dasar dari kosmologi modern. Model ini bekerja dalam kerangka teori Einstein dan mengasumsikan keberadaan (selain milik kita) dari alam semesta lain dalam jumlah tak terbatas yang muncul setelah “ dentuman Besar”, membentuk selama "ledakan" yang disebut "busa spatio-temporal". Saat-saat pertama selama dan setelah "ledakan" ini adalah dasar dari model "inflasi kacau".

Pada saat-saat ini, terowongan ruang-waktu primer (lubang cacing peninggalan) dapat muncul, yang mungkin bertahan setelah inflasi. Selanjutnya, lubang cacing peninggalan ini menghubungkan berbagai wilayah alam semesta kita dan alam semesta lainnya - lihat Gambar 4. Model ini diusulkan oleh rekan senegara kita Andrei Linde, yang sekarang menjadi profesor di Universitas Stanford. Model ini terbuka kesempatan unik studi tentang Semesta multi-elemen dan penemuan jenis objek baru - pintu masuk ke lubang cacing.

Kondisi apa yang diperlukan untuk keberadaan lubang cacing?

Studi tentang model lubang cacing menunjukkan bahwa materi eksotis diperlukan untuk keberadaannya yang stabil dalam kerangka teori relativitas. Terkadang materi seperti itu juga disebut materi hantu.

Untuk apa bahan ini?

Seperti yang saya tulis di atas, untuk keberadaan ruang lengkung, diperlukan gravitasi yang kuat. Dalam teori relativitas Einstein, gravitasi dan ruang-waktu lengkung tidak dapat dipisahkan satu sama lain. Tanpa materi terkonsentrasi yang cukup, ruang melengkung menjadi lurus dan energi dari proses ini terpancar hingga tak terhingga dalam bentuk gelombang gravitasi.
Tetapi hanya gravitasi yang kuat tidak cukup untuk keberadaan lubang cacing yang stabil - dengan cara ini Anda hanya bisa mendapatkan lubang hitam dan (sebagai konsekuensinya) cakrawala peristiwa.

Untuk mencegah pembentukan cakrawala peristiwa lubang hitam, materi hantu diperlukan. Biasanya materi eksotik atau phantom dipahami sebagai pelanggaran kondisi energi oleh materi tersebut. sudah konsep matematika, tapi jangan khawatir - saya akan menjelaskannya tanpa matematika. Seperti diketahui dari pelajaran fisika sekolah, masing-masing fisik tubuh yang kokoh ada kekuatan elastis yang menentang deformasi tubuh ini (saya menulis tentang ini di bagian sebelumnya). Dalam kasus materi arbitrer yang lebih umum (cair, gas, dll.), orang berbicara tentang tekanan intrinsik materi, atau lebih tepatnya, ketergantungan tekanan ini pada kerapatan materi.

Ketergantungan fisika ini disebut persamaan keadaan materi.
Jadi, agar kondisi energi materi dapat dilanggar, jumlah tekanan dan rapat energi harus negatif (kerapatan energi adalah rapat massa dikalikan dengan kuadrat kecepatan cahaya).

Apa artinya?

Pertama, jika kita menganggap massa positif, maka tekanan materi hantu tersebut pasti negatif. Dan kedua, modulus tekanan materi phantom harus cukup besar untuk memberikan nilai negatif secara total dengan densitas energi.

Ada versi yang lebih eksotis dari materi hantu: ketika kita segera mempertimbangkan kepadatan massa negatif dan kemudian tekanan tidak memainkan peran mendasar, tetapi lebih pada nanti.

Dan yang lebih mengejutkan adalah fakta bahwa dalam teori relativitas, kerapatan materi (energi) bergantung pada kerangka acuan yang kita pertimbangkan. Untuk materi hantu, ini mengarah pada fakta bahwa kerangka acuan seperti itu selalu ada (bergerak relatif terhadap sistem laboratorium hampir pada kecepatan cahaya), di mana kepadatan materi hantu menjadi negatif. Karena alasan ini, tidak ada perbedaan mendasar untuk materi hantu: kerapatannya positif atau negatif.

Apakah hal seperti itu bahkan ada?

Dan kemudian saatnya untuk mengingat penemuan energi gelap dalam kosmologi (jangan bingung dengan konsep "materi gelap" - ini adalah zat yang sama sekali berbeda). Energi gelap ditemukan pada tahun 90-an abad terakhir, dan itu diperlukan untuk menjelaskan percepatan ekspansi alam semesta yang teramati. Ya, ya - alam semesta tidak hanya mengembang, tetapi mengembang dengan percepatan.

7. Bagaimana lubang cacing bisa terbentuk di alam semesta

Semua teori metrik gravitasi (dan teori Einstein di antaranya) menegaskan prinsip kekekalan topologi. Artinya jika wormhole memiliki satu topologi, maka lama kelamaan tidak akan bisa memiliki topologi yang lain. Ini juga berarti bahwa jika suatu ruang tidak memiliki topologi torus, maka objek dengan topologi torus tidak dapat muncul di ruang yang sama.

Oleh karena itu, ringhole (lubang cacing dengan topologi torus) tidak dapat muncul di Alam Semesta yang mengembang dan tidak dapat menghilang! Itu. jika selama "big bang" topologi dilanggar (proses "big bang" mungkin tidak dijelaskan oleh teori metrik - misalnya, teori Einstein), maka pada saat-saat pertama ledakan, dalam "spatio-temporal" busa” (saya menulis tentang itu di atas) lubang cincin, yang kemudian dapat berubah menjadi lubang cacing yang tidak dapat ditembus dengan topologi torus yang sama, tetapi mereka tidak dapat lagi hilang sepenuhnya - itulah mengapa mereka disebut lubang cacing peninggalan.

Tetapi lubang cacing dengan topologi bola dalam teori Einstein dapat muncul dan menghilang (walaupun dalam bahasa topologi yang ketat itu tidak akan menjadi topologi bola yang sama seperti lubang cacing yang menghubungkan alam semesta yang berbeda, tetapi saya tidak akan menyelidiki hutan matematika ini di sini) . Bagaimana pembentukan lubang cacing dengan topologi bola dapat diilustrasikan lagi dengan contoh analogi dua dimensi - lihat gambar No. 5 - 7 pada Gambar 1. Lubang cacing dua dimensi tersebut dapat "mengembang" seperti bola karet anak-anak di setiap titik dari "alam semesta" karet datar. Pada saat yang sama, dalam proses "inflasi" seperti itu, topologi tidak dilanggar di mana pun - tidak ada diskontinuitas di mana pun. Dalam ruang tiga dimensi (bola tiga dimensi), semuanya terjadi dengan analogi - seperti yang saya katakan di atas.

8. Apakah mungkin membuat mesin waktu dari lubang cacing?

Di antara karya sastra, Anda dapat menemukan banyak novel berbeda tentang mesin waktu. Sayangnya, kebanyakan dari mereka adalah mitos yang tidak ada hubungannya dengan apa yang biasa disebut MESIN WAKTU dalam fisika. Jadi dalam fisika, merupakan kebiasaan untuk menyebut garis dunia tertutup dari benda-benda material di bawah mesin waktu. Di bawah garis dunia, yang kami maksud adalah lintasan tubuh, yang digambar bukan di ruang, tetapi di ruang-waktu!

Selain itu, panjang garis-garis ini harus memiliki dimensi makroskopik. Persyaratan terakhir adalah karena fakta bahwa fisika kuantum(dalam mikrokosmos) garis partikel dunia tertutup adalah bisnis seperti biasa. Tapi dunia kuantum adalah masalah yang sama sekali berbeda. Di dalamnya, misalnya, ada kuantum efek terowongan, yang memungkinkan mikropartikel melewati penghalang potensial (melalui dinding buram). Ingat pahlawan Ivanushka (diperankan oleh Alexander Abdulov) dalam film Wizards, di mana ia menembus tembok? Sebuah dongeng, tentu saja, tetapi dengan murni poin ilmiah dari pandangan, kemungkinan melewati dinding (penerowongan kuantum) juga hadir dalam tubuh makroskopik besar.

Tetapi jika kita menghitung probabilitas ini, ternyata sangat kecil sehingga jumlah upaya yang diperlukan (yang sama dengan satu dibagi dengan probabilitas yang sedikit ini) yang diperlukan untuk penerowongan kuantum yang sukses hampir tak terhingga. Lebih khusus lagi, jumlah upaya semacam itu harus melebihi jumlah semua partikel elementer di Semesta!

Itu hampir sama dengan mencoba membuat mesin waktu dari loop kuantum - hampir tidak bisa dipercaya.

Tapi kita masih kembali ke masalah membuat mesin waktu menggunakan lubang cacing. Untuk ini (seperti yang saya katakan) kita membutuhkan garis dunia tertutup. Omong-omong, garis seperti itu ada di dalam lubang hitam yang berputar. Omong-omong, mereka juga ada di beberapa model Semesta yang berputar (solusi Godel).

Tetapi agar garis seperti itu muncul di dalam lubang cacing, dua kondisi harus dipenuhi:

Pertama, lubang cacing harus berupa lubang cincin, mis. bersatu daerah yang berbeda alam semesta yang sama.

Dan kedua, lubang cacing ini harus berputar cukup cepat (ke arah yang benar).

Ungkapan "cukup cepat" di sini berarti bahwa kecepatan materi di dalamnya harus mendekati kecepatan cahaya.

Dan hanya itu? – Anda bertanya, bisakah kita melakukan perjalanan ke masa lalu dan kembali? Fisikawan saat ini tidak dapat menjawab pertanyaan ini secara matematis-benar. Faktanya adalah bahwa model matematika, yang perlu dihitung, sangat kompleks sehingga tidak mungkin untuk membangun solusi analitik. Selain itu: saat ini tidak ada solusi analitis tunggal untuk lubang cincin - hanya ada perkiraan perhitungan numerik yang dibuat di komputer.

Secara pribadi, pendapat saya adalah bahwa bahkan jika mungkin untuk mendapatkan garis dunia tertutup, itu akan dihancurkan oleh materi (yang akan bergerak di sepanjang lingkaran ini) bahkan sebelum lingkaran itu ditutup. Itu. mesin waktu tidak mungkin, kalau tidak kita bisa kembali ke masa lalu dan, misalnya, membunuh nenek kita di sana bahkan sebelum anak-anaknya lahir - kontradiksi yang jelas dalam logika. Itu. adalah mungkin untuk mendapatkan hanya putaran waktu yang tidak dapat mempengaruhi masa lalu kita. Untuk alasan logis yang sama, kita tidak dapat melihat ke masa depan sambil tetap berada di masa sekarang. Di masa depan, Anda hanya dapat diangkut seluruhnya dan tidak mungkin untuk kembali darinya jika kita sudah masuk ke dalamnya. Jika tidak, hubungan sebab akibat antara peristiwa akan dilanggar (dan menurut saya ini tidak mungkin).

9. Lubang cacing dan gerakan abadi

Faktanya, lubang cacing itu sendiri hubungan langsung mereka tidak memiliki mesin gerak abadi, tetapi dengan bantuan materi hantu (yang diperlukan untuk keberadaan stasioner lubang cacing), pada prinsipnya, dimungkinkan untuk membuat apa yang disebut mesin gerak abadi jenis ketiga.

Saya ingat salah satu properti luar biasa materi hantu (lihat di atas): selalu ada kerangka acuan seperti itu (bergerak relatif terhadap kerangka laboratorium hampir dengan kecepatan cahaya), di mana kerapatan materi hantu menjadi negatif. Bayangkan sebuah benda dengan massa negatif (terbuat dari materi hantu). Menurut hukum gravitasi tubuh ini akan tertarik ke tubuh biasa dengan massa positif. Sebaliknya, benda biasa harus menolak benda bermassa negatif. Jika modulus massa benda-benda tersebut sama, maka benda-benda tersebut akan saling “mengejar” hingga tak terhingga.

Pada efek inilah prinsip operasi (murni teoretis) didasarkan. mesin gerak abadi jenis ketiga. Namun, kemungkinan mengekstraksi energi (untuk kebutuhan ekonomi Nasional) dari prinsip ini belum terbukti secara matematis atau fisik sampai saat ini (walaupun upaya tersebut telah berulang kali dilakukan).
Selain itu, para ilmuwan tidak dan tidak percaya pada kemungkinan menciptakan mesin gerak abadi, dan ini adalah argumen utama yang menentang keberadaan materi hantu dan lubang cacing ... Secara pribadi, saya juga tidak percaya pada kemungkinan menciptakan mesin gerak abadi, tetapi saya mengakui kemungkinan keberadaan beberapa jenis materi hantu di alam.

10. Koneksi antara lubang cacing dan lubang hitam

Seperti yang saya tulis di atas, lubang cacing peninggalan pertama yang bisa terbentuk di alam semesta setelah "big bang" akhirnya bisa menjadi tidak bisa dilewati. Itu. melewati mereka tidak mungkin. Dalam bahasa matematika, ini berarti cakrawala yang menjebak muncul di lubang cacing, kadang-kadang juga disebut cakrawala visibilitas seperti ruang angkasa. Bahkan cahaya tidak bisa keluar dari bawah cakrawala perangkap, dan materi lain tidak bisa lebih dari itu.

Anda bertanya: "apa, cakrawala berbeda?". Ya, ada beberapa jenis cakrawala dalam teori gravitasi, dan ketika mereka mengatakan bahwa lubang hitam memiliki cakrawala, itu biasanya berarti cakrawala peristiwa.

Saya akan mengatakan lebih banyak: lubang cacing juga harus memiliki cakrawala, cakrawala ini disebut cakrawala visibilitas, dan ada juga beberapa jenis cakrawala seperti itu. Tapi saya tidak akan membahas itu di sini.

Jadi, jika lubang cacing tidak dapat dilewati, maka secara lahiriah hampir tidak mungkin untuk membedakannya dari lubang hitam. Satu-satunya tanda lubang cacing seperti itu hanya bisa menjadi medan magnet monopole (walaupun lubang cacing mungkin tidak memilikinya sama sekali).

Ungkapan "bidang monopoli" berarti bahwa bidang tersebut langsung keluar dari lubang cacing dalam satu arah, yaitu. lapangan keluar dari lubang cacing dari semua sisi (seperti jarum landak), atau masuk dari semua sisi - lihat Gambar 6.

Lubang hitam memiliki monopoli Medan gaya dilarang oleh apa yang disebut teorema "No-Hair Black Hole".

Untuk medan monopol listrik, sifat ini biasanya berarti bahwa di dalam permukaan di mana medan masuk (atau keluar) terdapat muatan listrik. Tetapi muatan magnet belum ditemukan di alam, sehingga jika medan memasuki lubang cacing di salah satu pintu masuk, maka ia harus meninggalkannya di pintu masuk lubang cacing lainnya (atau sebaliknya). Dengan demikian, dimungkinkan untuk menerapkan konsep yang menarik dalam fisika teoretis, konsep ini disebut "muatan tanpa muatan".

Ini berarti bahwa lubang cacing magnet di setiap pintu masuknya akan terlihat seperti muatan magnet, tetapi muatan di pintu masuknya berlawanan (+ dan -) dan oleh karena itu muatan total pintu masuk lubang cacing nol. Faktanya, seharusnya tidak ada muatan magnet, hanya medan magnet luar yang berperilaku seperti itu - lihat Gambar 6.

Lubang cacing yang dapat dilalui memiliki ciri khasnya sendiri yang membedakannya dari lubang hitam, dan saya akan menulis tentang ini di bagian selanjutnya.
Jika lubang cacing itu tidak bisa dilewati, maka dengan bantuan materi hantu itu bisa dibuat bisa dilewati. Yaitu, jika kita "mengairi" lubang cacing yang tidak dapat dilewati dengan materi hantu dari salah satu pintu masuknya, maka lubang itu akan dapat dilewati dari sisi pintu masuk yang berlawanan, dan sebaliknya. Benar, dalam hal ini, pertanyaan muncul dan tetap ada: bagaimana seorang musafir (yang ingin melewati lubang cacing yang tidak dapat ditembus) memberi tahu asistennya di pintu masuk lubang cacing di seberangnya (tertutup darinya oleh cakrawala) bahwa dia ( traveler) sudah di dekat pintu masuknya dan saatnya untuk mulai “mengairi” pintu masuk yang berlawanan dengan phantom matter, sehingga lubang cacing menjadi semi-passable ke arah yang dibutuhkan traveler.

Jadi, agar lubang cacing yang tidak dapat ditembus menjadi benar-benar dapat dilewati, lubang itu harus "diairi" dengan materi hantu dari kedua pintu masuknya secara bersamaan. Selain itu, harus ada jumlah materi hantu yang cukup, yang mana bukan pertanyaan mudah, jawabannya hanya dapat diberikan dengan perhitungan numerik yang tepat untuk model tertentu (model seperti itu telah dihitung sebelumnya di publikasi ilmiah). Dalam astrofisika, bahkan ada ungkapan bahwa materi hantu begitu mengerikan sehingga bahkan melarutkan lubang hitam! Benar, demi keadilan, perlu dikatakan bahwa lubang hitam, yang telah larut, belum tentu membentuk lubang cacing.

Materi biasa dalam jumlah yang cukup, sebaliknya, "mengunci" lubang cacing, mis. membuatnya tidak bisa dilewati. Dengan demikian, kita dapat mengatakan bahwa dalam pengertian ini, transformasi timbal balik dari lubang hitam dan lubang cacing adalah mungkin.

11. Lubang hitam dan putih sebagai semacam lubang cacing

Saya kira sampai sekarang pembaca telah mendapat kesan bahwa lubang hitam adalah objek yang darinya tidak ada yang bisa keluar (termasuk bahkan cahaya). Ini bukan pernyataan yang sepenuhnya benar.

Faktanya adalah bahwa di hampir semua lubang hitam, singularitas menolak materi (dan cahaya) ketika ia terbang terlalu dekat dengannya (sudah di bawah cakrawala lubang hitam). Pengecualian untuk fenomena ini hanya bisa disebut lubang hitam Schwarzschild, yaitu. yang tidak berputar dan tidak bermuatan listrik. Tetapi untuk pembentukan lubang hitam Schwarzschild seperti itu, materi generatifnya membutuhkan kondisi awal seperti itu, yang ukurannya nol pada himpunan semua kemungkinan kondisi awal!

Dengan kata lain, selama pembentukan lubang hitam apa pun, ia pasti akan memiliki rotasi (meskipun sangat kecil) dan pasti akan ada muatan listrik (meskipun itu dasar), yaitu. lubang hitam tidak akan menjadi Schwarzschild. Berikut ini, saya akan menyebut lubang hitam seperti itu nyata. Lubang hitam nyata memiliki klasifikasinya sendiri: Kerr (untuk lubang hitam yang berputar), Reisner-Nordström (untuk lubang hitam bermuatan) dan Kerr-Newman (untuk lubang hitam yang berputar dan bermuatan).

Apa yang akan terjadi pada partikel yang ditolak oleh singularitas di dalam lubang hitam nyata?

Partikel tidak akan bisa lagi terbang kembali - ini akan bertentangan dengan hukum fisika di lubang hitam, karena partikel telah jatuh di bawah cakrawala peristiwa. Namun ternyata topologi di dalam black hole ternyata tidak sepele (rumit). Ini mengarah pada fakta bahwa setelah jatuh di bawah cakrawala lubang hitam, semua materi, partikel, cahaya dikeluarkan oleh singularitas ke alam semesta lain.

Di alam semesta tempat semua ini terbang keluar ada lubang putih - materi (partikel, cahaya) terbang keluar darinya. Tapi semua keajaiban tidak berakhir di situ... Faktanya adalah bahwa di tempat yang sama di ruang di mana lubang putih ini ada (di alam semesta lain), ada juga lubang hitam.

Materi yang telah jatuh ke dalam lubang hitam itu (di alam semesta lain) mengalami proses serupa dan terbang keluar ke alam semesta berikutnya. Dan seterusnya... Apalagi perpindahan dari satu alam semesta ke alam semesta lainnya selalu mungkin hanya dalam satu arah: dari masa lalu ke masa depan (dalam ruang-waktu). Arah ini dihubungkan dengan hubungan sebab akibat antara peristiwa-peristiwa dalam ruang-waktu manapun. Berdasarkan atas kewajaran dan para ilmuwan logika menyarankan bahwa kausalitas tidak boleh dipatahkan.

Pembaca mungkin memiliki pertanyaan logis: akankah ada lubang putih di alam semesta kita - di mana sudah ada lubang hitam, dan di mana materi bisa terbang ke kita dari alam semesta sebelumnya? Untuk spesialis topologi lubang hitam, ini adalah pertanyaan yang sulit dan jawabannya adalah "tidak selalu". Tetapi, pada prinsipnya, situasi seperti itu mungkin terjadi (ketika lubang hitam di alam semesta kita juga merupakan lubang putih dari yang lain - alam semesta sebelumnya). Sayangnya, kita belum bisa menjawab pertanyaan - situasi mana yang lebih mungkin (apakah lubang hitam di alam semesta kita sekaligus lubang putih dari alam semesta sebelumnya atau bukan).

Jadi benda-benda seperti itu - lubang hitam dan putih memiliki nama lain: "lubang cacing dinamis." Mereka disebut dinamis karena mereka selalu memiliki wilayah di bawah cakrawala lubang hitam (wilayah ini disebut wilayah-T) di mana tidak mungkin untuk membuat kerangka acuan yang kaku, dan di mana semua partikel atau materi akan berada di istirahat. Di wilayah-T, materi tidak hanya bergerak sepanjang waktu - ia bergerak sepanjang waktu dengan kecepatan yang berubah-ubah.

Namun antara singularitas dan daerah-T pada lubang hitam nyata selalu ada ruang dengan daerah biasa, daerah ini disebut daerah-R. Secara khusus, ruang di luar lubang hitam juga memiliki sifat wilayah-R. Jadi tolakan materi dari singularitas terjadi tepat di daerah-R bagian dalam.

Gambar 7. (Penulis mengambil diagram Carter-Penrose untuk lubang hitam Reisner-Nordström sebagai dasar untuk gambar) Gambar di sebelah kiri secara skematis menunjukkan ruang dengan topologi non-sepele (kompleks) dari Reisner-Nordström hitam -dan-lubang putih (diagram Carter-Penrose). Lintasan partikel melalui lubang hitam dan putih ini ditunjukkan di sebelah kanan: di luar lingkaran hitam adalah wilayah-R terluar, di antara lingkaran hijau dan hitam adalah wilayah-T, di bawah lingkaran hijau adalah wilayah-R dalam dan singularitas.

Karena alasan ini, tidak mungkin menghitung dan membangun lintasan tunggal untuk partikel yang melintasi lubang hitam-putih di kedua alam semesta sekaligus. Untuk konstruksi seperti itu, perlu untuk membagi lintasan yang diinginkan menjadi dua bagian dan "menjahit" bagian-bagian ini bersama-sama di wilayah-R bagian dalam (hanya di sana dimungkinkan untuk melakukan ini) - lihat Gambar 7.

Seperti yang saya tulis sebelumnya, gaya pasang surut dapat merobek materi sebelum mencapai alam semesta lain. Selain itu, di dalam lubang hitam-putih, gaya pasang surut maksimum dicapai pada titik radius minimum (di wilayah R bagian dalam). Semakin dekat lubang hitam yang sebenarnya dalam propertinya dengan lubang hitam Schwarzschild, semakin besar gaya maksimumnya, dan semakin kecil peluang materi untuk mengatasi lubang hitam-putih tanpa kehancuran.

Sifat-sifat lubang hitam nyata ini ditentukan oleh ukuran putarannya (ini adalah momentum sudutnya dibagi dengan kuadrat massanya) dan ukuran muatannya (ini adalah muatannya dibagi dengan massanya). Masing-masing sifat ini (ukuran ini) tidak boleh lebih besar dari satu untuk lubang hitam nyata. Oleh karena itu, semakin banyak langkah-langkah ini untuk bersatu, semakin sedikit gaya pasang surut di lubang hitam seperti itu secara maksimum, dan semakin banyak peluang materi (atau seseorang) untuk mengatasi lubang hitam dan putih seperti itu tanpa kehancuran. Selain itu, meskipun terdengar paradoks, semakin berat lubang hitam yang sebenarnya, semakin sedikit gaya pasang surut yang maksimal!

Ini karena gaya pasang surut bukan hanya gaya gravitasi, tetapi gradien gaya gravitasi (yaitu, laju perubahan gaya gravitasi). Oleh karena itu, semakin besar lubang hitam, semakin lambat perubahan gaya gravitasi di dalamnya (meskipun faktanya gaya gravitasi itu sendiri bisa sangat besar). Oleh karena itu gradien gaya gravitasi (yaitu gaya pasang surut) akan lebih kecil di lubang hitam yang lebih besar.

Misalnya, untuk lubang hitam dengan massa beberapa juta massa matahari (ada lubang hitam dengan massa 4,3 juta massa matahari di pusat galaksi kita), gaya pasang surut di cakrawala cukup kecil untuk seseorang. untuk terbang ke sana dan, pada saat yang sama, tidak ada yang tidak akan terasa pada saat berlalunya cakrawala. Dan di Semesta ada juga lubang hitam yang jauh lebih berat - dengan massa beberapa miliar massa matahari (seperti, misalnya, dalam quasar M87) ... Saya akan menjelaskan bahwa inti aktif (bercahaya terang) dari galaksi jauh disebut quasar .

Karena, seperti yang saya tulis, materi atau cahaya masih dapat terbang dari satu alam semesta ke alam semesta lain tanpa kehancuran melalui lubang hitam putih, maka objek-objek seperti itu dapat dengan tepat disebut jenis lubang cacing lain tanpa materi hantu. Terlebih lagi, keberadaan varietas ini di Semesta - lubang cacing dinamis - dapat dianggap terbukti secara praktis!

Video asli oleh penulis (dari publikasinya) yang mengilustrasikan bola debu yang jatuh secara radial dan bebas ke dalam lubang hitam dan putih (semua partikel debu pada bola bersinar dalam lampu hijau monokrom). Jari-jari cakrawala Cauchy dari lubang Reisner-Nordström hitam-putih ini 2 kali lebih kecil dari jari-jari cakrawala luar. Pengamat juga jatuh bebas dan secara radial (mengikuti bola ini), tetapi dari jarak yang agak lebih jauh.

Dalam hal ini, awalnya foton hijau dari partikel debu bola mencapai pengamat dengan pergeseran gravitasi merah (dan kemudian dengan ungu). Jika pengamat tetap tidak bergerak relatif terhadap lubang hitam-putih, maka setelah melintasi cakrawala visibilitas oleh bola, pergeseran merah foton bagi pengamat akan menjadi tak terbatas dan dia tidak akan bisa lagi mengamati bola berdebu ini. Tetapi karena jatuh bebas pengamat, ia dapat melihat bola sepanjang waktu (jika Anda tidak memperhitungkan pergeseran merah foton yang kuat) - termasuk. dan saat-saat ketika bola melintasi kedua cakrawala, dan sementara pengamat sendiri melintasi cakrawala ini, dan bahkan setelah bola melewati leher lubang cacing dinamis ini (lubang hitam-putih) — dan keluarnya partikel debu ke alam semesta lain .

Di bawah ini adalah skala radius pengamat (ditandai dengan tanda kuning), titik kulit debu yang paling dekat dengan pengamat (ditandai dengan tanda hijau), titik kulit debu yang terjauh dari pengamat dari mana foton berasal. ke pengamat (ditandai dengan tanda putih tipis), serta lokasi cakrawala lubang hitam(label merah), Cauchy horizon (label biru), dan titik tenggorokan (label ungu).

12.Multiverse

Konsep Multiverse biasanya diidentikkan dengan topologi non-trivial dari ruang di sekitar kita. Selain itu, berbeda dengan konsep "multisemesta" dalam fisika kuantum, yang mereka maksudkan adalah skala ruang yang agak besar di mana efek kuantum dapat diabaikan sepenuhnya. Apa itu topologi nontrivial? Mari saya jelaskan ini dengan contoh-contoh sederhana. Bayangkan dua benda yang dibentuk dari plastisin: cangkir biasa dengan pegangan dan piring untuk cangkir ini.

Tanpa pecahnya plastisin dan tanpa permukaan perekatan, tetapi hanya dengan deformasi plastis dari plastisin, piring dapat diubah menjadi bola, tetapi tidak dapat diubah menjadi cangkir atau bagel. Untuk cangkir, berlaku sebaliknya: karena pegangannya, cangkir tidak dapat diubah menjadi piring atau bola, tetapi dapat diubah menjadi bagel. Ini properti Umum piring dan bola sesuai dengan topologi umum mereka - topologi bola, dan sifat umum topologi cangkir dan donat - torus.

Jadi, topologi bola (piring dan bola) dianggap sepele, dan topologi torus (cangkir dan bagel) yang lebih kompleks dianggap tidak sepele, meskipun ada yang lain, bahkan lebih jenis kompleks topologi non-sepele - tidak hanya topologi torus. Semesta di sekitar kita terdiri dari setidaknya tiga spasial (panjang, lebar, tinggi) dan satu dimensi waktu, dan konsep topologi jelas ditransfer ke dunia kita.

Jadi, jika dua alam semesta yang berbeda dengan topologi bola dihubungkan satu sama lain hanya oleh satu lubang cacing (halter), maka alam semesta yang dihasilkan juga akan memiliki topologi sepele bola. Tetapi jika dua bagian berbeda dari alam semesta yang sama dihubungkan oleh lubang cacing (berat), maka alam semesta seperti itu akan memiliki topologi torus non-sepele.

Jika dua alam semesta yang berbeda dengan topologi bola dihubungkan oleh dua atau lebih lubang cacing, maka alam semesta yang dihasilkan akan memiliki topologi non-trivial. Sebuah sistem alam semesta yang saling terhubung oleh beberapa lubang cacing juga akan memiliki topologi non-trivial jika setidaknya ada satu garis tertutup yang tidak dapat dikontrakkan ke satu titik oleh deformasi halus apa pun.

Terlepas dari semua daya tariknya, lubang cacing memiliki dua kelemahan signifikan: mereka tidak stabil dan keberadaannya membutuhkan keberadaan materi eksotis (atau hantu). Dan jika stabilitasnya masih dapat diwujudkan secara artifisial, maka banyak ilmuwan tidak percaya pada kemungkinan keberadaan materi hantu. Berdasarkan hal di atas, tampaknya tanpa lubang cacing, keberadaan Multiverse tidak mungkin. Tapi ternyata tidak demikian: keberadaan lubang hitam yang sebenarnya sudah cukup untuk keberadaan Multiverse.

Seperti yang saya katakan, di dalam semua lubang hitam ada singularitas - ini adalah wilayah di mana kepadatan energi dan materi mencapai nilai tak terbatas. Di hampir semua lubang hitam, singularitas menolak materi (dan cahaya) ketika terlalu dekat dengannya (sudah di bawah cakrawala lubang hitam).

Pengecualian untuk fenomena ini hanya bisa disebut lubang hitam Schwarzschild, yaitu lubang yang tidak berputar sama sekali dan tidak memiliki muatan listrik. Lubang hitam Schwarzschild memiliki topologi yang sepele. Tetapi untuk pembentukan lubang hitam Schwarzschild seperti itu, untuk materi pembangkitnya, diperlukan kondisi awal seperti itu, yang ukurannya nol pada himpunan semua kondisi awal yang mungkin!

Dengan kata lain, selama pembentukan lubang hitam apa pun, pasti akan ada rotasi (walaupun sangat kecil) dan pasti akan ada muatan listrik (walaupun itu elementer), yaitu, lubang hitam tidak akan menjadi Schwarzschild. Saya menyebut lubang hitam seperti itu nyata.

Untuk lubang hitam Schwarzschild, singularitas terletak di dalam bola pusat, yang memiliki area yang sangat kecil. Sebuah lubang hitam nyata memiliki singularitas pada cincin yang terletak di bidang ekuator di bawah kedua cakrawala lubang hitam. Perlu ditambahkan di sini bahwa, tidak seperti lubang hitam Schwarzschild, lubang hitam nyata tidak hanya memiliki satu, tetapi dua cakrawala. Selain itu, di antara cakrawala ini, tanda-tanda matematis ruang dan waktu berubah tempat (walaupun ini tidak berarti sama sekali bahwa ruang dan waktu itu sendiri berubah tempat, seperti yang diyakini beberapa ilmuwan).

Apa yang akan terjadi pada partikel yang ditolak oleh singularitas di dalam lubang hitam nyata (sudah di bawah cakrawala dalamnya)? Partikel tidak akan bisa lagi terbang kembali: ini akan bertentangan dengan hukum fisika dan kausalitas dalam lubang hitam, karena partikel telah jatuh di bawah cakrawala peristiwa. Ini mengarah pada fakta bahwa setelah jatuh di bawah cakrawala bagian dalam lubang hitam nyata, materi, partikel, cahaya apa pun dikeluarkan oleh singularitas ke alam semesta lain.

Ini karena, tidak seperti lubang hitam Schwarzschild, topologi di dalam lubang hitam nyata ternyata tidak sepele. Bukankah itu luar biasa? Bahkan rotasi kecil lubang hitam menyebabkan perubahan radikal pada sifat topologinya! Di alam semesta itu, di mana materi kemudian terbang keluar, ada lubang putih - semuanya terbang keluar darinya. Tapi semua keajaiban tidak berakhir di sana... Faktanya adalah bahwa di tempat yang sama di ruang di mana lubang putih ini ada, di alam semesta lain, ada juga lubang hitam. Materi yang jatuh ke lubang hitam di alam semesta lain mengalami proses serupa dan terbang keluar ke alam semesta berikutnya, dan seterusnya.

Selain itu, pergerakan dari satu alam semesta ke alam semesta lainnya selalu mungkin hanya dalam satu arah - dari masa lalu ke masa depan (dalam ruang-waktu). Arah ini dihubungkan dengan hubungan sebab akibat antara peristiwa-peristiwa dalam ruang-waktu manapun. Berdasarkan akal sehat dan logika, para ilmuwan menyarankan bahwa hubungan sebab akibat tidak boleh dilanggar. Objek seperti itu biasanya disebut lubang hitam-putih (dalam pengertian ini, lubang cacing bisa disebut lubang putih-putih). Ini adalah Multiverse, yang ada karena keberadaan lubang hitam yang nyata, dan keberadaan lubang cacing dan materi hantu tidak diperlukan untuk keberadaannya.

Saya berasumsi bahwa bagi sebagian besar pembaca akan sulit membayangkan bahwa di wilayah ruang yang sama (dalam lingkup yang sama, yang memiliki jari-jari cakrawala lubang hitam) akan ada dua objek yang berbeda secara mendasar: lubang hitam dan lubang putih. Tapi secara matematis ini terbukti cukup ketat.

Saya mengajak pembaca untuk membayangkan sebuah model sederhana: masuk (dan keluar) sebuah gedung dengan pintu putar. Pintu ini hanya bisa berputar ke satu arah. Di dalam gedung, pintu masuk dan keluar di dekat pintu ini dipisahkan oleh pintu putar yang memungkinkan pengunjung untuk lewat hanya satu arah (pintu masuk atau keluar), dan tidak ada pintu putar di luar gedung. Bayangkan bahwa di dalam gedung pintu putar ini membagi seluruh bangunan menjadi 2 bagian: alam semesta No. 1 untuk meninggalkan gedung dan alam semesta No. 3 untuk memasukinya, dan di luar gedung ada alam semesta No. 2 - yang di dalamnya Anda dan saya hidup. Di dalam gedung, pintu putar juga memungkinkan pergerakan hanya ke arah dari #1 ke #3. Model sederhana seperti itu dengan baik menggambarkan aksi lubang hitam dan putih dan menjelaskan bahwa di luar gedung, pengunjung yang masuk dan keluar dapat saling bertabrakan, tetapi di dalam gedung tidak dapat karena gerakan searah (begitu juga partikel materi di dalamnya). alam semesta yang sesuai).

Faktanya, fenomena yang menyertai materi selama pelepasan seperti itu ke alam semesta lain cukup proses yang kompleks. Gaya pasang surut gravitasi, yang saya tulis di atas, mulai memainkan peran utama di dalamnya. Namun, jika materi yang masuk ke dalam lubang hitam tidak mencapai singularitas, maka gaya pasang surut yang bekerja padanya selalu terbatas dan, dengan demikian, pada dasarnya mungkin bagi robot (atau bahkan manusia) untuk melewati lubang hitam seperti itu. -dan-lubang putih tanpa membahayakan dia. Selain itu, semakin besar dan masif lubang hitam, semakin sedikit gaya pasang surut yang maksimal ...

Pembaca mungkin memiliki pertanyaan logis: akankah ada lubang putih di alam semesta kita di mana sudah ada lubang hitam, dan di mana materi bisa terbang keluar dari alam semesta sebelumnya? Untuk spesialis topologi lubang hitam, ini adalah pertanyaan yang sulit, dan jawabannya adalah: "Tidak selalu." Tetapi, pada prinsipnya, situasi seperti itu mungkin terjadi - ketika lubang hitam di Alam Semesta kita juga merupakan lubang putih dari alam semesta lain sebelumnya. Jawab pertanyaan "Situasi mana yang lebih mungkin?" (apakah lubang hitam di alam semesta kita juga merupakan lubang putih dari alam semesta sebelumnya atau tidak), sayangnya kita belum bisa.

Tentu saja, hari ini dan dalam waktu dekat, secara teknis tidak mungkin mengirim bahkan robot ke lubang hitam, tetapi beberapa efek fisik dan karakteristik fenomena lubang cacing dan lubang hitam dan putih, memiliki sifat-sifat unik yang saat ini astronomi observasional telah mendekati deteksi mereka dan, sebagai hasilnya, penemuan objek-objek tersebut.

13. Seperti apa seharusnya lubang cacing melalui teleskop yang kuat

Seperti yang sudah saya tulis, jika lubang cacing tidak bisa dilewati, maka akan sangat sulit membedakannya dari lubang hitam. Tetapi jika itu bisa dilewati, maka melaluinya Anda dapat mengamati benda-benda dan bintang-bintang di alam semesta lain.

Gambar 9. (gambar asli oleh penulis)
Panel kiri menunjukkan sebagian dari langit berbintang yang dilihat melalui lubang bundar di alam semesta yang sama (1 juta bintang identik yang tersebar merata). Panel tengah menunjukkan langit berbintang dari alam semesta lain yang diamati melalui lubang cacing statis (1 juta gambar berbeda dari 210.069 bintang identik dan terdistribusi merata di alam semesta lain). Panel kanan menunjukkan langit berbintang dari alam semesta lain seperti yang terlihat melalui lubang hitam dan putih (1 juta gambar berbeda dari 58.892 bintang identik dan tersebar merata di alam semesta lain).

Pertimbangkan model (hipotetis) paling sederhana dari langit berbintang: ada cukup banyak bintang identik di langit, dan semua bintang ini tersebar merata bola surgawi. Kemudian gambar langit ini, yang diamati melalui lubang bundar di alam semesta yang sama, akan seperti yang ditunjukkan pada panel kiri gambar 9. Panel kiri ini menunjukkan 1 juta bintang yang identik dengan jarak yang sama, sehingga gambar tampak seperti petak melingkar yang seragam.

Jika kita mengamati langit berbintang yang sama (di alam semesta lain) melalui leher lubang cacing (dari alam semesta kita), maka gambar gambar bintang-bintang ini akan terlihat seperti yang ditunjukkan pada gambar.

- Sergey Vladilenovich, apa itu lubang cacing?

Sama sekali definisi ketat tidak. Definisi seperti itu diperlukan ketika Anda membuktikan beberapa teorema, dan hampir tidak ada teorema yang ketat, oleh karena itu, mereka terutama terbatas pada konsep figuratif, gambar. Bayangkan kita mengeluarkan bola dari ruang tiga dimensi kita di satu ruangan dan mengeluarkan bola yang sama persis di ruangan lain, dan merekatkan batas yang dihasilkan dari lubang ini. Jadi, ketika di satu ruangan kita melangkah ke dalam bekas bola yang telah menjadi lubang ini, kita muncul di ruangan lain - dari lubang yang terbentuk di tempat bola lain. Jika ruang kita bukan tiga dimensi, tetapi dua dimensi, itu akan terlihat seperti selembar kertas dengan pena yang direkatkan padanya. Analog tiga dimensi dan perkembangannya dalam waktu disebut lubang cacing.

Bagaimana wormhole dipelajari secara umum?

Ini adalah aktivitas teoretis murni. Tidak ada yang pernah melihat lubang cacing, dan, secara umum, belum ada kepastian bahwa lubang cacing itu ada. Lubang cacing mulai dipelajari, dimulai dari pertanyaan: apakah ada mekanisme di alam yang akan menjamin kita bahwa lubang seperti itu tidak mungkin ada di alam? Mekanisme tersebut belum ditemukan, sehingga dapat diasumsikan bahwa wormhole merupakan fenomena yang nyata.

- Apakah mungkin, pada prinsipnya, melihat lubang cacing?

Tentu saja. Jika seseorang tiba-tiba merangkak entah dari mana di ruang terkunci, maka Anda sedang mengamati lubang cacing. Lubang cacing sebagai objek studi ditemukan dan dipromosikan oleh fisikawan teoretis Amerika John Wheeler, yang, dengan bantuan mereka, ingin menjelaskan, tidak lebih dan tidak kurang, muatan listrik. Mari kita jelaskan. Deskripsi Gratis Medan listrik Dari sudut pandang fisika teoretis, ini bukan tugas yang sangat sulit. Tetapi untuk menggambarkan muatan listrik dari sudut pandang yang sama sangatlah sulit. Muatan listrik muncul dalam pengertian ini sebagai hal yang sangat misterius: semacam zat, terpisah dari medan, asal tidak dapat dipahami, dan tidak jelas bagaimana menghadapinya di fisika klasik. Ide Wheeler adalah sebagai berikut. Katakanlah kita memiliki lubang cacing mikroskopis yang tertusuk garis kekuatan- dari satu ujung garis-garis ini masuk, dan dari ujung lain mereka keluar. Pengamat luar yang tidak mengetahui bahwa kedua ujung ini dihubungkan oleh garis gaya akan melihat benda seperti itu sebagai bola sederhana di ruang angkasa, akan memeriksa medan di sekitarnya, dan itu akan terlihat seperti medan muatan titik. Tampaknya bagi pengamat bahwa ini adalah sejenis zat misterius yang memiliki muatan, dll., dan semua itu karena dia tidak tahu bahwa sebenarnya itu adalah lubang cacing. Tentu saja, ini adalah ide yang sangat elegan, dan banyak yang mencoba mengembangkannya, tetapi tidak membuat banyak kemajuan, karena elektron, bagaimanapun, adalah objek kuantum, dan tidak seorang pun, tentu saja, yang tahu bagaimana menggambarkan lubang cacing di tingkat kuantum. . Tetapi jika kita berasumsi bahwa hipotesis itu benar, maka lubang cacing lebih dari sekadar kejadian sehari-hari, segala sesuatu yang berhubungan dengan listrik pada akhirnya akan terikat padanya.

Materi eksotis - konsep klasik fisika, menjelaskan setiap materi (biasanya hipotetis) yang melanggar satu atau lebih kondisi klasik, atau tidak terdiri dari baryon yang diketahui. Zat serupa mungkin memiliki sifat seperti kepadatan energi negatif atau menolak daripada menarik karena gravitasi. Materi eksotis digunakan dalam beberapa teori, misalnya, dalam teori struktur lubang cacing. Perwakilan paling terkenal dari materi eksotis adalah ruang hampa di wilayah dengan tekanan negatif yang dihasilkan oleh efek Casimir.

- Apa itu lubang cacing?

Dalam hal perjalanan teoretis, ada lubang cacing yang dapat dilalui dan tidak dapat dilewati. Tidak dapat dilewati - ini adalah jalan yang dilaluinya, dan ini terjadi begitu cepat sehingga tidak ada objek yang punya waktu untuk berpindah dari satu ujung ke ujung lainnya. Tentu saja, wormhole jenis kedua, traversable, adalah yang paling menarik untuk dipelajari. Bahkan ada teori indah yang mengatakan bahwa apa yang dulu kita anggap sebagai lubang hitam supermasif di pusat galaksi sebenarnya adalah mulut lubang cacing. Teori ini hampir tidak berkembang dan belum menemukan, tentu saja, sejauh ini tidak ada konfirmasi, itu ada, melainkan sebagai semacam ide. Esensinya adalah bahwa di luar lubang cacing Anda hanya melihat bahwa di pusat galaksi ada objek simetris bola tertentu, tetapi apa itu - lubang cacing atau lubang hitam - Anda tidak dapat mengatakannya, karena Anda berada di luar objek ini.

Faktanya, mereka hanya dapat dibedakan dengan satu parameter - massa. Jika massanya ternyata negatif, maka ini mungkin lubang cacing, tetapi jika massanya positif, maka informasi tambahan diperlukan di sini, karena lubang hitam juga bisa menjadi lubang cacing. Massa negatif secara umum adalah salah satu momen sentral dari keseluruhan cerita dengan lubang cacing. Karena agar bisa dilewati, lubang cacing harus diisi dengan apa yang disebut zat eksotis, zat yang kerapatan energinya negatif setidaknya di beberapa tempat, di beberapa titik. Pada tingkat klasik, tidak ada yang pernah melihat zat seperti itu, tetapi kita tahu pasti bahwa itu, pada prinsipnya, bisa ada. Efek kuantum telah terdaftar yang mengarah pada munculnya zat semacam itu. Ini adalah fenomena yang cukup terkenal dan disebut efek Casimir. Sudah resmi terdaftar. Dan hal itu berkaitan justru dengan adanya densitas energi negatif yang sangat menginspirasi.

Efek Casimir adalah efek yang terdiri dari daya tarik timbal balik dari benda-benda konduksi yang tidak bermuatan di bawah aksi fluktuasi kuantum dalam ruang hampa. Paling sering, kita berbicara tentang dua permukaan cermin paralel yang tidak bermuatan yang ditempatkan pada jarak dekat, tetapi efek Casimir juga ada untuk geometri yang lebih kompleks. Penyebab efeknya adalah fluktuasi energi vakum fisik karena kelahiran konstan dan hilangnya partikel virtual di dalamnya. Efeknya diprediksi oleh fisikawan Belanda Hendrik Casimir pada tahun 1948 dan kemudian dikonfirmasi secara eksperimental.

Secara umum, dalam ilmu kuantum, kerapatan energi negatif adalah hal yang cukup umum, yang dikaitkan, misalnya, dengan penguapan Hawking. Jika kepadatan seperti itu ada, kita dapat mengajukan pertanyaan berikut: seberapa besar massa lubang hitam (parameter medan gravitasi yang diciptakannya)? Ada solusi untuk masalah ini yang berlaku untuk lubang hitam - yaitu, benda dengan massa positif, dan ada solusi yang berlaku untuk massa negatif. Jika ada cukup materi eksotis di lubang cacing, maka massa luar objek ini akan negatif. Oleh karena itu, salah satu jenis utama "pengamatan" lubang cacing adalah pelacakan objek yang dapat dianggap memiliki massa negatif. Dan jika kita menemukan objek seperti itu, maka dengan cukup bagian besar kemungkinan akan mungkin untuk mengatakan bahwa ini adalah lubang cacing.

Lubang cacing juga dibagi menjadi intra-dunia dan antar-dunia. Jika kita menghancurkan terowongan di antara dua mulut lubang jenis kedua, kita dapat melihat dua alam semesta yang sama sekali tidak berhubungan. Lubang cacing seperti itu disebut antar dunia. Tetapi jika kita melakukan hal yang sama dan melihat bahwa semuanya baik-baik saja - kita tetap berada di Semesta yang sama - maka kita memiliki lubang cacing intraworld. Kedua jenis lubang cacing ini memiliki banyak kesamaan, tetapi ada juga perbedaan penting. Faktanya adalah bahwa lubang cacing intraworld, jika ada, cenderung berubah menjadi mesin waktu. Sebenarnya, dengan latar belakang asumsi inilah gelombang minat terakhir pada lubang cacing muncul.

Lubang cacing seperti yang dibayangkan oleh seorang seniman

©depositphotos.com

Dalam kasus lubang cacing intraworld, ada dua cara yang berbeda melihat tetangga: langsung melalui terowongan atau jalan memutar. Jika Anda mulai menggerakkan satu mulut lubang cacing relatif terhadap yang lain, maka, sesuai dengan paradoks kembar yang terkenal, orang kedua, yang kembali dari perjalanan, akan lebih muda dari yang tersisa. Dan di sisi lain, ketika Anda melihat melalui terowongan - Anda berdua sedang duduk di laboratorium yang tidak bergerak, dari sudut pandang Anda, tidak ada yang terjadi pada Anda, jam Anda disinkronkan. Dengan demikian, Anda memiliki kemungkinan teoretis untuk menyelam ke dalam terowongan ini dan keluar pada saat yang, dari sudut pandang pengamat eksternal, mendahului saat Anda menyelam. Jika disesuaikan ke tingkat yang sesuai, penundaan akan menimbulkan kemungkinan perjalanan melingkar dalam ruang-waktu ketika Anda kembali ke tempat awal keberangkatan dan berjabat tangan dengan inkarnasi sebelumnya.

Paradoks kembar adalah eksperimen pemikiran yang mencoba "membuktikan" inkonsistensi teori khusus relativitas. Menurut SRT, dari sudut pandang pengamat "stasioner", semua proses benda bergerak melambat. Di sisi lain, prinsip relativitas menyatakan kesetaraan kerangka acuan inersia. Berdasarkan ini, sebuah argumen dibangun yang mengarah pada kontradiksi yang nyata. Untuk kejelasan, kisah dua saudara kembar dipertimbangkan. Salah satunya (seorang musafir) melakukan penerbangan luar angkasa, dan yang kedua (orang rumahan) tetap di Bumi. Paling sering, "paradoks" dirumuskan sebagai berikut:

Dari sudut pandang orang rumahan, jam perjalanan yang bergerak memiliki waktu berjalan yang lambat, jadi ketika kembali harus berada di belakang jam orang rumahan. Di sisi lain, Bumi bergerak relatif terhadap pelancong, jadi jam orang rumahan harus berada di belakang. Faktanya, saudara-saudara itu sederajat, oleh karena itu, setelah kembali, jam tangan mereka harus menunjukkan waktu yang sama. Namun, menurut SRT, traveller's watch akan tertinggal. Dalam pelanggaran simetri yang nyata dari saudara-saudara, sebuah kontradiksi terlihat.

Apa perbedaan mendasar antara lubang cacing dan lubang hitam?

Pertama-tama, harus dikatakan bahwa ada dua jenis lubang hitam - yang terbentuk sebagai akibat dari runtuhnya bintang-bintang, dan yang ada pada awalnya, muncul bersamaan dengan munculnya Semesta itu sendiri. Ini adalah dua hal mendasar jenis yang berbeda lubang hitam. Pada suatu waktu ada yang namanya "lubang putih", sekarang jarang digunakan. Lubang putih adalah lubang hitam yang sama, tetapi berkembang mundur dalam waktu. Materi hanya terbang ke lubang hitam, tetapi tidak pernah bisa lepas dari sana. Dari lubang putih, sebaliknya, materi hanya terbang keluar, tetapi tidak mungkin untuk masuk ke dalamnya dengan cara apa pun. Padahal, ini adalah hal yang sangat wajar, jika kita ingat bahwa Teori Umum Relativitas adalah simetris dalam waktu, yang berarti jika ada lubang hitam, pasti ada lubang putih. Totalitas mereka adalah lubang cacing.

Lubang hitam dalam representasi artis

©VICTOR HABBICK VISIONS/SPL/Getty

- Apa yang diketahui tentang pengaturan internal lubang cacing?

Sejauh ini, model hanya sedang dibangun dalam pengertian ini. Di satu sisi, kita tahu bahwa kemunculan materi eksotis ini dapat dideteksi bahkan secara eksperimental, dan masih banyak pertanyaan. Satu-satunya model lubang cacing yang saya ketahui yang kurang lebih konsisten dengan kenyataan adalah model lubang cacing yang awalnya menguap (sejak awal Semesta). Karena penguapan ini, lubang seperti itu tetap bisa dilewati untuk waktu yang lama.

- Apa sebenarnya yang kamu kerjakan?

Saya terlibat dalam aktivitas teoretis murni, apa yang secara umum dapat disebut struktur kausal ruang-waktu adalah teori klasik Relativitas, terkadang semiklasik (kuantum, seperti yang kita ketahui, belum ada).

Dalam teori non-relativistik klasik, seseorang dapat menemukan cukup bukti yang meyakinkan bahwa tidak ada perjalanan waktu, tetapi tidak ada bukti seperti itu dalam relativitas umum. Dan Einstein, ketika dia baru saja mengembangkan teorinya, menyadari hal ini. Dia bertanya-tanya apakah ada cara untuk menghilangkan kemungkinan itu. Kemudian dia tidak mengatasi tugas ini, seperti yang dia sendiri katakan kemudian. Dan meskipun Einstein menciptakan bahasa untuk mempelajari masalah ini, tugasnya tetap akademis. Lonjakan minat terhadapnya terjadi pada akhir 1940-an, ketika Gödel mengusulkan model kosmologis yang mengandung kurva tertutup seperti itu. Tetapi karena Gödel selalu menawarkan sesuatu yang eksotis, hal itu diperlakukan dengan penuh minat, tetapi tanpa konsekuensi ilmiah yang serius. Dan kemudian, di suatu tempat di akhir abad terakhir, terutama berkat fiksi ilmiah - misalnya, film "Kontak" dengan Jodie Foster - minat pada topik perjalanan waktu menggunakan lubang cacing dihidupkan kembali. Penulis novel, di mana naskah film itu ditulis, adalah seorang astronom yang sangat terkenal, pempopuler sains, Carl Sagan. Dia menanggapi masalah ini dengan sangat serius dan meminta temannya, juga seorang relativis yang sangat terkenal, Kip Thorne, untuk melihat apakah segala sesuatu yang digambarkan dalam film itu mungkin dari sudut pandang sains. Dan dia menerbitkan artikel semi-populer di majalah untuk guru fisika Amerika "Lubang cacing sebagai alat untuk mempelajari Teori Relativitas Umum", di mana dia mempertimbangkan kemungkinan perjalanan waktu melalui lubang cacing. Dan harus dikatakan bahwa kemudian fiksi ilmiah ide bepergian melalui lubang hitam sangat populer. Tapi dia mengerti bahwa lubang hitam adalah objek yang benar-benar tidak bisa dilewati - perjalanan melaluinya tidak mungkin, jadi dia menganggap lubang cacing sebagai kesempatan untuk perjalanan waktu. Meskipun ini diketahui sebelumnya, tetapi untuk beberapa alasan orang menganggap kesimpulannya sebagai ide yang benar-benar segar, dan bergegas untuk menyelidikinya. Selain itu, penekanannya adalah pada anggapan bahwa mesin waktu tidak dapat ada, tetapi kami memutuskan untuk mencari tahu alasannya. Dan dengan cepat muncul pemahaman bahwa tidak ada keberatan yang jelas terhadap keberadaan mesin seperti itu sama sekali. Sejak itu, lebih dari penelitian skala besar teori mulai bermunculan. Pada dasarnya, saya sudah melakukan ini sejak itu.

Contact adalah sebuah film fiksi ilmiah tahun 1997. Disutradarai oleh Robert Zemeckis. Plot utama: Ellie Arroway (Judy Foster) mengabdikan seluruh hidupnya untuk sains, dia menjadi anggota proyek untuk mencari kecerdasan luar angkasa. Semua upaya untuk mencari sinyal luar angkasa tidak membuahkan hasil, dan masa depan proyeknya dalam bahaya. Ellie putus asa menemukan dukungan, tetapi tiba-tiba menerima bantuan dari miliarder eksentrik Hadden. Dan inilah hasilnya - Ellie menangkap sinyalnya. Decoding sinyal menunjukkan bahwa itu berisi deskripsi perangkat teknis. Tujuannya tidak jelas, tetapi tempat untuk satu orang direncanakan di dalamnya.

Setelah membuat dan meluncurkan perangkat, Ellie melakukan perjalanan melalui sistem lubang cacing dan diangkut, mungkin ke sebuah planet di tempat lain. sistem bintang. Bangun di sana, di pantai, dia bertemu dengan perwakilan dari peradaban lain, yang memilih gambar mendiang ayahnya. Melihat sekeliling, pahlawan wanita menyadari bahwa area ini diciptakan kembali oleh pikiran asing di benaknya dalam gambar gambar yang dia gambar sebagai seorang anak. Alien mengatakan kepadanya bahwa perangkat memungkinkan Anda untuk mengatur sistem komunikasi antarbintang, dan Bumi mulai sekarang menjadi anggota komunitas peradaban Semesta.

Ellie kembali ke Bumi. Dari sudut pandang pengamat luar, tidak ada yang terjadi padanya setelah peluncuran instalasi, dan tubuhnya tidak meninggalkan planet kita. Ellie masuk situasi paradoks. Menjadi seorang ilmuwan, dari sudut pandang sains yang ketat, dia tidak dapat mengkonfirmasi kata-katanya dengan cara apa pun. Ternyata juga satu keadaan lagi: kamera video yang terpasang pada Ellie selama perjalanan tidak merekam apa pun, tetapi durasi rekaman kosong itu bukan beberapa detik, tetapi 18 jam ...

Apakah mungkin untuk "membuat" lubang cacing?

Hanya tentang ini ada hasil ilmiah yang ketat. Ini disebabkan oleh fakta bahwa tidak ada hasil pasti tentang studi lubang cacing. Ada teorema yang telah terbukti sejak lama, dan dikatakan demikian. Ada yang namanya hiperbolisitas global. PADA kasus ini Sama sekali tidak masalah apa artinya, tetapi intinya adalah bahwa sementara dan karena ruang secara global hiperbolik, tidak mungkin untuk membuat lubang cacing - itu bisa ada di alam, tetapi tidak akan berhasil untuk membuatnya sendiri. Jika Anda berhasil mematahkan hiperbolisitas global, maka mungkin Anda bisa membuat lubang cacing. Tetapi faktanya pelanggaran ini sendiri adalah hal yang sangat eksotis, sangat kurang dipahami dan kurang dipahami, sehingga efek samping dari kelahiran lubang cacing sudah menjadi hal yang relatif kecil dibandingkan dengan fakta bahwa Anda berhasil melanggar hiperbolisitas global. . Ada hal yang sangat terkenal terjadi di sini yang disebut "prinsip sensor kosmik yang ketat" yang mengatakan bahwa ruang selalu hiperbolik secara global. Tapi ini, pada prinsipnya, tidak lebih dari sebuah keinginan. Tidak ada bukti bahwa prinsip ini benar, hanya ada beberapa kepercayaan diri, yang melekat pada banyak orang, bahwa ruang-waktu harus hiperbolik secara global. Jika demikian, tidak mungkin membuat lubang cacing - Anda perlu mencari yang sudah ada. Sementara itu, keraguan besar tentang kesetiaan prinsip sensor kosmik diungkapkan oleh penulisnya sendiri - Roger Penrose, tapi itu cerita lain.

- Artinya, beberapa biaya energi yang serius diperlukan untuk membuat lubang cacing?

Sangat sulit untuk mengatakan sesuatu di sini. Masalahnya adalah ketika hiperbolisitas global Anda dilanggar, prediktabilitas juga dilanggar pada saat yang sama - ini praktis hal yang sama. Anda entah bagaimana dapat mengubah ruang di sekitar Anda secara geometris, misalnya, mengambil tas dan meletakkannya di tempat yang berbeda. Tetapi ada batasan tertentu yang dapat Anda lakukan, khususnya batas yang ditentukan oleh prediktabilitas. Misalnya, terkadang Anda dapat mengetahui apa yang akan terjadi dalam 2 detik, dan terkadang tidak. Ujung dari apa yang bisa atau tidak bisa Anda prediksi justru terletak pada hiperbolisitas global. Jika ruang-waktu Anda hiperbolik secara global, Anda dapat memprediksi evolusinya. Jika kita berasumsi bahwa pada titik tertentu itu melanggar hiperbolisitas global, semuanya menjadi sangat buruk dengan prediktabilitas. Oleh karena itu, hal yang menakjubkan muncul, misalnya, sehingga di sini dan sekarang lubang cacing dapat muncul, di mana seekor singa akan melompat keluar. Ini akan menjadi fenomena yang eksotis, tetapi tidak akan melanggar hukum fisika apa pun. Di sisi lain, Anda dapat menghabiskan banyak tenaga, uang, dan sumber daya untuk memfasilitasi proses ini. Tetapi hasilnya akan tetap sama - dalam kedua kasus, Anda tidak tahu apakah lubang cacing akan muncul atau tidak. Dalam fisika klasik, kita tidak dapat berbuat apa-apa - jika ia mau, ia akan muncul, jika ia tidak mau, ia tidak akan muncul - tetapi ilmu kuantum belum memberi kita petunjuk apa pun dalam hal ini.

Prinsip "penyensoran kosmik" dirumuskan pada tahun 1969 oleh Roger Penrose dalam bentuk kiasan berikut: "Alam membenci singularitas telanjang." Ini menyatakan bahwa singularitas ruang-waktu muncul di tempat-tempat yang, seperti daerah pedalaman lubang hitam tersembunyi dari pengamat. Prinsip ini belum terbukti, dan ada alasan untuk meragukan kebenaran absolutnya (misalnya, runtuhnya awan debu dengan momentum sudut besar mengarah ke "singularitas telanjang", tetapi tidak diketahui apakah solusi ini Persamaan Einstein stabil sehubungan dengan gangguan kecil dari data awal).

Formulasi Penrose (bentuk kuat dari sensor kosmik) menunjukkan bahwa ruang-waktu secara keseluruhan adalah hiperbolik global.

Kemudian, Stephen Hawking mengusulkan formulasi lain (bentuk lemah dari sensor kosmik), di mana hanya hiperbolitas global dari komponen "masa depan" ruang-waktu yang diasumsikan.

Kemanusiaan menjelajahi dunia di sekitarnya dengan kecepatan yang belum pernah terjadi sebelumnya, teknologi tidak berhenti, dan para ilmuwan berkerut dengan kekuatan dan kekuatan utama. pikiran yang tajam Dunia. Tidak diragukan lagi, ruang dapat dianggap sebagai area yang paling misterius dan sedikit dipelajari. Ini adalah dunia yang penuh dengan misteri yang tidak dapat dipahami tanpa menggunakan teori dan fantasi. Dunia rahasia yang jauh melampaui pemahaman kita.

Angkasa itu misterius. Dia menyimpan rahasianya dengan hati-hati, menyembunyikannya di bawah selubung pengetahuan yang tidak dapat diakses oleh pikiran manusia. Umat ​​manusia masih terlalu tak berdaya untuk menaklukkan Kosmos, seperti dunia Biologi atau Kimia yang sudah ditaklukkan. Yang masih tersedia bagi manusia hanyalah teori, yang jumlahnya tak terhitung.

Satu dari misteri terbesar Alam Semesta - Lubang cacing.

Lubang cacing di luar angkasa

Jadi, Lubang Cacing ("Jembatan", "Lubang Cacing") adalah fitur interaksi dua komponen dasar alam semesta - ruang dan waktu, dan khususnya - kelengkungannya.

[Untuk pertama kalinya konsep "Lubang Cacing" dalam fisika diperkenalkan oleh John Wheeler, penulis teori "muatan tanpa muatan"]

Kelengkungan yang aneh dari kedua komponen ini memungkinkan Anda untuk mengatasi jarak yang sangat jauh tanpa menghabiskan banyak waktu. Untuk lebih memahami prinsip pengoperasian fenomena seperti itu, ada baiknya mengingat Alice dari Through the Looking Glass. Cermin gadis itu memainkan peran yang disebut Lubang Cacing: Alice bisa, hanya dengan menyentuh cermin, langsung menemukan dirinya di tempat lain (dan jika kita memperhitungkan skala ruang, di alam semesta lain).

Gagasan tentang keberadaan Wormholes bukan hanya penemuan aneh para penulis fiksi ilmiah. Kembali pada tahun 1935, Albert Einstein menjadi rekan penulis karya yang membuktikan apa yang disebut "jembatan" itu mungkin. Meskipun Teori Relativitas mengizinkan hal ini, para astronom belum dapat mendeteksi satu pun Lubang Cacing (nama lain dari Lubang Cacing).

Masalah deteksi utama adalah, pada dasarnya, Lubang Cacing benar-benar menyedot segala sesuatu ke dalam dirinya sendiri, termasuk radiasi. Dan itu tidak membiarkan apa pun keluar. Satu-satunya hal yang dapat mengetahui lokasi "jembatan" adalah gas, yang, ketika memasuki Lubang Cacing, terus memancarkan sinar-X, tidak seperti ketika memasuki Lubang Hitam. Perilaku gas yang serupa baru-baru ini ditemukan pada objek tertentu Sagitarius A, yang membuat para ilmuwan berpikir tentang keberadaan Lubang Cacing di sekitarnya.

Jadi apakah mungkin untuk melakukan perjalanan melalui lubang cacing? Faktanya, ada lebih banyak fantasi daripada kenyataan. Bahkan jika secara teoritis diperbolehkan untuk menemukan Lubang Cacing segera, sains modern akan menghadapi banyak masalah yang belum mampu diselesaikannya.

Batu pertama dalam perjalanan menuju pengembangan Lubang Cacing adalah ukurannya. Menurut ahli teori, lubang pertama berukuran kurang dari satu meter. Dan hanya, dengan mengandalkan teori alam semesta yang mengembang, dapat diasumsikan bahwa lubang cacing meningkat seiring dengan alam semesta. Artinya, mereka masih tumbuh.

Masalah kedua di jalur sains adalah ketidakstabilan lubang cacing. Kemampuan "jembatan" untuk runtuh, yaitu, "membanting" meniadakan kemungkinan untuk menggunakan atau bahkan mempelajarinya. Faktanya, umur Wormhole bisa sepersepuluh detik.

Jadi apa yang akan terjadi jika kita membuang semua "batu" dan membayangkan bahwa seseorang tetap saja melewati Lubang Cacing. Terlepas dari fiksi yang berbicara tentang kemungkinan kembali ke masa lalu, ini masih mustahil. Waktu tidak dapat diubah. Ia hanya bergerak ke satu arah dan tidak bisa kembali. Artinya, "melihat dirimu muda" (seperti, misalnya, pahlawan film "Interstellar") tidak akan berhasil. Menjaga skenario ini adalah teori kausalitas, tak tergoyahkan dan mendasar. Pengalihan "diri" ke masa lalu menyiratkan kemungkinan bagi pahlawan perjalanan untuk mengubahnya (masa lalu). Misalnya, bunuh diri, sehingga mencegah diri Anda melakukan perjalanan ke masa lalu. Artinya tidak mungkin berada di masa depan, dari mana pahlawan itu berasal.

Perjalanan melalui ruang dan waktu dimungkinkan tidak hanya dalam film-film fiksi ilmiah dan buku-buku fiksi ilmiah, sedikit lagi dan itu bisa menjadi kenyataan. Banyak spesialis terkenal dan dihormati sedang mengerjakan studi tentang fenomena seperti lubang cacing dan terowongan ruang-waktu.

Lubang cacing, dalam definisi fisikawan Eric Davis, adalah sejenis terowongan kosmik, juga disebut leher, menghubungkan dua wilayah yang jauh di Semesta atau dua Semesta yang berbeda, jika Semesta lain ada, atau dua periode waktu yang berbeda, atau dimensi spasial yang berbeda. . Terlepas dari kenyataan bahwa keberadaannya tidak terbukti, para ilmuwan secara serius mempertimbangkan segala macam cara untuk menggunakan lubang cacing yang dapat dilalui, asalkan ada, untuk mengatasi jarak dengan kecepatan cahaya, dan bahkan perjalanan waktu.

Sebelum menggunakan lubang cacing, para ilmuwan perlu menemukannya. Sayangnya, saat ini tidak ada bukti keberadaan lubang cacing yang ditemukan. Tetapi jika mereka memang ada, lokasi mereka mungkin tidak sesulit kelihatannya pada pandangan pertama.

Apa itu lubang cacing?

Sampai saat ini, ada beberapa teori tentang asal usul lubang cacing. Ahli matematika Ludwig Flamm, yang menerapkan persamaan relativitas Albert Einstein, pertama kali menciptakan istilah "lubang cacing", menggambarkan proses ketika gravitasi dapat membengkokkan ruang waktu yang terkait dengan struktur realitas fisik, sebagai akibatnya terowongan ruang-waktu adalah terbentuk.

Ali Evgün, dari Universitas Mediterania Timur di Siprus, menunjukkan bahwa lubang cacing terjadi di tempat-tempat di mana materi gelap padat. Menurut teori ini, lubang cacing bisa ada di wilayah luar Bima Sakti di mana ada materi gelap, dan di dalam galaksi lain. Secara matematis, ia berhasil membuktikan bahwa ada semua kondisi yang diperlukan untuk mengkonfirmasi teori ini.

“Di masa depan, eksperimen semacam itu dapat diamati secara tidak langsung, seperti yang ditunjukkan dalam film Interstellar,” kata Ali Evgun.

Thorne dan sejumlah ilmuwan sampai pada kesimpulan bahwa bahkan jika karena faktor-faktor yang diperlukan semacam lubang cacing terbentuk, kemungkinan besar lubang itu akan runtuh sebelum benda atau orang apa pun melewatinya. Butuh waktu lama untuk menjaga lubang cacing terbuka cukup lama. sejumlah besar apa yang disebut "materi eksotis". Salah satu bentuk "materi eksotis" alami adalah energi gelap, Davis menjelaskan tindakannya sebagai berikut: "tekanan, yang nilainya lebih rendah dari tekanan atmosfer, menciptakan gaya tolak gravitasi, yang pada gilirannya mendorong ruang batin alam semesta kita ke luar, yang menghasilkan ekspansi inflasi alam semesta.”

Materi eksotis seperti materi gelap lima kali lebih umum di alam semesta daripada zat biasa. Hingga saat ini, para ilmuwan belum dapat mendeteksi gugus materi gelap atau energi gelap, sehingga banyak yang belum diketahui sifat-sifatnya. Studi tentang sifat-sifat mereka terjadi melalui studi tentang ruang di sekitar mereka.

Melalui lubang cacing melalui waktu - kenyataan?

Ide perjalanan waktu cukup populer tidak hanya di kalangan peneliti. Perjalanan Alice melalui Looking Glass dalam novel dengan nama yang sama oleh Lewis Carroll didasarkan pada teori lubang cacing. Apa itu terowongan ruang-waktu? Wilayah ruang di ujung terowongan harus menonjol dari area di sekitar pintu masuk karena distorsi, seperti refleksi dalam cermin melengkung. Tanda lain mungkin gerakan terkonsentrasi cahaya diarahkan melalui terowongan lubang cacing oleh arus udara. Davis menyebut fenomena di ujung depan lubang cacing sebagai "efek kaustik pelangi". Efek seperti itu mungkin terlihat dari kejauhan. "Para astronom berencana menggunakan teleskop untuk berburu fenomena pelangi ini, mencari lubang cacing yang alami, atau bahkan dibuat secara tidak wajar," kata Davis. - "Saya tidak pernah mendengar bahwa proyek itu masih berjalan."

Sebagai bagian dari penelitiannya tentang lubang cacing, Thorne mengajukan teori bahwa lubang cacing dapat digunakan sebagai mesin waktu. eksperimen pikiran terkait dengan perjalanan waktu cukup sering menemui paradoks. Mungkin yang paling terkenal adalah paradoks kakek: Jika seorang penjelajah melakukan perjalanan kembali ke masa lalu dan membunuh kakeknya, orang itu tidak akan bisa dilahirkan, dan karena itu tidak akan pernah kembali ke masa lalu. Dapat diasumsikan, bahwa jalan kembali dalam perjalanan waktu, menurut Davis, karya Thorne membuka jalan baru bagi para ilmuwan untuk dijelajahi.

Ghost Link: Lubang Cacing dan Alam Kuantum

"Seluruh industri rumahan fisika teoretis tumbuh dari teori yang mengarah pada pengembangan metode spatiotemporal lain yang menghasilkan penyebab paradoks yang dijelaskan terkait dengan mesin waktu," kata Davis. Terlepas dari segalanya, kemungkinan menggunakan lubang cacing untuk perjalanan waktu menarik baik penggemar fiksi ilmiah maupun mereka yang ingin mengubah masa lalu mereka. Davis percaya, berdasarkan teori modern bahwa untuk membuat mesin waktu keluar dari lubang cacing, aliran di salah satu atau kedua ujung terowongan perlu dipercepat hingga mendekati kecepatan cahaya.

"Berdasarkan ini, akan sangat sulit untuk membangun mesin waktu berdasarkan lubang cacing. Sehubungan dengan ini, akan jauh lebih mudah menggunakan lubang cacing untuk perjalanan antarbintang di luar angkasa."

Fisikawan lain telah menyarankan bahwa perjalanan waktu lubang cacing dapat memicu penumpukan energi besar-besaran yang akan menghancurkan terowongan sebelum dapat digunakan sebagai mesin waktu, sebuah proses yang dikenal sebagai reaksi kuantum. Namun, masih menyenangkan untuk bermimpi tentang potensi lubang cacing: "Pikirkan semua kemungkinan yang akan didapat orang jika mereka menemukan cara, apa yang dapat mereka lakukan jika mereka dapat melakukan perjalanan waktu?" kata Davis. "Petualangan mereka akan sangat menarik, untuk sedikitnya."

LAGI artikel yang luar biasa

Digambarkan dari Internasional Stasiun ruang angkasa garis-garis oranye yang terlihat dari airglow di atmosfer bumi. Eksperimen baru NASA Atmospheric Wave Research akan mengamati fenomena ini dari ketinggian stasiun orbit untuk...

Rusia badan antariksa Roscosmos telah menandatangani perjanjian dengan perusahaan perjalanan ruang angkasa AS Space Adventures untuk menerbangkan dua penumpang ke ISS pada tahun 2021. Berbeda dengan peluncuran sebelumnya, kedua turis ini akan...

Para peneliti percaya bahwa gumpalan kecil itu udara bumi pergi ke luar angkasa jauh melampaui orbit bulan. Ternyata geocorona Bumi (awan kecil atom hidrogen) terbentang 630.000 km ke luar angkasa. Agar kau mengerti, L...

Peneliti dampak angin matahari di permukaan bulan, diyakini bahwa kontak ini mampu menciptakan komponen kunci dari air.Manusia tidak dapat melakukannya tanpa air, jadi ada masalah serius dengan jangka panjang...

Setelah setahun dihabiskan di luar angkasa sistem kekebalan tubuh astronot Scott Kelly membunyikan alarm. Para peneliti juga mencatat bahwa beberapa gennya telah mengubah aktivitas. Studi dikutip ketika membandingkan kinerja dengan saudara kembarnya ...

Lubang cacing adalah lorong teoretis melalui ruang-waktu yang dapat sangat mempersingkat perjalanan jarak jauh di seluruh alam semesta dengan menciptakan jalan pintas antar tujuan. Keberadaan lubang cacing diprediksi oleh teori relativitas. Namun seiring dengan kenyamanan, mereka juga dapat membawa bahaya ekstrem: bahaya keruntuhan mendadak, radiasi tinggi, dan kontak berbahaya dengan materi eksotis.

Teori lubang cacing, atau "lubang cacing"

Pada tahun 1935, fisikawan Albert Einstein dan Nathan Rosen mengusulkan keberadaan "jembatan" dalam ruang-waktu menggunakan teori relativitas. Jalur ini, yang disebut jembatan Einstein-Rosen atau lubang cacing ("lubang cacing"), menghubungkan dua berbagai titik dalam ruang-waktu, secara teoritis menciptakan koridor terpendek yang memperpendek jarak dan waktu tempuh.

Lubang cacing seolah-olah memiliki dua mulut yang dihubungkan oleh leher yang sama. Mulut kemungkinan besar memiliki bentuk bulat. Tenggorokan mungkin merupakan bagian yang lurus, tetapi mungkin juga terpuntir, menjadi lebih panjang dari rute normalnya.

Teori relativitas umum Einstein secara matematis memprediksi keberadaan "lubang cacing" (wormhole), tetapi belum ada yang ditemukan hingga saat ini. Lubang cacing dengan massa negatif dapat dilacak karena efek gravitasinya pada cahaya yang lewat.

Beberapa solusi dari teori relativitas umum memungkinkan keberadaan "lubang cacing", setiap pintu masuk (mulut) yang merupakan lubang hitam. Namun, lubang hitam alami yang terbentuk sebagai akibat dari runtuhnya bintang yang sekarat tidak dengan sendirinya menciptakan lubang cacing.

Melalui lubang cacing

Fiksi ilmiah penuh dengan cerita perjalanan melalui lubang cacing. Namun pada kenyataannya, perjalanan seperti itu jauh lebih sulit, dan bukan hanya karena kita harus menemukan lubang cacing terlebih dahulu.

Masalah pertama adalah ukuran. Lubang cacing peninggalan konon ada pada tingkat mikroskopis, dengan diameter sekitar 10 -33 sentimeter. Namun, saat Alam Semesta mengembang, ada kemungkinan beberapa di antaranya telah berkembang menjadi ukuran besar.

Masalah lain muncul dari stabilitas. Lebih tepatnya, karena ketidakhadirannya. Lubang cacing yang diprediksi oleh Einstein-Rosen tidak akan berguna untuk bepergian karena mereka runtuh terlalu cepat. Tetapi penelitian yang lebih baru menunjukkan bahwa lubang cacing yang mengandung "materi eksotis" dapat tetap terbuka dan tidak berubah untuk jangka waktu yang lebih lama.

Materi eksotis, jangan bingung dengan materi gelap atau antimateri, memiliki kepadatan negatif dan tekanan negatif yang sangat besar. Materi seperti itu hanya dapat dideteksi dalam perilaku keadaan vakum tertentu di dalam teori kuantum bidang.

Jika lubang cacing mengandung materi eksotis yang cukup, baik yang terjadi secara alami atau buatan, maka secara teori mereka dapat digunakan sebagai sarana transmisi informasi atau koridor melalui ruang angkasa.

Lubang cacing tidak hanya dapat menghubungkan dua ujung yang berbeda dari alam semesta yang sama, mereka juga dapat menghubungkan dua alam semesta yang berbeda. Juga, beberapa ilmuwan telah menyarankan bahwa jika satu pintu masuk lubang cacing bergerak dengan cara tertentu, itu bisa berguna untuk perjalanan waktu . Namun, lawan mereka, seperti ahli kosmologi Inggris Stephen Hawking, berpendapat bahwa penggunaan seperti itu tidak mungkin.

Sementara menambahkan materi eksotis ke lubang cacing bisa menstabilkannya ke titik di mana manusia bisa melewatinya dengan aman, masih ada kemungkinan menambahkan materi "biasa" akan cukup untuk mengacaukan portal.

Teknologi saat ini tidak cukup untuk memperbesar atau menstabilkan lubang cacing, bahkan jika mereka segera ditemukan. Namun, para sarjana terus mengeksplorasi konsep ini sebagai metode perjalanan luar angkasa dengan harapan teknologi akan muncul seiring berjalannya waktu dan pada akhirnya mereka akan dapat menggunakan wormhole.

Bersumber dari Space.com

1. Perjalanan waktu menggunakan lubang cacing Konsep mesin waktu, yang digunakan dalam banyak karya fiksi ilmiah, biasanya memunculkan gambar perangkat yang tidak masuk akal. Tapi menurut teori umum...
2. Bisakah kita yakin bahwa penjelajah waktu tidak akan mengubah masa lalu kita? Biasanya, kita menerima begitu saja bahwa masa lalu kita adalah fakta yang telah terjadi dan tidak berubah. Sejarah adalah seperti yang kita ingat....