👁 1 719
ეს ტექსტი არის ჩემი წიგნის მესამე ვერსია ჭიის ხვრელებზე და. ვცდილობდი, რომ ეს გასაგები ყოფილიყო მკითხველთა რაც შეიძლება ფართო სპექტრისთვის. მასალის გააზრება არ მოითხოვს მკითხველს სპეციალური განათლება, ყველაზე ზოგადი იდეები საშუალო სკოლის კურსიდან და შემეცნებითი ცნობისმოყვარეობა სავსებით საკმარისი იქნება. ტექსტი არ შეიცავს ფორმულებს და არ შეიცავს რთულ ცნებებს. გაგების გასამარტივებლად ვცდილობდი, სადაც ეს შესაძლებელია, გამომეყენებინა განმარტებითი ილუსტრაციები. ეს ვერსია დაემატა ახალი სექციებითა და ილუსტრაციებით. ტექსტში შესწორებები, დაზუსტებები და დაზუსტებებიც შევიდა. თუ წიგნის რომელიმე მონაკვეთი მკითხველს მოსაწყენი ან გაუგებარი ეჩვენება, მაშინ მისი კითხვისას შეიძლება გამოტოვოთ გაგება დიდი ზიანის გარეშე.
რასაც ასტროფიზიკაში ჩვეულებრივ „ჭიის ხვრელს“ უწოდებენ
AT ბოლო წლებიფონდებში მასმედიამრავალი ცნობა იყო მეცნიერთა მიერ ზოგიერთი ჰიპოთეტური ობიექტის აღმოჩენის შესახებ, რომელსაც ეწოდება "ჭიის ხვრელები". უფრო მეტიც, ასეთი ობიექტების დაკვირვებით აღმოჩენის აბსურდული ცნობებიც კი ვრცელდება. ყვითელ პრესაშიც კი წავიკითხე გარკვეული „ჭიის ხვრელების“ პრაქტიკული გამოყენების შესახებ. სამწუხაროდ, ამ მოხსენებების უმეტესობა ძალიან შორს არის სიმართლისგან; უფრო მეტიც, ასეთი "ჭიის ხვრელების" კონცეფციაც კი ხშირად არაფერ შუაშია იმასთან, რასაც ასტროფიზიკაში ჩვეულებრივ "ჭიის ხვრელებს" უწოდებენ.
ამ ყველაფერმა მიბიძგა ასტროფიზიკაში „ჭიის ხვრელების“ თეორიის პოპულარული (და ამავე დროს სანდო) ექსპოზიციისკენ. მაგრამ პირველ რიგში.
ჯერ ცოტა ისტორია:
მეცნიერულად დაფუძნებული თეორია "ჭიახვრელების" შესახებ ასტროფიზიკაში ჯერ კიდევ 1935 წელს, აინშტაინისა და როზენის პიონერულ ნაშრომებთან ერთად წარმოიშვა. მაგრამ ამ პიონერულ ნაშრომში ავტორებმა "ჭიის ხვრელს" უწოდეს "ხიდი" სამყაროს სხვადასხვა ნაწილს შორის ( ინგლისური ტერმინიხიდი). დიდი ხნის განმავლობაში, ეს ნამუშევარი არ იწვევდა დიდ ინტერესს ასტროფიზიკოსებში.
მაგრამ გასული საუკუნის 90-იან წლებში ასეთი ობიექტების მიმართ ინტერესი დაიწყო. უპირველეს ყოვლისა, ინტერესის დაბრუნება კოსმოლოგიაში აღმოჩენასთან იყო დაკავშირებული, მაგრამ რატომ და რა კავშირი აქვს ამას ცოტა მოგვიანებით გეტყვით.
ინგლისური ტერმინი, რომელიც 90-იანი წლებიდან გაჩნდა „ჭიის ხვრელად“, გახდა „ჭიის ხვრელი“, მაგრამ პირველი, ვინც ეს ტერმინი შემოგვთავაზა ჯერ კიდევ 1957 წელს იყვნენ ამერიკელი ასტროფიზიკოსები მიზნერი და ვილერი (ეს არის იგივე ვილერი, რომელიც ითვლება „მამა“ ამერიკული წყალბადის ბომბები). რუსულად, "ჭიის ხვრელი" ითარგმნება როგორც "ჭიის ხვრელი". ეს ტერმინი არ მოეწონა ბევრ რუსულენოვან ასტროფიზიკოსს და 2004 წელს გადაწყდა კენჭისყრა სხვადასხვა შემოთავაზებულ პირობებზე ასეთი ობიექტებისთვის. შემოთავაზებულ ტერმინებს შორის იყო: „ჭიის ხვრელი“, „ჭიის ხვრელი“, „ჭიის ხვრელი“, „ხიდი“, „ჭიის ხვრელი“, „გვირაბი“ და ა.შ. კენჭისყრას ესწრებოდნენ რუსულენოვანი ასტროფიზიკოსები ამ თემაზე სამეცნიერო პუბლიკაციებით (მათ შორის მეც). ამ კენჭისყრის შედეგად გაიმარჯვა ტერმინმა „ჭიის ხვრელი“ და ამიერიდან ამ ტერმინს ციტატების გარეშე დავწერ.
1. რას უწოდებენ ჩვეულებრივ ჭიის ხვრელს?
ასტროფიზიკაში ჭიის ხვრელებს აქვთ გამჭვირვალე მათემატიკური განმარტება, მაგრამ აქ (სირთულის გამო) არ მივცემ, მაგრამ მოუმზადებელი მკითხველისთვის ვეცდები მარტივი სიტყვებით მოგცეთ განმარტება.
თქვენ შეგიძლიათ ჭიის ხვრელების სხვადასხვა განმარტებების მიცემა, მაგრამ ყველა განმარტებისთვის საერთო თვისება ის არის, რომ ჭიის ხვრელმა უნდა დააკავშიროს სივრცის ორი არამრუდი რეგიონი. შეერთებას ჭიის ხვრელი ეწოდება და მისი ცენტრალური მონაკვეთი არის ჭიის ხვრელის კისერი. ჭიის ხვრელის კისრის მახლობლად სივრცე საკმაოდ მკვეთრად მოხრილია. ცნებები "არამრუდი" ან "მრუდი" აქ მოითხოვს დეტალურ განმარტებას. მაგრამ ამას ახლა არ განვმარტავ და ვთხოვ მკითხველს მოთმინება მოჰყვეს შემდეგ ნაწილს, რომელშიც განვმარტავ ამ ცნებების არსს.
ჭიის ხვრელს შეუძლია დააკავშიროს ან ორი განსხვავებული სამყარო, ან ერთი და იგივე სამყარო სხვადასხვა ნაწილში. AT ბოლო შემთხვევამანძილი ჭიის ხვრელში (მას შესასვლელებს შორის) შეიძლება იყოს უფრო მოკლე, ვიდრე მანძილი შესასვლელებს შორის, გაზომილი გარედან (თუმცა ეს საერთოდ არ არის საჭირო).
შემდეგ სიტყვა „სამყაროს“ (პატარა ასოთი) მოვიხსენიებ, როგორც სივრცე-დროის ნაწილად, რომელიც შემოიფარგლება შესასვლელებით. ჭიის ხვრელებიდა შავ ხვრელებში, მაგრამ სიტყვა "სამყარო" (თან დიდი ასო) მთელ სივრცე-დროს დავარქმევ, არაფრით შეზღუდული.
მკაცრად რომ ვთქვათ, დროისა და მანძილის ცნებები მრუდე სივრცე-დროში წყვეტს არსებობას აბსოლუტური ღირებულებები, ე.ი. როგორიც ქვეცნობიერად ყოველთვის მიჩვეული ვიყავით მათ განხილვას. მაგრამ მე ამ ცნებებს სრულიად ფიზიკურ მნიშვნელობას ვაძლევ: ჩვენ ვსაუბრობთსათანადო დროის შესახებ, რომელიც იზომება დამკვირვებლის მიერ, რომელიც თავისუფლად მოძრაობს (რაკეტის ან რაიმე სხვა ამოძრავების გარეშე) თითქმის სინათლის სიჩქარით (როგორც წესი, თეორეტიკოსები მოიხსენიებენ როგორც ულტრარელატივისტურ დამკვირვებელს).
ცხადია, ტექნიკურად ასეთი დამკვირვებლის შექმნა პრაქტიკულად შეუძლებელია, მაგრამ აინშტაინის სულისკვეთებით მოქმედებით, ჩვენ შეგვიძლია წარმოვიდგინოთ სააზროვნო ექსპერიმენტი, რომლის დროსაც დამკვირვებელმა მოათავსა ფოტონი (ან სხვა ულტრარელატივისტური ნაწილაკი) და მოძრაობს მასზე უმოკლეს ტრაექტორიის გასწვრივ (როგორც მაგ. ბარონი მიუნჰაუზენი ბირთვზე).
აქ უნდა გავიხსენოთ, რომ ფოტონი მოძრაობს უმოკლეს გზაზე განსაზღვრებით, ასეთი გზა ე.წ. ზოგადი თეორიაფარდობითობის ნულოვანი გეოდეზიური ხაზი. ჩვეულებრივ არამრუდე სივრცეში ორი წერტილი შეიძლება მხოლოდ ერთი ნულოვანი გეოდეზიური ხაზით იყოს დაკავშირებული. ჭიის ხვრელის შემთხვევაში, რომელიც აკავშირებს შესასვლელებს იმავე სამყაროში, ფოტონს შეიძლება ჰქონდეს მინიმუმ ორი ასეთი ბილიკი (და ორივე არის უმოკლესი, მაგრამ არათანაბარი), რომელთაგან ერთი გადის ჭიის ხვრელში, ხოლო მეორე არა.
ისე, როგორც ჩანს, მე მივეცი გამარტივებული განმარტება ჭიის ხვრელისთვის მარტივი ადამიანის სიტყვები(მათემატიკის გამოყენების გარეშე). მართალია, აღსანიშნავია, რომ ჭიის ხვრელებს, რომლებშიც სინათლე და სხვა მატერია შეიძლება გაიაროს ორივე მიმართულებით, ეწოდება გამვლელი ჭიის ხვრელები (შემდგომში მათ უბრალოდ ჭიის ხვრელები დავარქმევ). სიტყვა „გადასასვლელიდან“ ჩნდება კითხვა: არის თუ არა შეღწევადი ჭიის ხვრელები? Დიახ აქ არის. ეს ის ობიექტებია, რომლებიც გარეგნულად (თითოეულ შესასვლელთან) თითქოს შავი ხვრელია, მაგრამ ასეთ შავ ხვრელში არ არის სინგულარობა (ფიზიკაში სინგულარობა არის მატერიის უსასრულო სიმკვრივე, რომელიც არღვევს და ანადგურებს ნებისმიერ სხვა მატერიას. რომ შედის მასში). უფრო მეტიც, სინგულარობის თვისება სავალდებულოა ჩვეულებრივი შავი ხვრელებისთვის. ხოლო თავად შავი ხვრელი განისაზღვრება მისი ზედაპირის (სფეროს) არსებობით, საიდანაც სინათლეც კი ვერ გაექცევა. ასეთ ზედაპირს შავი ხვრელის ჰორიზონტს (ან მოვლენათა ჰორიზონტს) უწოდებენ.
ამრიგად, მატერიას შეუძლია შეაღწიოს შეუღწეველ ჭიის ხვრელში, მაგრამ ვეღარ გამოვიდეს მისგან (ძალიან ჰგავს შავი ხვრელის თვისებას). უფრო მეტიც, შესაძლოა არსებობდეს ნახევრად გამტარი ჭიის ხვრელები, რომლებშიც მატერია ან სინათლე მხოლოდ ერთი მიმართულებით შეიძლება გაიაროს ჭიის ხვრელში, მაგრამ ვერ გაიაროს მეორე მიმართულებით.
2.მრუდის გვირაბი? რისი გამრუდება?
ერთი შეხედვით, ძალიან მიმზიდველად გამოიყურება ჭიის ხვრელის გვირაბის შექმნა მრუდი სივრციდან. მაგრამ როცა ამაზე ფიქრობ, აბსურდული დასკვნების გამოტანას იწყებ.
თუ ამ გვირაბში იმყოფებით, რა კედელმა შეიძლება ხელი შეგიშალოთ მისგან განივი მიმართულებით გარღვევაში?
და რისგან არის დამზადებული ეს კედლები?
შეუძლია თუ არა ცარიელ ადგილს ხელი შეგვიშალოს მათში გავლაში?
ანუ ცარიელი არ არის?
ამის გასაგებად (მე არც კი ვთავაზობ მის წარმოდგენას), მოდით განვიხილოთ სივრცე, რომელიც არ არის მოხრილი გრავიტაციით. დაე, მკითხველმა ჩათვალოს, რომ ეს ის ჩვეულებრივი სივრცეა, რომელთანაც ის ყოველთვის შეჩვეულია ურთიერთობას და რომელშიც ცხოვრობს. შემდგომში ასეთ სივრცეს ბრტყელს დავარქმევ.
სურათი 1. (ავტორის ორიგინალური ნახატი)
ორგანზომილებიანი სივრცის გამრუდების სქემატური წარმოდგენა. რიცხვები მიუთითებს გადასვლის თანმიმდევრულ ეტაპებზე: არამრუდე სივრცის სტადიიდან (1) ორგანზომილებიანი ჭიის ხვრელის სტადიამდე (7).
ავიღოთ დასაწყისად რაღაც წერტილი „O“ ამ სივრცეში და დავხატოთ წრე მის ირგვლივ - იხილეთ ფიგურა No1 სურათზე 1. მოდით, ორივე წერტილი და ეს წრე ჩვენს ბრტყელ სივრცეში რაღაც სიბრტყეზე იყოს. როგორც ყველამ კარგად ვიცით სკოლის კურსიმათემატიკა, ამ წრის წრეწირის შეფარდება რადიუსთან ტოლია 2π, სადაც რიცხვი π = 3,1415926535 .... უფრო მეტიც: წრეწირის ცვლილების შეფარდება რადიუსში შესაბამის ცვლილებასთან ასევე იქნება 2π ( მოკლედ, ჩვენ უბრალოდ ვიტყვით RATIO).
ახლა მოდით დავაყენოთ რაღაც M მასის მქონე სხეული ჩვენს წერტილში "O". თუ დავუჯერებთ აინშტაინის თეორიას და ექსპერიმენტებს (რომლებიც არაერთხელ ჩატარდა როგორც დედამიწაზე, ასევე მზის სისტემაში), მაშინ სივრცე-დრო სხეულის ირგვლივ მოხრილი იქნება და ზემოაღნიშნული თანაფარდობა იქნება 2π-ზე ნაკლები. უფრო მეტიც, რაც უფრო მცირეა, მით მეტია მასა M - იხილეთ ფიგურები No2 - 4 სურათზე 1. ეს არის სივრცის გამრუდება! მაგრამ არა მარტო სივრცე იღუნება, დროც იღუნება, არამედ უფრო სწორია იმის თქმა, რომ მთელი სივრცე-დრო დახრილია, რადგან ფარდობითობის თეორიაში ერთი მეორის გარეშე ვერ იარსებებს - მათ შორის მკაფიო საზღვარი არ არსებობს.
რომელი მიმართულებით იხრება? - გეკითხებით.
ქვემოთ (თვითმფრინავის ქვეშ) თუ პირიქით - ზევით?
სწორი პასუხია ის, რომ გამრუდება იგივე იქნება ნებისმიერი სიბრტყისთვის, რომელიც შედგენილია "O" წერტილის გავლით და მიმართულება არაფერ შუაშია. სივრცის გეომეტრიული თვისება ისე იცვლება, რომ წრეწირის შეფარდება რადიუსთანაც იცვლება! ზოგიერთი მეცნიერი თვლის, რომ სივრცის გამრუდება ხდება ახალი (მეოთხე) განზომილების მიმართულებით. მაგრამ თავად ფარდობითობის თეორიას არ სჭირდება დამატებითი განზომილება, მას სჭირდება სამი სივრცითი და ერთი დროითი განზომილება. ჩვეულებრივ, დროის განზომილებას ენიჭება ნულის ინდექსი, ხოლო სივრცე-დრო აღინიშნება როგორც 3 + 1.
რამდენად ძლიერი იქნება ასეთი გამრუდება?
წრეზე, რომელიც ჩვენი ეკვატორია, RATIO-ის ფარდობითი კლება იქნება 10-9, ე.ი. დედამიწისთვის (ეკვატორის სიგრძე) / (დედამიწის რადიუსი) ≈ 2π (1 - 10-9)!!! ეს ისეთი პატარა დამატებაა. მაგრამ წრისთვის, რომელიც არის ეკვატორი, ეს კლება უკვე დაახლოებით 10-5-ია, და მიუხედავად იმისა, რომ ეს ასევე ძალიან მცირეა, თანამედროვე ინსტრუმენტებს შეუძლიათ ადვილად გაზომონ ეს მნიშვნელობა.
მაგრამ კოსმოსში უფრო მეტი ეგზოტიკური ობიექტია, ვიდრე უბრალოდ პლანეტები და ვარსკვლავები. მაგალითად, პულსარები, რომლებიც არიან ნეიტრონული ვარსკვლავები(შედგება ნეიტრონებისაგან). გრავიტაცია პულსარების ზედაპირზე არის ამაზრზენი და მათი საშუალო სიმკვრივემატერია დაახლოებით 1014 გ/სმ3 - წარმოუდგენლად მძიმე მატერია! პულსარებისთვის ამ რაციონის შემცირება უკვე დაახლოებით 0,1-ია!
მაგრამ შავი ხვრელებისა და ჭიის ხვრელებისთვის ამ თანაფარდობის შემცირება ერთიანობას აღწევს, ე.ი. თავად ურთიერთობა ნულს აღწევს! ეს ნიშნავს, რომ ცენტრისკენ მოძრაობისას გარშემოწერილობა არ იცვლება ჰორიზონტთან ან კისერთან ახლოს. შავი ხვრელების ან ჭიის ხვრელის გარშემო სფეროს ფართობი არც იცვლება. მკაცრად რომ ვთქვათ, ასეთი ობიექტებისთვის ჩვეულებრივი განმარტებასიგრძე აღარ არის შესაფერისი, მაგრამ ეს არ ცვლის არსს. უფრო მეტიც, სფერული სიმეტრიული ჭიის ხვრელისთვის სიტუაცია არ არის დამოკიდებული იმაზე, თუ რა მიმართულებით მივდივართ ცენტრისკენ.
როგორ წარმოგიდგენიათ?
თუ გავითვალისწინებთ ჭიის ხვრელს, ეს ნიშნავს, რომ ჩვენ მივაღწიეთ მინიმალური ფართობის სფეროს Smin=4π rmin2 ყელის რადიუსის rmin. მინიმალური ფართობის ამ სფეროს ჭიის ხვრელის კისერი ეწოდება. იმავე მიმართულებით შემდგომი მოძრაობით, აღმოვაჩენთ, რომ სფეროს ფართობი იწყებს ზრდას - ეს ნიშნავს, რომ ჩვენ კისრის გავლით გადავიცურეთ, გადავედით სხვა სივრცეში და უკვე ვმოძრაობთ ცენტრიდან.
და რა მოხდება, თუ დაცემული სხეულის ზომა კისრის ზომას აღემატება?
ამ კითხვაზე პასუხის გასაცემად, მოდით მივმართოთ ორგანზომილებიან ანალოგიას - იხილეთ სურათი 2.
დავუშვათ, რომ სხეული არის ორგანზომილებიანი ფიგურა (ქაღალდის ან სხვა მასალისგან ამოჭრილი ნიმუში) და ეს ნიმუში სრიალებს ზედაპირზე, რომელიც არის ძაბრი (როგორც ის, რაც გვაქვს აბაზანაში, როდესაც მასში წყალი მიედინება). უფრო მეტიც, ჩვენი ნახატი სრიალებს ძაბრის პირის მიმართულებით ისე, რომ იგი მთელი ზედაპირით არის დაჭერილი ძაბრის ზედაპირზე. ცხადია, როგორც კი ნიმუში უახლოვდება კისერს, ძაბრის ზედაპირის გამრუდება იზრდება და ნიმუშის ზედაპირი იწყებს დეფორმაციას ძაბრის ფორმის შესაბამისად. ეს ადგილინახატი. ჩვენს ნახატს (თუმცა ის ქაღალდია), ისევე როგორც ნებისმიერ ფიზიკურ სხეულს, აქვს ელასტიური თვისებები, რაც ხელს უშლის მის დეფორმაციას.
ამავე დროს, ნახატის მასალა აქვს ფიზიკური ზემოქმედებამასალაზე, საიდანაც მზადდება ძაბრი. შეიძლება ითქვას, რომ ძაბრიც და ნიმუშიც ერთმანეთზე დრეკადი ძალებით მოქმედებს.
1. ნახატი იმდენად დეფორმირებულია, რომ ძაბრში გასრიალდება, ხოლო შეიძლება დაიშალოს (გატყდეს).
2. შაბლონი და ძაბრი არ არის საკმარისად დეფორმირებული, რომ ნიმუში გაცურდეს (ეს მოითხოვს, რომ ნიმუშს ჰქონდეს საკმარისი დიდი ზომებიდა ძალა). შემდეგ ნახატი გაიჭედება ძაბრში და გადაკეტავს მის კისერს სხვა სხეულებისთვის.
3. ნახატი (უფრო ზუსტად, ნახატის მასალა) გაანადგურებს (გატყდება) ძაბრის მასალას, ე.ი. ასეთი ორგანზომილებიანი ჭიის ხვრელი განადგურდება.
4. ნიმუში გაივლის ძაბრის პირს (შესაძლოა დაარტყა მას კიდეზე). მაგრამ ეს მხოლოდ იმ შემთხვევაში იქნება, თუ თქვენ ზუსტად არ დაუმიზნეთ თქვენი ნახატი კისრის მიმართულებით.
იგივე ოთხი ვარიანტი ასევე შესაძლებელია სამგანზომილებიანი დაცემისთვის ფიზიკური სხეულებისამგანზომილებიან ჭიის ხვრელებში. ასე მოჩვენებითი, სათამაშოების მოდელების მაგალითზე, შევეცადე აღმეწერა ჭიის ხვრელი გვირაბის სახით კედლების გარეშე.
სამგანზომილებიანი ჭიის ხვრელის შემთხვევაში (ჩვენს სივრცეში), წინა ნაწილში განხილული ძაბრის მასალის ელასტიური ძალები ჩანაცვლებულია გრავიტაციული მოქცევის ძალებით - ეს არის იგივე ძალები, რომლებიც იწვევენ დედამიწაზე ცვენას და დინებას. მოქმედება და.
ჭიის ხვრელებსა და შავ ხვრელებში მოქცევის ძალებმა შეიძლება მიაღწიონ ამაზრზენ მნიშვნელობებს. მათ შეუძლიათ დაარღვიონ და გაანადგურონ ნებისმიერი ობიექტი ან მატერია, და სინგულარობის მახლობლად, ეს ძალები ზოგადად ხდება უსასრულო! თუმცა, ჩვენ შეგვიძლია ვივარაუდოთ ჭიის ხვრელის ასეთი მოდელი, რომელშიც მოქცევის ძალები შეზღუდულია და, ამრიგად, შესაძლებელია, რომ ჩვენმა რობოტმა (ან თუნდაც ადამიანმა) გაიაროს ასეთ ჭია ხვრელში მისი დაზიანების გარეშე.
მოქცევის ძალები, კიპ თორნის კლასიფიკაციის მიხედვით, სამი ტიპისაა:
1. მოქცევის დაძაბულობა-შეკუმშვის ძალები
2. ათვლის დეფორმაციის მოქცევის ძალები
3. ბრუნვის დეფორმაციის მოქცევის ძალები
სურათი 3. (ფიგურა აღებულია კიპ თორნის მოხსენებიდან - ნობელის ლაურეატიფიზიკაში 2017) მარცხნივ არის დაძაბულობა-შეკუმშვის მოქცევის ძალების მოქმედების ილუსტრაცია. მარჯვნივ არის ილუსტრაცია მოქცევის ბრუნვა-წვალების ძალების მოქმედებისა.
მიუხედავად იმისა, რომ ბოლო 2 ტიპი შეიძლება შემცირდეს ერთამდე - იხილეთ სურათი 3.
4. აინშტაინის ფარდობითობის ზოგადი თეორია
ამ ნაწილში მე ვისაუბრებ ჭიის ხვრელებზე აინშტაინის ფარდობითობის ზოგადი თეორიის ფარგლებში. განსხვავებები ჭიის ხვრელებისგან გრავიტაციის სხვა თეორიებში, განვიხილავ შემდეგ ნაწილში.
რატომ დავიწყე ჩემი განხილვა აინშტაინის თეორიით?
დღემდე, აინშტაინის ფარდობითობის თეორია არის უმარტივესი და ულამაზესი გრავიტაციის დაუსაბუთებელ თეორიებს შორის: დღემდე არც ერთი ექსპერიმენტი არ უარყოფს მას. ყველა ექსპერიმენტის შედეგები სრულყოფილად ეთანხმება მას 100 წლის განმავლობაში!!! ამავე დროს, ფარდობითობის თეორია მათემატიკურად ძალიან რთულია.
რატომ არის ასეთი რთული თეორია?
რადგან ყველა სხვა თანმიმდევრული თეორია კიდევ უფრო რთული აღმოჩნდება...
სურათი 4. (ფიგურა აღებულია A.D. Linde-ს წიგნიდან „ინფლაციური კოსმოლოგია“)
მარცხნივ - ქაოტური ინფლაციური მრავალელემენტიანი სამყაროს მოდელი ჭიის ხვრელების გარეშე, მარჯვნივ - იგივე, მაგრამ ჭიის ხვრელებით.
დღეს „ქაოტური ინფლაციის“ მოდელი თანამედროვე კოსმოლოგიის საფუძველია. ეს მოდელი მუშაობს აინშტაინის თეორიის ფარგლებში და ვარაუდობს (ჩვენის გარდა) უსასრულო რაოდენობის სხვა სამყაროების არსებობას, რომლებიც წარმოიქმნება შემდეგ ” დიდი აფეთქება„აფეთქების“ დროს წარმოიქმნება ე.წ. „სივრცით-დროებითი ქაფი“. პირველი მომენტები ამ „აფეთქების“ დროს და შემდეგ არის „ქაოტური ინფლაციის“ მოდელის საფუძველი.
ამ მომენტებში შეიძლება გამოჩნდეს პირველადი სივრცე-დროის გვირაბები (რელიქტური ჭიის ხვრელები), რომლებიც სავარაუდოდ შენარჩუნდება ინფლაციის შემდეგ. გარდა ამისა, ეს რელიქტური ჭიის ხვრელები აკავშირებენ ჩვენი და სხვა სამყაროს სხვადასხვა რეგიონებს - იხილეთ სურათი 4. ეს მოდელიშემოგვთავაზა ჩვენმა თანამემამულემ ანდრეი ლინდემ, რომელიც ახლა სტენფორდის უნივერსიტეტის პროფესორია. ეს მოდელი იხსნება უნიკალური შესაძლებლობამრავალელემენტიანი სამყაროს შესწავლა და ახალი ტიპის ობიექტების - ჭიის ხვრელებში შესასვლელების აღმოჩენა.
რა პირობებია საჭირო ჭიის ხვრელების არსებობისთვის
ჭიის ხვრელის მოდელების შესწავლა აჩვენებს, რომ ეგზოტიკური მატერია აუცილებელია მათი სტაბილური არსებობისთვის ფარდობითობის თეორიის ფარგლებში. ზოგჯერ ასეთ მატერიას ასევე უწოდებენ ფანტომურ მატერიას.
რისთვის არის ეს მასალა?
როგორც ზემოთ დავწერე, მოსახვევი სივრცის არსებობისთვის საჭიროა ძლიერი გრავიტაცია. აინშტაინის ფარდობითობის თეორიაში გრავიტაცია და მრუდი სივრცე-დრო განუყოფლად არსებობენ ერთმანეთისგან. საკმარისად კონცენტრირებული მატერიის გარეშე, მრუდი სივრცე სწორდება და ამ პროცესის ენერგია ასხივებს უსასრულობას გრავიტაციული ტალღების სახით.
მაგრამ მხოლოდ ძლიერი გრავიტაცია არ არის საკმარისი ჭიის ხვრელის სტაბილური არსებობისთვის - ამ გზით შეგიძლიათ მიიღოთ მხოლოდ შავი ხვრელი და (ამის შედეგად) მოვლენათა ჰორიზონტი.
შავი ხვრელის მოვლენის ჰორიზონტის წარმოქმნის თავიდან ასაცილებლად საჭიროა ფანტომური მატერია. ჩვეულებრივ ეგზოტიკური ან ფანტომური მატერია გაგებულია, როგორც ასეთი ნივთიერების მიერ ენერგეტიკული პირობების დარღვევა. უკვე არის მათემატიკური კონცეფცია, მაგრამ არ ინერვიულოთ - მათემატიკის გარეშე აღვწერ. როგორც სასკოლო ფიზიკის კურსიდან ცნობილია, თითოეული ფიზიკურ მყარი სხეულიარსებობს ელასტიური ძალები, რომლებიც ეწინააღმდეგებიან ამ სხეულის დეფორმაციას (ამაზე დავწერე წინა ნაწილში). თვითნებური ნივთიერების უფრო ზოგად შემთხვევაში (თხევადი, გაზი და ა.შ.) საუბარია მატერიის შინაგან წნევაზე, უფრო სწორად, ამ წნევის დამოკიდებულებაზე მატერიის სიმკვრივეზე.
ფიზიკის ამ დამოკიდებულებას მატერიის მდგომარეობის განტოლება ეწოდება.
ასე რომ, იმისთვის, რომ მატერიის ენერგეტიკული პირობები დაირღვეს, აუცილებელია, რომ წნევისა და ენერგიის სიმკვრივის ჯამი იყოს უარყოფითი (ენერგეტიკული სიმკვრივე არის მასის სიმკვრივე გამრავლებული სინათლის სიჩქარეზე კვადრატზე).
Რას ნიშნავს?
კარგად, პირველ რიგში, თუ გავითვალისწინებთ დადებით მასას, მაშინ ასეთი ფანტომური მატერიის წნევა უარყოფითი უნდა იყოს. და მეორეც, ფანტომური მატერიის წნევის მოდული საკმარისად დიდი უნდა იყოს, რომ მთლიანობაში უარყოფითი მნიშვნელობა მისცეს ენერგიის სიმკვრივეს.
არსებობს ფანტომური მატერიის კიდევ უფრო ეგზოტიკური ვერსია: როდესაც ჩვენ დაუყოვნებლივ განვიხილავთ ნეგატიურ მასის სიმკვრივეს და მაშინ წნევა არ თამაშობს ფუნდამენტურ როლს, მაგრამ უფრო მოგვიანებით.
და კიდევ უფრო გასაკვირია ის ფაქტი, რომ ფარდობითობის თეორიაში მატერიის (ენერგიის) სიმკვრივე დამოკიდებულია იმ საცნობარო სისტემაზე, რომელშიც მათ განვიხილავთ. ფანტომური მატერიისთვის, ეს მივყავართ იმ ფაქტს, რომ ასეთი საცნობარო ჩარჩო ყოველთვის არსებობს (მოძრავი შედარებით ლაბორატორიული სისტემათითქმის სინათლის სიჩქარით), რომელშიც ფანტომური მატერიის სიმკვრივე ხდება უარყოფითი. ამ მიზეზით, ფანტომური მატერიისთვის ფუნდამენტური განსხვავება არ არსებობს: მისი სიმკვრივე დადებითია თუ უარყოფითი.
არსებობს კი ასეთი საკითხი?
შემდეგ კი დროა გავიხსენოთ ბნელი ენერგიის აღმოჩენა კოსმოლოგიაში (არ აურიოთ იგი "ბნელი მატერიის" კონცეფციაში - ეს სრულიად განსხვავებული სუბსტანციაა). ბნელი ენერგია აღმოაჩინეს გასული საუკუნის 90-იან წლებში და ის საჭირო იყო სამყაროს დაკვირვებული დაჩქარებული გაფართოების ასახსნელად. დიახ, დიახ - სამყარო არა მხოლოდ ფართოვდება, არამედ ფართოვდება აჩქარებით.
7. როგორ შეიძლება წარმოიქმნას ჭიის ხვრელები სამყაროში
გრავიტაციის ყველა მეტრიკული თეორია (მათ შორის აინშტაინის თეორია) ამტკიცებს ტოპოლოგიის კონსერვაციის პრინციპს. ეს ნიშნავს, რომ თუ ჭიის ხვრელს აქვს ერთი ტოპოლოგია, მაშინ დროთა განმავლობაში მას მეორე ვერ ექნება. ეს ასევე ნიშნავს, რომ თუ სივრცეს არ აქვს ტორუსის ტოპოლოგია, მაშინ ტორუსის ტოპოლოგიის მქონე ობიექტები არ შეიძლება გამოჩნდნენ იმავე სივრცეში.
ამიტომ რგოლები (ჭიის ხვრელები ტორუსის ტოპოლოგიით) ვერ გამოჩნდება გაფართოებულ სამყაროში და ვერ გაქრება! იმათ. თუ "დიდი აფეთქების" დროს დაირღვა ტოპოლოგია ("დიდი აფეთქების" პროცესი შეიძლება არ იყოს აღწერილი მეტრიკული თეორიით - მაგალითად, აინშტაინის თეორიით), მაშინ აფეთქების პირველ მომენტებში, "სივრცულ-დროით" ქაფი“ (ზემოთ დავწერე) რგოლებს, რომლებიც შემდეგ შეიძლება გადაიზარდოს შეუღწევად ჭიის ხვრელებად იგივე ტორუსის ტოპოლოგიით, მაგრამ სრულებით ვეღარ გაქრება - ამიტომაც ეძახიან რელიქტურ ჭიის ხვრელებს.
მაგრამ აინშტაინის თეორიაში სფეროს ტოპოლოგიის მქონე ჭიის ხვრელები შეიძლება გამოჩნდნენ და გაქრეს (თუმცა მკაცრად ტოპოლოგიურ ენაზე ეს არ იქნება სფეროს იგივე ტოპოლოგია, როგორც სხვადასხვა სამყაროს დამაკავშირებელი ჭიის ხვრელები, მაგრამ მე აქ არ ჩავუღრმავდები ამ მათემატიკურ ჯუნგლებს) . როგორ შეიძლება ჭიის ხვრელების წარმოქმნა სფეროს ტოპოლოგიით კვლავ ილუსტრირებული იყოს ორგანზომილებიანი ანალოგიის მაგალითით - იხილეთ ფიგურები No5 - 7 სურათზე 1. ასეთი ორგანზომილებიანი ჭიის ხვრელები შეიძლება „გაბერილიყო“ როგორც ბავშვთა რეზინის ბურთი. ბრტყელი რეზინის „სამყაროს“ ნებისმიერ წერტილში. ამავდროულად, ასეთი „ინფლაციის“ პროცესში ტოპოლოგია არსად ირღვევა - არსად არ არის უწყვეტობა. სამგანზომილებიან სივრცეში (სამგანზომილებიანი სფერო) ყველაფერი ხდება ანალოგიით - როგორც ზემოთ ვთქვი.
8. შესაძლებელია თუ არა ჭიის ხვრელიდან დროის მანქანის დამზადება
ლიტერატურულ ნაწარმოებებს შორის შეგიძლიათ იპოვოთ მრავალი განსხვავებული რომანი დროის მანქანის შესახებ. სამწუხაროდ, მათი უმეტესობა მითებია, რომლებსაც საერთო არაფერი აქვთ ფიზიკაში დროის მანქანასთან. ასე რომ, ფიზიკაში ჩვეულებრივად არის მატერიალური სხეულების დახურული სამყაროს ხაზები დროის მანქანის ქვეშ. მსოფლიო ხაზის ქვეშ ჩვენ ვგულისხმობთ სხეულის ტრაექტორიას, რომელიც შედგენილია არა სივრცეში, არამედ სივრცე-დროში!
უფრო მეტიც, ამ ხაზების სიგრძეს უნდა ჰქონდეს მაკროსკოპული ზომები. ბოლო მოთხოვნა განპირობებულია იმით, რომ კვანტური ფიზიკა(მიკროსამყაროში) ნაწილაკების დახურული სამყაროს ხაზებია ბიზნესი, როგორც ყოველთვის. მაგრამ კვანტური სამყარო სულ სხვა საკითხია. მასში, მაგალითად, არის კვანტური გვირაბის ეფექტი, რომელიც საშუალებას აძლევს მიკრონაწილაკს გაიაროს პოტენციური ბარიერი (გაუმჭვირვალე კედლის მეშვეობით). გახსოვთ გმირი ივანუშკა (ითამაშა ალექსანდრე აბდულოვი) ფილმში ჯადოქრები, სადაც მან კედელი გაიარა? ზღაპარი, რა თქმა უნდა, მაგრამ სუფთა სამეცნიერო წერტილითვალსაზრისით, კედელში გავლის ალბათობა (კვანტური გვირაბი) ასევე არსებობს დიდ მაკროსკოპულ სხეულში.
მაგრამ თუ ამ ალბათობას გამოვთვლით, ის იმდენად მცირეა, რომ წარმატებული კვანტური გვირაბისთვის საჭირო მცდელობების (რაც უდრის ერთს გაყოფილი ამ მწირ ალბათობაზე) საჭირო რაოდენობა თითქმის უსასრულოა. უფრო კონკრეტულად, ასეთი მცდელობების რაოდენობა უნდა აღემატებოდეს სამყაროს ყველა ელემენტარული ნაწილაკების რაოდენობას!
დაახლოებით იგივეა კვანტური მარყუჟიდან დროის მანქანის შექმნის მცდელობა - თითქმის დაუჯერებელი.
მაგრამ ჩვენ მაინც ვუბრუნდებით ჭიის ხვრელის გამოყენებით დროის მანქანის შექმნის საკითხს. ამისთვის (როგორც ვთქვი) გვჭირდება დახურული მსოფლიო ხაზები. ასეთი ხაზები, სხვათა შორის, არის მბრუნავი შავი ხვრელების შიგნით. სხვათა შორის, ისინი ასევე არსებობენ მბრუნავი სამყაროს ზოგიერთ მოდელში (გოდელის ხსნარი).
მაგრამ იმისათვის, რომ ასეთი ხაზები გამოჩნდეს ჭიის ხვრელებში, უნდა დაკმაყოფილდეს ორი პირობა:
ჯერ ერთი, ჭიის ხვრელი უნდა იყოს რგოლი, ე.ი. გაერთიანდნენ სხვადასხვა სფეროებშიიგივე სამყარო.
და მეორეც, ეს ჭიის ხვრელი საკმარისად სწრაფად უნდა ბრუნავდეს (სწორი მიმართულებით).
ფრაზა "საკმაოდ სწრაფი" აქ ნიშნავს, რომ მასში მატერიის სიჩქარე სინათლის სიჩქარესთან ახლოს უნდა იყოს.
და ეს არის ის? – გეკითხებით, შეგვიძლია ვიმოგზაუროთ წარსულში და უკან? დღეს ფიზიკოსები ამ კითხვაზე მათემატიკურად-სწორად ვერ პასუხობენ. ფაქტია რომ მათემატიკური მოდელი, რომელიც საჭიროებს გამოთვლას, იმდენად რთულია, რომ ანალიტიკური ამოხსნის აგება უბრალოდ შეუძლებელია. უფრო მეტიც: დღეს არ არსებობს რგოლების ერთი ანალიტიკური გადაწყვეტა - კომპიუტერებზე გაკეთებულია მხოლოდ სავარაუდო რიცხვითი გამოთვლები.
პირადად ჩემი აზრია, რომ დახურული სამყაროს ხაზის მოპოვებაც რომ იყოს შესაძლებელი, ის განადგურდება მატერიით (რომელიც ამ მარყუჟის გასწვრივ მოძრაობს) მარყუჟის დახურვამდეც კი. იმათ. დროის მანქანა შეუძლებელია, თორემ შეგვეძლო დროის უკან დაბრუნება და, მაგალითად, ბებია იქ მოვკლათ ჯერ კიდევ მისი შვილების დაბადებამდე - აშკარა წინააღმდეგობა ლოგიკაში. იმათ. შესაძლებელია მხოლოდ დროის მარყუჟების მოპოვება, რომლებიც გავლენას არ მოახდენს ჩვენს წარსულზე. ამავე ლოგიკური მიზეზის გამო, ჩვენ ვერ ვხედავთ მომავალს აწმყოში ყოფნისას. სამომავლოდ, თქვენ შეგიძლიათ მხოლოდ მთლიანად გადაიტანოთ და მისგან დაბრუნება შეუძლებელი იქნება, თუ უკვე შევედით მასში. წინააღმდეგ შემთხვევაში მოვლენებს შორის მიზეზობრივი კავშირი ირღვევა (და ჩემი აზრით ეს შეუძლებელია).
9. ჭიის ხვრელები და მუდმივი მოძრაობა
სინამდვილეში, თავად ჭიის ხვრელები პირდაპირი ურთიერთობამათ არ აქვთ მუდმივი მოძრაობის მანქანა, მაგრამ ფანტომური მატერიის დახმარებით (რაც აუცილებელია ჭიის ხვრელის სტაციონარული არსებობისთვის), პრინციპში, შესაძლებელია შეიქმნას მესამე სახის ე.წ.
მახსოვს ერთი საოცარი თვისებებიფანტომური მატერია (იხ. ზემოთ): ყოველთვის არსებობს ათვლის ისეთი სისტემა (ლაბორატორიულ ჩარჩოსთან შედარებით მოძრაობს თითქმის სინათლის სიჩქარით), რომელშიც ფანტომური მატერიის სიმკვრივე ხდება უარყოფითი. წარმოიდგინეთ სხეული უარყოფითი მასით (დამზადებული ფანტომური მატერიისგან). Კანონის მიხედვით გრავიტაციაეს სხეული მიიზიდავს ჩვეულებრივ სხეულს დადებითი მასით. მეორე მხრივ, ჩვეულებრივ სხეულს მოუწევს უარყოფითი მასის მქონე სხეულის მოგერიება. თუ ამ სხეულების მასების მოდული ერთნაირია, მაშინ სხეულები ერთმანეთს უსასრულობამდე „დაედევნებიან“.
სწორედ ამ ეფექტს ეფუძნება მოქმედების (წმინდა თეორიული) პრინციპი. მუდმივი მოძრაობის მანქანამესამე სახის. თუმცა, ენერგიის მოპოვების შესაძლებლობა (საჭიროებისთვის ეროვნული ეკონომიკა) ამ პრინციპიდან დღემდე არ არის მკაცრად დადასტურებული არც მათემატიკურად და არც ფიზიკურად (თუმცა ასეთი მცდელობები არაერთხელ ყოფილა).
უფრო მეტიც, მეცნიერებს არ სჯერათ და არ სჯერათ მუდმივი მოძრაობის მანქანის შექმნის შესაძლებლობისა და ეს არის მთავარი არგუმენტი ფანტომური მატერიის არსებობისა და ჭიის ხვრელების წინააღმდეგ... პირადად მე ასევე არ მჯერა ამის შექმნის შესაძლებლობის. მუდმივი მოძრაობის მანქანა, მაგრამ ვაღიარებ ბუნებაში ზოგიერთი სახის ფანტომური მატერიის არსებობის შესაძლებლობას.
10. ჭიის ხვრელებსა და შავ ხვრელებს შორის კავშირი
როგორც ზემოთ დავწერე, პირველი რელიქტური ჭიის ხვრელები, რომლებიც შეიძლებოდა სამყაროში წარმოქმნილიყო „დიდი აფეთქების“ შემდეგ, საბოლოოდ შეიძლება გაუვალი აღმოჩნდეს. იმათ. მათში გავლა შეუძლებელია. მათემატიკის ენაზე ეს ნიშნავს, რომ ჭიის ხვრელთან ჩნდება ხაფანგის ჰორიზონტი, რომელსაც ზოგჯერ ასევე უწოდებენ სივრცის მსგავს ხილვადობის ჰორიზონტს. სინათლეც კი ვერ გამოდის ხაფანგის ჰორიზონტის ქვემოდან და სხვა მატერია ვერც უფრო მეტად.
თქვენ ჰკითხავთ: "რა, ჰორიზონტები განსხვავებულია?". დიახ, გრავიტაციის თეორიებში არსებობს რამდენიმე ტიპის ჰორიზონტი და როცა ამბობენ, რომ შავ ხვრელს აქვს ჰორიზონტი, ისინი ჩვეულებრივ მოვლენათა ჰორიზონტს გულისხმობენ.
მეტსაც ვიტყვი: ჭიის ხვრელს ჰორიზონტიც უნდა ჰქონდეს, ამ ჰორიზონტს ხილვადობის ჰორიზონტი ჰქვია და ასეთი ჰორიზონტების რამდენიმე სახეობაც არსებობს. მაგრამ მე ამას აქ არ შევალ.
ამრიგად, თუ ჭიის ხვრელი გაუვალია, მაშინ გარეგნულად თითქმის შეუძლებელია მისი გარჩევა შავი ხვრელისგან. ასეთი ჭიის ხვრელის ერთადერთი ნიშანი შეიძლება იყოს მხოლოდ მონოპოლური მაგნიტური ველი (თუმცა ჭიის ხვრელს შეიძლება საერთოდ არ ჰქონდეს).
ფრაზა „მონოპოლიური ველი“ ნიშნავს იმას, რომ ველი გადის ჭიის ხვრელიდან პირდაპირ ერთი მიმართულებით, ე.ი. ველი ან ჭიის ხვრელიდან გამოდის ყველა მხრიდან (როგორც ზღარბის ნემსები), ან შედის მასში ყველა მხრიდან - იხილეთ სურათი 6.
შავ ხვრელს აქვს მონოპოლია მაგნიტური ველიაკრძალულია ეგრეთ წოდებული „უბეწვა შავი ხვრელის“ თეორემით.
ელექტრული მონოპოლური ველისთვის ეს თვისება ჩვეულებრივ ნიშნავს, რომ ზედაპირის შიგნით, რომლის ქვეშაც ველი შედის (ან გამოდის), არის ელექტრული მუხტი. მაგრამ მაგნიტური მუხტები ბუნებაში არ არის ნაპოვნი, ასე რომ, თუ ველი შედის ჭიის ხვრელში ერთ-ერთ შესასვლელთან, მაშინ მან უნდა დატოვოს იგი ჭიის ხვრელის მეორე შესასვლელთან (ან პირიქით). ამრიგად, თეორიულ ფიზიკაში შესაძლებელია საინტერესო კონცეფციის დანერგვა, ამ კონცეფციას ეწოდება "დამუხტი გადასახადის გარეშე".
ეს ნიშნავს, რომ მაგნიტური ჭიის ხვრელი მის თითოეულ შესასვლელში გამოიყურება მაგნიტური მუხტის მსგავსი, მაგრამ შესასვლელების მუხტები საპირისპიროა (+ და -) და, შესაბამისად, ჭიის ხვრელის შესასვლელების მთლიანი მუხტი. ნული. სინამდვილეში, არ უნდა იყოს რაიმე მაგნიტური მუხტი, უბრალოდ გარე მაგნიტური ველი იქცევა ისე, თითქოს ისინი არიან - იხილეთ სურათი 6.
გავლადი ჭიის ხვრელებს აქვთ საკუთარი დამახასიათებელი ნიშნები, რომლებიც განასხვავებენ მათ შავი ხვრელებისგან და ამის შესახებ შემდეგ ნაწილში დავწერ.
თუ ჭიის ხვრელი გაუვალია, მაშინ ფანტომური მატერიის დახმარებით ის შეიძლება გახდეს გამვლელი. სახელდობრ, თუ მის ერთ-ერთი შესასვლელიდან ფანტომური მატერიით აუღელვებელ ჭიის ხვრელს „მოვვრწყავთ“, მაშინ ის საპირისპირო შესასვლელის მხრიდან გამტარი გახდება და პირიქით. მართალია, ამ შემთხვევაში ჩნდება კითხვა და რჩება: როგორ შეუძლია მოგზაურმა (რომელსაც გაუვალი ჭიის ხვრელის გავლა სურს) აცნობოს თავის თანაშემწეს მისგან მოპირდაპირე ჭიის ხვრელის შესასვლელთან (მისგან ჰორიზონტით დახურული), რომ ის ( მოგზაური) უკვე მის შესასვლელთან არის და დროა დაიწყოთ მოპირდაპირე შესასვლელის ფანტომური მატერიით „მორწყვა“, რათა ჭიის ხვრელი ნახევრად გამტარი გახდეს მოგზაურისთვის საჭირო მიმართულებით.
ამგვარად, იმისთვის, რომ შეუღწევადი ჭიის ხვრელი მთლიანად გამტარი გახდეს, ის ერთდროულად უნდა იყოს „მორწყავებული“ ფანტომური მატერიით მისი ორივე შესასვლელიდან. უფრო მეტიც, ფანტომური მატერიის საკმარისი რაოდენობა უნდა იყოს, რაც არც ისე მარტივი კითხვაა, მასზე პასუხის გაცემა შესაძლებელია მხოლოდ კონკრეტული მოდელისთვის ზუსტი რიცხვითი გამოთვლებით (ასეთი მოდელები უკვე გამოითვლება ადრე. სამეცნიერო პუბლიკაციები). ასტროფიზიკაში იყო გამოთქმაც კი, რომ ფანტომური მატერია იმდენად საშინელია, რომ შავ ხვრელებსაც კი ხსნის! მართალია, სამართლიანობისთვის, ღირს იმის თქმა, რომ შავი ხვრელი, დაშლის შემდეგ, სულაც არ ქმნის ჭიის ხვრელს.
ჩვეულებრივი მატერია საკმარისი რაოდენობით, პირიქით, ჭიის ხვრელს „იკეტავს“, ე.ი. გაუვალს ხდის. ამრიგად, შეგვიძლია ვთქვათ, რომ ამ თვალსაზრისით შესაძლებელია შავი ხვრელების და ჭიის ხვრელების ურთიერთ გარდაქმნა.
11. შავ-თეთრი ხვრელები როგორც ჭიის ხვრელები
ვფიქრობ, აქამდე მკითხველს ექმნებოდა შთაბეჭდილება, რომ შავი ხვრელები არის ობიექტები, საიდანაც ვერასდროს ვერაფერი გამოდის (მათ შორის სინათლეც კი). ეს არ არის სრულიად სწორი განცხადება.
ფაქტია, რომ თითქმის ყველა შავ ხვრელში სინგულარობა აცილებს მატერიას (და სინათლეს), როდესაც ის მიფრინავს მასთან ძალიან ახლოს (უკვე შავი ხვრელის ჰორიზონტის ქვემოთ). ამ ფენომენის გამონაკლისი შეიძლება იყოს მხოლოდ ე.წ შვარცშილდის შავი ხვრელები, ე.ი. რომლებიც არ ბრუნავენ და არ აქვთ ელექტრული მუხტი. მაგრამ ასეთი შვარცშილდის შავი ხვრელის ფორმირებისთვის მის გენერაციულ მატერიას სჭირდება ისეთი საწყისი პირობები, რომელთა ზომა არის ნული ყველა შესაძლო საწყისი პირობის სიმრავლეზე!
ანუ ნებისმიერი შავი ხვრელის წარმოქმნის დროს მას აუცილებლად ექნება ბრუნვა (თუნდაც ძალიან მცირე იყოს) და აუცილებლად იქნება ელექტრული მუხტი (თუნდაც ელემენტარული), ე.ი. შავი ხვრელი არ იქნება შვარცშილდი. შემდეგში ასეთ შავ ხვრელებს რეალურს დავარქმევ. რეალურ შავ ხვრელებს აქვთ საკუთარი კლასიფიკაცია: Kerr (მბრუნავი შავი ხვრელისთვის), Reisner-Nordström (დამუხტული შავი ხვრელისთვის) და Kerr-Newman (მბრუნავი და დამუხტული შავი ხვრელისთვის).
რა დაემართება ნაწილაკს, რომელიც მოიგერია სინგულარობით რეალურ შავ ხვრელში?
ნაწილაკი ვეღარ გაფრინდება უკან - ეს ეწინააღმდეგება ფიზიკის კანონებს შავ ხვრელში, რადგან ნაწილაკი უკვე მოექცა მოვლენის ჰორიზონტის ქვეშ. მაგრამ აღმოჩნდა, რომ შავი ხვრელების შიგნით ტოპოლოგია არატრივიალური (რთული) გამოდის. ეს მივყავართ იმ ფაქტს, რომ შავი ხვრელის ჰორიზონტის ქვეშ მოქცევის შემდეგ, ყველა მატერია, ნაწილაკი, სინათლე სინგულარობით გამოიდევნება სხვა სამყაროში.
სამყაროში, სადაც ეს ყველაფერი მიფრინავს, არის თეთრი ხვრელი - მისგან მატერია (ნაწილაკები, სინათლე) გაფრინდება. მაგრამ ყველა სასწაული ამით არ მთავრდება... ფაქტია, რომ იმავე ადგილას სივრცეში, სადაც ეს თეთრი ხვრელია (სხვა სამყაროში) არის შავი ხვრელიც.
მატერია, რომელიც ჩავარდა იმ შავ ხვრელში (სხვა სამყაროში) განიცდის მსგავს პროცესს და გაფრინდება შემდეგ სამყაროში. და ასე შემდეგ... მეტიც, მოძრაობა ერთი სამყაროდან მეორეში ყოველთვის შესაძლებელია მხოლოდ ერთი მიმართულებით: წარსულიდან მომავლისკენ (სივრცე-დროში). ეს მიმართულება დაკავშირებულია ნებისმიერ სივრცე-დროში მოვლენებს შორის მიზეზობრივ კავშირთან. ძალით საღი აზრიდა ლოგიკის მეცნიერები ვარაუდობენ, რომ მიზეზობრიობა არასოდეს უნდა დაირღვეს.
მკითხველს შეიძლება გაუჩნდეს ლოგიკური კითხვა: იქნება თუ არა აუცილებლად თეთრი ხვრელი ჩვენს სამყაროში - სადაც უკვე არის შავი ხვრელი და სად შეიძლება გაფრინდეს ჩვენთან მატერია წინა სამყაროდან? შავი ხვრელის ტოპოლოგიის სპეციალისტებისთვის ეს რთული კითხვაა და მასზე პასუხი "არა ყოველთვის". მაგრამ, პრინციპში, ასეთი სიტუაცია შეიძლება იყოს (როდესაც ჩვენს სამყაროში შავი ხვრელი ასევე არის თეთრი ხვრელი სხვა - წინა სამყაროსგან). სამწუხაროდ, ჯერ ვერ ვუპასუხებთ კითხვას - რომელი სიტუაციაა უფრო სავარაუდო (ჩვენს სამყაროში არსებული შავი ხვრელი ასევე წინა სამყაროს თეთრი ხვრელია თუ არა).
ასე რომ, ასეთ ობიექტებს - შავ და თეთრ ხვრელებს სხვა სახელი აქვთ: "დინამიური ჭიის ხვრელები". მათ უწოდებენ დინამიკურს, რადგან მათ ყოველთვის აქვთ რეგიონი შავი ხვრელის ჰორიზონტის ქვეშ (ამ რეგიონს უწოდებენ T-რეგიონს), რომელშიც შეუძლებელია ხისტი საცნობარო ჩარჩოს შექმნა და რომელშიც ყველა ნაწილაკი ან მატერია იქნება დასვენება. T-რეგიონში მატერია არა მხოლოდ მუდმივად მოძრაობს - ის მუდმივად მოძრაობს ცვლადი სიჩქარით.
მაგრამ სინგულარობასა და T-რეგიონს შორის რეალურ შავ ხვრელებში ყოველთვის არის სივრცე ჩვეულებრივი რეგიონით, ამ რეგიონს R-რეგიონი ეწოდება. კერძოდ, შავი ხვრელის გარეთ სივრცეს ასევე აქვს R-რეგიონის თვისებები. ასე რომ, მატერიის მოგერიება სინგულარობიდან ხდება ზუსტად შიდა R-რეგიონში.
სურათი 7. (ავტორმა ნახატის საფუძვლად აიღო კარტერ-პენროუზის დიაგრამა რეისნერ-ნორდსტრომის შავი ხვრელისთვის) ფიგურა მარცხნივ სქემატურად გვიჩვენებს სივრცეს Reisner-Nordström-ის შავი ფერის არატრივიალური (კომპლექსური) ტოპოლოგიით. -და-თეთრი ხვრელი (კარტერ-პენროუზის დიაგრამა). ნაწილაკების გავლა ამ შავ-თეთრ ხვრელში ნაჩვენებია მარჯვნივ: შავი წრის გარეთ არის გარე R-რეგიონი, მწვანე და შავ წრეებს შორის არის T-რეგიონი, მწვანე წრის ქვეშ არის შიდა R-რეგიონი. და სინგულარობა.
ამ მიზეზების გამო, შეუძლებელია ნაწილაკების ერთი ტრაექტორიის გამოთვლა და აგება, რომელიც კვეთს შავ-თეთრ ხვრელს ორივე სამყაროში ერთდროულად. ასეთი კონსტრუქციისთვის აუცილებელია სასურველი ტრაექტორიის ორ ნაწილად დაყოფა და ამ მონაკვეთების „შეკერვა“ ერთად შიდა R-რეგიონში (მხოლოდ იქ არის შესაძლებელი ამის გაკეთება) - იხილეთ სურათი 7.
როგორც ადრე დავწერე, მოქცევის ძალებს შეუძლიათ გაანადგურონ მატერია, სანამ ის სხვა სამყაროს მიაღწევს. უფრო მეტიც, შავ-თეთრი ხვრელის შიგნით, მოქცევის ძალების მაქსიმუმი მიიღწევა მინიმალური რადიუსის წერტილში (შიდა R-რეგიონში). რაც უფრო ახლოს იქნება მისი თვისებების ნამდვილი შავი ხვრელი შვარცშილდის ხვრელთან, მით მეტი იქნება ეს ძალები მაქსიმუმში და მით ნაკლები შანსი ექნება მატერიას შავ-თეთრი ხვრელის განადგურების გარეშე გადალახოს.
ნამდვილი შავი ხვრელების ეს თვისებები განისაზღვრება მათი სპინის ზომით (ეს არის მათი კუთხური იმპულსი გაყოფილი მათი მასის კვადრატზე) და მათი მუხტის ზომით (ეს არის მათი მუხტი გაყოფილი მათ მასაზე). თითოეული ეს თვისება (ეს ზომები) არ შეიძლება იყოს ერთზე მეტი ნამდვილი შავი ხვრელისთვის. მაშასადამე, რაც უფრო დიდია რომელიმე ეს ზომა ერთიანობისკენ, მით უფრო ნაკლები მოქცევის ძალები იქნება ასეთ შავ ხვრელში მაქსიმუმში და მით უფრო დიდია შანსები მატერიისთვის (ან ადამიანისათვის), რომ გადალახოს ასეთი შავი და თეთრი ხვრელი განადგურების გარეშე. უფრო მეტიც, რაც არ უნდა პარადოქსულად ჟღერდეს, რაც უფრო მძიმეა ნამდვილი შავი ხვრელი, მით ნაკლები მოქცევის ძალები იქნება მაქსიმალური!
ეს იმიტომ ხდება, რომ მოქცევის ძალები არ არის მხოლოდ გრავიტაციული ძალები, არამედ გრავიტაციული ძალის გრადიენტი (ანუ გრავიტაციული ძალის ცვლილების სიჩქარე). ამიტომ, რაც უფრო დიდია შავი ხვრელი, მით უფრო ნელა იცვლება მასში გრავიტაციული ძალები (მიუხედავად იმისა, რომ თავად გრავიტაციული ძალები შეიძლება იყოს უზარმაზარი). აქედან გამომდინარე, გრავიტაციული ძალის გრადიენტი (ანუ მოქცევის ძალები) უფრო მცირე იქნება უფრო დიდ შავ ხვრელებში.
მაგალითად, რამდენიმე მილიონი მზის მასის შავი ხვრელისთვის (ჩვენი გალაქტიკის ცენტრში არის შავი ხვრელი, რომლის მასა ≈ 4,3 მილიონი მზის მასაა), მის ჰორიზონტზე მოქცევის ძალები საკმარისად მცირეა ადამიანისთვის. იქ ფრენა და, ამავდროულად, არაფერი არ იგრძნობა ჰორიზონტის გავლის დროს. სამყაროში ასევე არის ბევრად უფრო მძიმე შავი ხვრელები - რამდენიმე მილიარდი მზის მასის მასით (როგორც, მაგალითად, M87 კვაზარში)... მე აგიხსნით, რომ შორეული გალაქტიკების აქტიურ (კაშკაშა) ბირთვებს კვაზარები ეწოდება. .
ვინაიდან, როგორც დავწერე, მატერიას ან სინათლეს მაინც შეუძლია იფრინოს ერთი სამყაროდან მეორეში განადგურების გარეშე შავი და თეთრი ხვრელის მეშვეობით, ასეთ ობიექტებს სამართლიანად შეიძლება ეწოდოს სხვა სახის ჭიის ხვრელები ფანტომური მატერიის გარეშე. უფრო მეტიც, სამყაროში სწორედ ამ ჯიშის არსებობა - დინამიური ჭიის ხვრელები - შეიძლება ჩაითვალოს პრაქტიკულად დადასტურებულად!
ავტორის ორიგინალური ვიდეო (მისი პუბლიკაციიდან), რომელიც ასახავს მტვრის სფეროს თავისუფალ, რადიალურ დაცემას შავ-თეთრ ხვრელში (სფეროზე მტვრის ყველა ნაწილაკი ანათებს მონოქრომული მწვანე შუქით). ამ შავ-თეთრი რეისნერ-ნორდსტრომის ხვრელის კოშის ჰორიზონტის რადიუსი 2-ჯერ ნაკლებია გარე ჰორიზონტის რადიუსზე. დამკვირვებელი ასევე თავისუფლად და რადიალურად ეცემა (ამ სფეროს მიჰყვება), მაგრამ უფრო დიდი მანძილიდან.
ამ შემთხვევაში, სფეროს მტვრის ნაწილაკებიდან თავდაპირველად მწვანე ფოტონები დამკვირვებელს აღწევენ წითელი (და შემდეგ მეწამული) გრავიტაციული ცვლით. თუ დამკვირვებელი შავ-თეთრ ხვრელთან შედარებით გაუნძრევლად დარჩებოდა, მაშინ სფეროს მიერ ხილვადობის ჰორიზონტის გადაკვეთის შემდეგ დამკვირვებლისთვის ფოტონების წითელ ცვლა გახდება უსასრულო და ის ვეღარ შეძლებდა ამ მტვრიან სფეროს დაკვირვებას. მაგრამ დამკვირვებლის თავისუფალი დაცემის გამო, მას შეუძლია მუდმივად დაინახოს სფერო (თუ არ გაითვალისწინებთ ფოტონების ძლიერ წითელ გადაადგილებას) - მდ. და მომენტები, როდესაც სფერო ორივე ჰორიზონტს კვეთს, და სანამ დამკვირვებელი თავად კვეთს ამ ჰორიზონტებს, და მას შემდეგაც, რაც სფერო გადის ამ დინამიური ჭიის ხვრელის (შავ-თეთრი ხვრელის) კისერზე და მტვრის ნაწილაკების სხვა სამყაროში გასვლის შემდეგ.
ქვემოთ მოცემულია დამკვირვებლის რადიუსის შკალა (მონიშნული ყვითელი ნიშნით), მტვრის გარსის წერტილი დამკვირვებელთან ყველაზე ახლოს (მონიშნული მწვანე ნიშნით), მტვრის გარსის წერტილი, რომელიც ყველაზე შორს არის დამკვირვებლისგან, საიდანაც მოდის ფოტონები. დამკვირვებლისადმი (მონიშნული თხელი თეთრი ნიშნით), ასევე ჰორიზონტის მდებარეობა შავი ხვრელი(წითელი ეტიკეტი), ქოშის ჰორიზონტი (ლურჯი ეტიკეტი) და ყელის წერტილი (იისფერი ეტიკეტი).
12.მულტივერსი
მულტივერსიის კონცეფცია ჩვეულებრივ იდენტიფიცირებულია ჩვენს გარშემო არსებული სივრცის არატრივიალურ ტოპოლოგიასთან. უფრო მეტიც, კვანტურ ფიზიკაში "მრავალ სამყაროს" კონცეფციისგან განსხვავებით, ისინი გულისხმობენ სივრცის საკმაოდ დიდ მასშტაბებს, რომლებზეც კვანტური ეფექტები სრულიად უგულებელყოფილია. რა არის არატრივიალური ტოპოლოგია? ნება მომეცით ავხსნა ეს მარტივი მაგალითებით. წარმოიდგინეთ პლასტილინისგან ჩამოსხმული ორი საგანი: ჩვეულებრივი თასი სახელურით და თეფში ამ ჭიქისთვის.
პლასტილინის ნაპრალებისა და ზედაპირების წებოვნების გარეშე, მაგრამ მხოლოდ პლასტილინის პლასტიკური დეფორმაციით, თეფში შეიძლება გადაიქცეს ბურთად, მაგრამ ის არ შეიძლება გადაიქცეს თასად ან ბაგელად. ჭიქისთვის პირიქითაა: სახელურის გამო ფინჯანი ვერ გადაიქცევა თეფშად ან ბურთულად, მაგრამ ის შეიძლება გადაიქცეს ბაგელად. ესენი ზოგადი თვისებებითეფშები და ბურთი შეესაბამება მათ ზოგად ტოპოლოგიას - სფეროს ტოპოლოგიას, ხოლო თასის და დონატის ზოგად თვისებებს - ტორუსის ტოპოლოგიას.
ასე რომ, სფეროს (თეფშის და ბურთის) ტოპოლოგია მიჩნეულია ტრივიალურად, ხოლო ტორუსის უფრო რთული ტოპოლოგია (ჭიქა და ბაგელი) არატრივიალურად, თუმცა არსებობს სხვა, კიდევ უფრო მეტი. არატრივიალური ტოპოლოგიის რთული ტიპები - არა მხოლოდ ტორუსის ტოპოლოგია. ჩვენს ირგვლივ სამყარო შედგება მინიმუმ სამი სივრცული (სიგრძე, სიგანე, სიმაღლე) და ერთდროული განზომილებისაგან და ტოპოლოგიის ცნებები აშკარად გადადის ჩვენს სამყაროში.
ამრიგად, თუ ორი განსხვავებული სამყარო სფეროს ტოპოლოგიით უკავშირდება ერთმანეთს მხოლოდ ერთი ჭიის ხვრელით (ჰანტელი), მაშინ მიღებულ სამყაროს ასევე ექნება სფეროს ტრივიალური ტოპოლოგია. მაგრამ თუ ერთი და იმავე სამყაროს ორი განსხვავებული ნაწილი ერთმანეთთან არის დაკავშირებული ჭიის ხვრელთან (წონით), მაშინ ასეთ სამყაროს უკვე ექნება არატრივიალური ტორუსის ტოპოლოგია.
თუ ორი განსხვავებული სამყარო სფეროს ტოპოლოგიით უკავშირდება ორი ან მეტი ჭიის ხვრელს, მაშინ მიღებულ სამყაროს ექნება არატრივიალური ტოპოლოგია. რამდენიმე ჭიის ხვრელით ერთმანეთთან დაკავშირებულ სამყაროთა სისტემას ასევე ექნება არატრივიალური ტოპოლოგია, თუ არის მინიმუმ ერთი დახურული ხაზი, რომელიც ვერ იქნება შეკუმშული ერთ წერტილში რაიმე გლუვი დეფორმაციით.
მიუხედავად მათი მიმზიდველობისა, ჭიის ხვრელებს აქვთ ორი მნიშვნელოვანი ნაკლი: ისინი არასტაბილურია და მათი არსებობა მოითხოვს ეგზოტიკური (ან ფანტომური) მატერიის არსებობას. და თუ მათი სტაბილურობა მაინც შეიძლება ხელოვნურად განხორციელდეს, მაშინ ბევრ მეცნიერს უბრალოდ არ სჯერა ფანტომური მატერიის არსებობის შესაძლებლობის. ზემოაღნიშნულიდან გამომდინარე, შეიძლება ჩანდეს, რომ ჭიის ხვრელების გარეშე მულტივერსიის არსებობა შეუძლებელია. მაგრამ ირკვევა, რომ ეს ასე არ არის: რეალური შავი ხვრელების არსებობა სრულიად საკმარისია მულტივერსიის არსებობისთვის.
როგორც ვთქვი, ყველა შავი ხვრელის შიგნით არის სინგულარობა - ეს არის რეგიონი, რომელშიც ენერგიისა და მატერიის სიმკვრივე უსასრულო მნიშვნელობებს აღწევს. თითქმის ყველა შავ ხვრელში სინგულარობა მოგერიებს მატერიას (და სინათლეს), როდესაც ის ძალიან ახლოსაა მასთან (უკვე შავი ხვრელის ჰორიზონტის ქვემოთ).
ამ ფენომენის გამონაკლისი შეიძლება იყოს მხოლოდ ეგრეთ წოდებული შვარცშილდის შავი ხვრელები, ანუ ისინი, რომლებიც საერთოდ არ ბრუნავენ და რომლებსაც არ აქვთ ელექტრული მუხტი. შვარცშილდის შავ ხვრელს აქვს ტრივიალური ტოპოლოგია. მაგრამ ასეთი შვარცშილდის შავი ხვრელის ფორმირებისთვის, მისი წარმომქმნელი მატერიისთვის საჭიროა ისეთი საწყისი პირობები, რომელთა ზომა არის ნული ყველა შესაძლო საწყისი პირობის სიმრავლეზე!
ანუ ნებისმიერი შავი ხვრელის წარმოქმნის დროს მას აუცილებლად ექნება ბრუნვა (თუნდაც ძალიან მცირე იყოს) და აუცილებლად იქნება ელექტრული მუხტი (თუნდაც ელემენტარული იყოს), ანუ შავი ხვრელი არ იქნება. იყოს შვარცშილდი. ასეთ შავ ხვრელებს ნამდვილს ვუწოდებ.
შვარცშილდის შავი ხვრელისთვის სინგულარობა მდებარეობს ცენტრალური სფეროს შიგნით, რომელსაც აქვს უსასრულოდ მცირე ფართობი. ნამდვილ შავ ხვრელს აქვს სინგულარობა რგოლზე, რომელიც მდებარეობს ეკვატორულ სიბრტყეში შავი ხვრელის ორივე ჰორიზონტის ქვეშ. აქვე უნდა დავამატო, რომ შვარცშილდისგან განსხვავებით, ნამდვილ შავ ხვრელს აქვს არა ერთი, არამედ ორი ჰორიზონტი. უფრო მეტიც, ამ ჰორიზონტებს შორის, სივრცისა და დროის მათემატიკური ნიშნები ცვლის ადგილებს (თუმცა ეს საერთოდ არ ნიშნავს იმას, რომ თავად სივრცე და დრო ცვლის ადგილს, როგორც ზოგიერთი მეცნიერი თვლის).
რა დაემართება ნაწილაკს, რომელიც მოიგერია სინგულარობით რეალურ შავ ხვრელში (უკვე მისი შიდა ჰორიზონტის ქვემოთ)? ნაწილაკი ვეღარ გაფრინდება უკან: ეს ეწინააღმდეგება ფიზიკის კანონებს და მიზეზობრიობას შავ ხვრელში, ვინაიდან ნაწილაკი უკვე მოვლენის ჰორიზონტზეა მოქცეული. ეს მივყავართ იმ ფაქტს, რომ რეალური შავი ხვრელის შიდა ჰორიზონტის ქვეშ მოქცევის შემდეგ, ნებისმიერი მატერია, ნაწილაკები, სინათლე სინგულარობით გამოიდევნება სხვა სამყაროში.
ეს იმიტომ ხდება, რომ შვარცშილდის შავი ხვრელებისგან განსხვავებით, რეალური შავი ხვრელების ტოპოლოგია არატრივიალური აღმოჩნდება. გასაოცარია არა? შავი ხვრელის მცირე ბრუნვაც კი იწვევს მისი ტოპოლოგიის თვისებების რადიკალურ ცვლილებას! იმ სამყაროში, სადაც მატერია შემდეგ გაფრინდება, არის თეთრი ხვრელი - მისგან ყველაფერი მიფრინავს. მაგრამ ყველა სასწაული ამით არ მთავრდება... ფაქტია, რომ იმავე ადგილას სივრცეში, სადაც ეს თეთრი ხვრელი არსებობს, სხვა სამყაროში, ასევე არის შავი ხვრელი. მატერია, რომელიც ჩავარდა სხვა სამყაროს შავ ხვრელში, განიცდის მსგავს პროცესს და გაფრინდება შემდეგ სამყაროში და ა.შ.
უფრო მეტიც, მოძრაობა ერთი სამყაროდან მეორეში ყოველთვის შესაძლებელია მხოლოდ ერთი მიმართულებით - წარსულიდან მომავლისკენ (სივრცე-დროში). ეს მიმართულება დაკავშირებულია ნებისმიერ სივრცე-დროში მოვლენებს შორის მიზეზობრივ კავშირთან. საღი აზრისა და ლოგიკის ძალით, მეცნიერები ვარაუდობენ, რომ მიზეზობრივი კავშირი არასოდეს უნდა დაირღვეს. ასეთ ობიექტს ჩვეულებრივ შავ-თეთრ ხვრელს უწოდებენ (ამ გაგებით, ჭიის ხვრელს შეიძლება ეწოდოს თეთრ-თეთრი ხვრელი). ეს არის მულტივერსია, რომელიც არსებობს რეალური შავი ხვრელების არსებობის გამო და მისი არსებობისთვის ჭიის ხვრელებისა და ფანტომური მატერიის არსებობა აუცილებელი არ არის.
ვვარაუდობ, რომ მკითხველთა უმეტესობისთვის ძნელი წარმოსადგენია, რომ სივრცის ერთსა და იმავე რეგიონში (იგივე სფეროს შიგნით, რომელსაც აქვს შავი ხვრელის ჰორიზონტის რადიუსი) არსებობდეს ორი ფუნდამენტურად განსხვავებული ობიექტი: შავი და თეთრი ხვრელი. მაგრამ მათემატიკურად ეს საკმაოდ მკაცრად არის დადასტურებული.
მკითხველს ვიწვევ წარმოიდგინოს მარტივი მოდელი: მბრუნავი კარით შენობაში შესვლა (და გამოსვლა). ამ კარს შეუძლია მხოლოდ ერთი მიმართულებით ბრუნვა. შენობის შიგნით, ამ კართან შესასვლელი და გასასვლელი გამოყოფილია ტურნიკეტებით, რომლებიც მნახველებს მხოლოდ ერთი მიმართულებით (შესასვლელი ან გასასვლელი) გავლის საშუალებას აძლევს, შენობის გარეთ კი ტურნიკეტები არ არის. წარმოიდგინეთ, რომ შენობის შიგნით ეს ტურნიკები მთელ შენობას ყოფს 2 ნაწილად: სამყარო No1 შენობიდან გამოსასვლელად და სამყარო No3 მასში შესასვლელად, ხოლო შენობის გარეთ არის სამყარო No2 - ის, რომელშიც მე და შენ. ცოცხალი. შენობის შიგნით, ტურნიკები ასევე იძლევა მოძრაობის საშუალებას მხოლოდ #1-დან #3-მდე მიმართულებით. ასეთი მარტივი მოდელი კარგად ასახავს შავ-თეთრი ხვრელის მოქმედებას და განმარტავს, რომ შენობის გარეთ შესვლისა და გამოსვლის მნახველები შეიძლება ერთმანეთს შეეჯახონ, შენობის შიგნით კი მათ არ შეუძლიათ ცალმხრივი მოძრაობის გამო (ისევე, როგორც მატერიის ნაწილაკები. შესაბამისი სამყაროები).
სინამდვილეში, ფენომენები, რომლებიც თან ახლავს მატერიას სხვა სამყაროში ასეთი განდევნის დროს, საკმაოდ არის რთული პროცესები. გრავიტაციული მოქცევის ძალები, რომელთა შესახებაც ზემოთ დავწერე, იწყებენ მთავარ როლს მათში. თუმცა, თუ მატერია, რომელიც შავ ხვრელში მოხვდა, არ აღწევს სინგულარობას, მაშინ მასზე მოქმედი მოქცევის ძალები ყოველთვის სასრული რჩება და, ამრიგად, ფუნდამენტურად შესაძლებელია რობოტმა (ან თუნდაც ადამიანმა) გაიაროს ასეთ შავში. -და-თეთრი ხვრელი მისთვის ზიანის მიყენების გარეშე. უფრო მეტიც, რაც უფრო დიდი და მასიურია შავი ხვრელი, მით ნაკლები მოქცევის ძალები იქნება მათი მაქსიმალური ...
მკითხველს შეიძლება გაუჩნდეს ლოგიკური კითხვა: იქნება თუ არა აუცილებლად თეთრი ხვრელი ჩვენს სამყაროში, სადაც უკვე არის შავი ხვრელი და სად შეიძლება გაფრინდეს ჩვენთან მატერია წინა სამყაროდან? შავი ხვრელის ტოპოლოგიის სპეციალისტებისთვის ეს რთული კითხვაა და მასზე პასუხი ასეთია: „არა ყოველთვის“. მაგრამ, პრინციპში, ასეთი სიტუაცია შეიძლება იყოს - როდესაც შავი ხვრელი ჩვენს სამყაროში ასევე არის თეთრი ხვრელი სხვა, წინა სამყაროდან. უპასუხეთ კითხვას "რომელი სიტუაციაა უფრო სავარაუდო?" (ჩვენს სამყაროში არსებული შავი ხვრელი ასევე არის წინა სამყაროს თეთრი ხვრელი თუ არა), ჩვენ, სამწუხაროდ, ჯერ არ შეგვიძლია.
რა თქმა უნდა, დღეს და უახლოეს მომავალში ტექნიკურად შეუძლებელი იქნება თუნდაც რობოტის გაგზავნა შავ ხვრელში, მაგრამ ზოგიერთი ფიზიკური ეფექტებიდა ჭიის ხვრელებისთვის დამახასიათებელი მოვლენები და შავი და თეთრი ხვრელები, გააჩნიათ ისეთი უნიკალური თვისებები, რომ დღეს დაკვირვებითი ასტრონომია მიუახლოვდა მათ აღმოჩენას და, შედეგად, ასეთი ობიექტების აღმოჩენას.
13. როგორი უნდა იყოს ჭიის ხვრელი ძლიერი ტელესკოპის საშუალებით
როგორც უკვე დავწერე, თუ ჭიის ხვრელი გაუვალია, მაშინ მისი გარჩევა შავი ხვრელისგან ძალიან რთული იქნება. მაგრამ თუ ის გამტარია, მაშინ მისი მეშვეობით შეგიძლიათ დააკვირდეთ ობიექტებს და ვარსკვლავებს სხვა სამყაროში.
სურათი 9. (ავტორის ორიგინალური ნახატი)
მარცხენა პანელზე ნაჩვენებია ვარსკვლავური ცის ნაწილი, რომელიც ჩანს იმავე სამყაროს მრგვალ ხვრელში (1 მილიონი იდენტური, თანაბრად განაწილებული ვარსკვლავი). შუა პანელზე ნაჩვენებია სხვა სამყაროს ვარსკვლავური ცა, რომელიც დაფიქსირდა სტატიკური ჭიის ხვრელის მეშვეობით (1 მილიონი განსხვავებული სურათი 210069 იდენტური და თანაბრად განაწილებული ვარსკვლავიდან სხვა სამყაროში). მარჯვენა პანელი აჩვენებს სხვა სამყაროს ვარსკვლავურ ცას, რომელიც ჩანს შავ-თეთრი ხვრელიდან (1 მილიონი განსხვავებული სურათი 58,892 იდენტური და თანაბრად განაწილებული ვარსკვლავიდან სხვა სამყაროში).
განვიხილოთ ვარსკვლავური ცის უმარტივესი (ჰიპოთეტური) მოდელი: ცაზე საკმაოდ ბევრი იდენტური ვარსკვლავია და ყველა ეს ვარსკვლავი თანაბრად არის გადანაწილებული. ციური სფერო. შემდეგ ამ ცის სურათი, რომელიც დაფიქსირდა იმავე სამყაროს მრგვალი ხვრელიდან, იქნება ისეთი, როგორც ნაჩვენებია მე-9 ფიგურის მარცხენა პანელზე. ეს მარცხენა პანელი გვიჩვენებს 1 მილიონ იდენტურ, თანაბრად განლაგებულ ვარსკვლავს, ასე რომ, გამოსახულება თითქმის ერთიანი წრიული ლაქაა.
თუ ჩვენ დავაკვირდებით იმავე ვარსკვლავურ ცას (სხვა სამყაროში) ჭიის ხვრელის პირით (ჩვენი სამყაროდან), მაშინ ამ ვარსკვლავების გამოსახულების სურათი გამოიყურება დაახლოებით ისეთი, როგორიც არის ნაჩვენები
- სერგეი ვლადილენოვიჩ, რა არის ჭიის ხვრელი?
Საერთოდ მკაცრი განმარტებაარა. ასეთი განმარტებები საჭიროა, როცა რაღაც თეორემებს ამტკიცებ და მკაცრი თეორემები თითქმის არ არსებობს, შესაბამისად, ძირითადად შემოიფარგლება ფიგურული ცნებებით, სურათებით. წარმოიდგინეთ, რომ ერთ ოთახში ჩვენი სამგანზომილებიანი სივრციდან ბურთი ამოვიღეთ, მეორე ოთახში კი ზუსტად იგივე ბურთი ამოვიღეთ და ამ ხვრელების მიღებულ საზღვრებს წებოვეთ. ამრიგად, როდესაც ერთ ოთახში შევდივართ ამ ყოფილ ბურთში, რომელიც ხვრელად იქცა, ჩვენ გამოვდივართ მეორე ოთახში - ხვრელიდან, რომელიც სხვა ბურთის ადგილას იყო წარმოქმნილი. ჩვენი სივრცე რომ არა სამგანზომილებიანი, არამედ ორგანზომილებიანი ყოფილიყო, ის ქაღალდის ნაჭერს დაემსგავსებოდა, რომელზეც კალამი იყო დამაგრებული. სამგანზომილებიან ანალოგს და მის განვითარებას დროში ჭიის ხვრელი ეწოდება.
როგორ ხდება ზოგადად ჭიის ხვრელის შესწავლა?
ეს არის წმინდა თეორიული საქმიანობა. ჭიის ხვრელები არავის უნახავს და, ზოგადად, ჯერ არ არის დარწმუნებული, რომ ისინი არსებობენ. დაიწყო ჭიის ხვრელების შესწავლა, დაწყებული კითხვით: არსებობს თუ არა ბუნებაში მექანიზმები, რომლებიც გვაძლევს გარანტიას, რომ ასეთი ხვრელების არსებობა ბუნებაში შეუძლებელია? ეს მექანიზმები არ არის ნაპოვნი, ამიტომ შეიძლება ვივარაუდოთ, რომ ჭიის ხვრელები ნამდვილი ფენომენია.
- შეიძლება თუ არა, პრინციპში, ჭიის ხვრელის დანახვა?
Რა თქმა უნდა. თუ ადამიანი უცებ ჩაკეტილ ოთახში დაცოცავს არსაიდან, მაშინ თქვენ აკვირდებით ჭიის ხვრელს. ჭიის ხვრელები, როგორც კვლევის ობიექტი გამოიგონა და დააწინაურა ამერიკელმა თეორიულმა ფიზიკოსმა ჯონ უილერმა, რომელსაც მათი დახმარებით სურდა აეხსნა, არც მეტი არც ნაკლები, ელექტრული მუხტები. ავხსნათ. უფასო აღწერა ელექტრული ველითეორიული ფიზიკის თვალსაზრისით, ეს არ არის ძალიან რთული ამოცანა. მაგრამ ელექტრული მუხტის აღწერა იმავე თვალსაზრისით ძალიან რთულია. Ელექტრული მუხტიამ გაგებით ჩნდება, როგორც ძალიან იდუმალი რამ: რაღაც სუბსტანცია, დარგიდან განცალკევებული, გაუგებარი წარმოშობის და გაუგებარია, როგორ მოვიქცეთ მასში. კლასიკური ფიზიკა. უილერის იდეა ასეთი იყო. ვთქვათ, გვაქვს მიკროსკოპული ჭიის ხვრელი, რომელიც არის გახვრეტილი ძალის ხაზები- ერთი ბოლოდან ეს ხაზები მასში შედის, მეორედან კი გამოდიან. გარე დამკვირვებელი, რომელმაც არ იცის, რომ ეს ორი ბოლო ერთმანეთთან არის დაკავშირებული ძალის ხაზებით, აღიქვამს ასეთ ობიექტს, როგორც უბრალო სფეროს სივრცეში, შეისწავლის მის გარშემო არსებულ ველს და ის დაემსგავსება წერტილის მუხტის ველს. დამკვირვებელს მხოლოდ მოეჩვენება, რომ ეს არის რაღაც იდუმალი ნივთიერება, რომელსაც აქვს მუხტი და ა.შ., და ეს ყველაფერი იმიტომ, რომ მან არ იცის, რომ სინამდვილეში ეს არის ჭიის ხვრელი. რა თქმა უნდა, ეს ძალიან ელეგანტური იდეაა და ბევრმა სცადა მისი განვითარება, მაგრამ დიდი პროგრესი არ მიუღია, რადგან ელექტრონები, ბოლოს და ბოლოს, კვანტური ობიექტებია და, რა თქმა უნდა, არავინ იცის როგორ აღწეროს ჭიის ხვრელები კვანტურში. დონე. მაგრამ თუ ვივარაუდებთ, რომ ჰიპოთეზა სწორია, მაშინ ჭიის ხვრელები უფრო მეტია, ვიდრე ყოველდღიური მოვლენა, ყველაფერი, რაც ელექტროენერგიას უკავშირდება, საბოლოოდ მათთან იქნება მიბმული.
ეგზოტიკური მატერია - კლასიკური კონცეფციაფიზიკა, რომელიც აღწერს ნებისმიერ (ჩვეულებრივ ჰიპოთეტურ) საკითხს, რომელიც არღვევს ერთ ან მეტ კლასიკურ პირობას, ან არ შედგება ცნობილი ბარიონებისგან. მსგავსი ნივთიერებებიშეიძლება ჰქონდეს ისეთი თვისებები, როგორიცაა უარყოფითი ენერგიის სიმკვრივე ან მოგერიება, ვიდრე მიზიდულობა გრავიტაციის გამო. ეგზოტიკური მატერია გამოიყენება ზოგიერთ თეორიაში, მაგალითად, ჭიის ხვრელების სტრუქტურის თეორიაში. ეგზოტიკური მატერიის ყველაზე ცნობილი წარმომადგენელი არის ვაკუუმი რეგიონში უარყოფითი წნევით, რომელიც წარმოიქმნება კაზიმირის ეფექტით.
- რა არის ჭიის ხვრელები?
თეორიული მოგზაურობის კუთხით არის გავლადი და გაუვალი ჭიის ხვრელები. გაუვალი - ეს არის ის, რომლითაც განადგურებულია გასასვლელი და ეს ხდება ისე სწრაფად, რომ არცერთ ობიექტს არ აქვს დრო, რომ ერთი ბოლოდან მეორეზე გადავიდეს. რა თქმა უნდა, ჭიის ხვრელების მეორე ტიპი, გავლადი, ყველაზე საინტერესო შესასწავლია. არსებობს მშვენიერი თეორიაც კი, რომელიც ამბობს, რომ ის, რასაც ადრე ვფიქრობდით, როგორც სუპერმასიური შავი ხვრელები გალაქტიკების ცენტრებში, სინამდვილეში ჭიის ხვრელებია. ეს თეორია თითქმის არ არის განვითარებული და ვერ იპოვა, რა თქმა უნდა, ჯერჯერობით არანაირი დადასტურება, ის არსებობს, უფრო სწორად, როგორც ერთგვარი იდეა. მისი არსი იმაში მდგომარეობს, რომ ჭიის ხვრელის გარეთ მხოლოდ ხედავთ, რომ გალაქტიკის ცენტრში არის გარკვეული სფერული სიმეტრიული ობიექტი, მაგრამ რა არის ეს - ჭიის ხვრელი თუ შავი ხვრელი - ვერ იტყვით, რადგან ამ ობიექტის გარეთ ხართ.
სინამდვილეში, ისინი შეიძლება გამოირჩეოდნენ მხოლოდ ერთი პარამეტრით - მასით. თუ მასა უარყოფითი აღმოჩნდება, მაშინ ეს ალბათ ჭიის ხვრელია, მაგრამ თუ მასა დადებითია, მაშინ აქ დამატებითი ინფორმაციაა საჭირო, რადგან შავი ხვრელიც შეიძლება აღმოჩნდეს ჭიის ხვრელი. ზოგადად ნეგატიური მასა ჭიის ხვრელებთან მთელი ამბის ერთ-ერთი ცენტრალური მომენტია. იმიტომ, რომ იმისთვის, რომ ჭია ხვრელი იყოს გამვლელი, უნდა გაივსოს ის, რასაც ეგზოტიკური სუბსტანცია ჰქვია, ნივთიერებით, რომლის ენერგეტიკული სიმკვრივე მაინც ადგილებზე, ზოგიერთ წერტილში უარყოფითია. კლასიკურ დონეზე, ასეთი ნივთიერება არავის უნახავს, მაგრამ ჩვენ ზუსტად ვიცით, რომ ის, პრინციპში, შეიძლება არსებობდეს. რეგისტრირებულია კვანტური ეფექტები, რომლებიც იწვევს ასეთი ნივთიერების გაჩენას. ეს საკმაოდ ცნობილი ფენომენია და მას კაზიმირის ეფექტი ეწოდება. ის ოფიციალურად დარეგისტრირდა. და ეს დაკავშირებულია ზუსტად უარყოფითი ენერგიის სიმკვრივის არსებობასთან, რაც ძალიან შთამაგონებელია.
კაზიმირის ეფექტი არის ეფექტი, რომელიც შედგება დაუმუხტი სხეულების ურთიერთმიზიდულობაში ვაკუუმში კვანტური რყევების გავლენის ქვეშ. ყველაზე ხშირად, ჩვენ ვსაუბრობთ ორ პარალელურად დატვირთულ სარკის ზედაპირზე მოთავსებულზე ახლო მანძილი, მაგრამ კაზიმირის ეფექტი ასევე არსებობს უფრო რთული გეომეტრიებისთვის. ეფექტის მიზეზი არის ენერგიის რყევები ფიზიკური ვაკუუმიმასში ვირტუალური ნაწილაკების მუდმივი დაბადებისა და გაქრობის გამო. ეფექტი იწინასწარმეტყველა ჰოლანდიელმა ფიზიკოსმა ჰენდრიკ კაზიმირმა 1948 წელს და მოგვიანებით დაადასტურა ექსპერიმენტულად.
ზოგადად, კვანტურ მეცნიერებაში უარყოფითი ენერგიის სიმკვრივე საკმაოდ გავრცელებული მოვლენაა, რომელიც ასოცირდება, მაგალითად, ჰოკინგის აორთქლებასთან. ასეთი სიმკვრივის არსებობის შემთხვევაში შეგვიძლია დავსვათ შემდეგი შეკითხვა: რამდენია შავი ხვრელის მასა (მის მიერ შექმნილი გრავიტაციული ველის პარამეტრი)? ამ პრობლემის გამოსავალი არსებობს, რომელიც გამოიყენება შავ ხვრელებზე – ანუ დადებითი მასის მქონე ობიექტებზე და არსებობს გამოსავალი, რომელიც გამოიყენება უარყოფით მასაზე. თუ ჭიის ხვრელში საკმარისი ეგზოტიკური მატერიაა, მაშინ ამ ობიექტის გარე მასა უარყოფითი იქნება. მაშასადამე, ჭიის ხვრელებზე „დაკვირვების“ ერთ-ერთი მთავარი სახეობაა იმ ობიექტების თვალყურის დევნება, რომლებიც შეიძლება ვივარაუდოთ, რომ უარყოფითი მასა აქვთ. და თუ ჩვენ ვიპოვით ასეთ ობიექტს, მაშინ საკმარისად დიდი წილიალბათობა იქნება იმის თქმა, რომ ეს არის ჭიის ხვრელი.
ჭიის ხვრელები ასევე იყოფა შიდა სამყაროდ და სამყაროთაშორისად. თუ ჩვენ გავანადგურებთ გვირაბს მეორე ტიპის ხვრელების ორ პირს შორის, შეგვიძლია დავინახოთ ორი სრულიად შეუსაბამო სამყარო. ასეთ ჭიის ხვრელს სამყაროს შორის ეწოდება. მაგრამ თუ ჩვენც ასე მოვიქცევით და დავინახავთ, რომ ყველაფერი კარგადაა - ჩვენ დავრჩით იმავე სამყაროში - მაშინ გვექნება ჭიის ხვრელი. ამ ორი ტიპის ჭიის ხვრელს ბევრი რამ აქვს საერთო, მაგრამ ასევე არის მნიშვნელოვანი განსხვავება. ფაქტია, რომ შიდა სამყაროს ჭიის ხვრელი, თუ ის არსებობს, დროის მანქანად გადაქცევის ტენდენციაა. სინამდვილეში, სწორედ ამ ვარაუდის ფონზე გაჩნდა ჭიის ხვრელებისადმი ინტერესის ბოლო ზრდა.
ჭიის ხვრელი, როგორც მხატვრის მიერ წარმოსახული
©depositphotos.com
შიდა სამყაროს ჭიის ხვრელის შემთხვევაში ორია სხვადასხვა გზებიშეხედეთ მეზობელს: პირდაპირ გვირაბის გავლით ან შემოვლითი გზით. თუ დაიწყებთ ჭიის ხვრელის ერთი პირის გადაადგილებას მეორესთან შედარებით, მაშინ, ცნობილი ტყუპის პარადოქსის მიხედვით, მოგზაურობიდან დაბრუნებული მეორე ადამიანი დანარჩენზე ახალგაზრდა იქნება. და მეორეს მხრივ, როცა გვირაბს უყურებ - ორივე ზიხართ უმოძრაო ლაბორატორიებში, თქვენი გადმოსახედიდან არაფერი გემართებათ, საათები სინქრონიზებულია. ამრიგად, თქვენ გაქვთ თეორიული შესაძლებლობა ჩაყვინთოთ ამ გვირაბში და გამოხვიდეთ იმ მომენტში, რომელიც, გარე დამკვირვებლის თვალსაზრისით, წინ უსწრებს თქვენს ჩაძირვის მომენტს. სათანადო ხარისხით მორგებული, დაგვიანება წარმოშობს ასეთი წრიული მოგზაურობის შესაძლებლობას სივრცე-დროში, როცა დაბრუნდებით საწყისი ადგილიგამგზავრება და ხელი ჩამოართვა თქვენს წინა ინკარნაციას.
ტყუპის პარადოქსი არის სააზროვნო ექსპერიმენტი, რომელიც ცდილობს „დაამტკიცოს“ შეუსაბამობა სპეციალური თეორიაფარდობითობა. SRT-ის მიხედვით, „სტაციონარული“ დამკვირვებლების თვალსაზრისით, მოძრავი ობიექტების ყველა პროცესი შენელდება. მეორეს მხრივ, ფარდობითობის პრინციპი აცხადებს ინერციული ათვლის სისტემის თანასწორობას. ამის საფუძველზე აგებულია არგუმენტი, რომელიც იწვევს აშკარა წინააღმდეგობას. სიცხადისთვის განიხილება ორი ტყუპი ძმის ამბავი. ერთი მათგანი (მოგზაური) მიდის კოსმოსში, ხოლო მეორე (სახლის სხეული) რჩება დედამიწაზე. ყველაზე ხშირად, "პარადოქსი" ჩამოყალიბებულია შემდეგნაირად:
სახლის გადასახედიდან მოძრავი მოგზაურის საათს აქვს ნელი მოქმედების დრო, ამიტომ დაბრუნებისას ის უნდა იყოს სახლის საათის უკან. მეორეს მხრივ, დედამიწა მოგზაურთან შედარებით მოძრაობდა, ამიტომ სახლის საათი უკან უნდა იყოს. ფაქტობრივად, ძმები თანასწორნი არიან, ამიტომ, დაბრუნების შემდეგ, საათებმა უნდა აჩვენონ იგივე დრო. თუმცა, SRT-ის ცნობით, მოგზაურის საათი ჩამორჩება. ძმების მოჩვენებითი სიმეტრიის ასეთ დარღვევაში ჩანს წინააღმდეგობა.
რა არის ფუნდამენტური განსხვავება ჭიის ხვრელსა და შავ ხვრელს შორის?
უპირველეს ყოვლისა, უნდა ითქვას, რომ არსებობს ორი ტიპის შავი ხვრელები - ისინი, რომლებიც წარმოიქმნება ვარსკვლავების დაშლის შედეგად, და ის, რაც თავდაპირველად არსებობდა, წარმოიშვა თავად სამყაროს გაჩენასთან ერთად. ეს ორი ფუნდამენტურია განსხვავებული ტიპებიშავი ხვრელები. ერთ დროს იყო ისეთი რამ, როგორიცაა "თეთრი ხვრელი", ახლა იშვიათად გამოიყენება. თეთრი ხვრელი იგივე შავი ხვრელია, მაგრამ დროში უკუღმა ვითარდება. მატერია მხოლოდ შავ ხვრელში დაფრინავს, მაგრამ იქიდან ვერასოდეს გაიქცევა. თეთრი ხვრელიდან პირიქით, მატერია მხოლოდ გამოდის, მაგრამ მასში მოხვედრა არანაირად შეუძლებელია. სინამდვილეში, ეს ძალიან ბუნებრივი რამ არის, თუ გავიხსენებთ, რომ ფარდობითობის ზოგადი თეორია დროში სიმეტრიულია, რაც იმას ნიშნავს, რომ თუ არის შავი ხვრელები, უნდა იყოს თეთრიც. მათი მთლიანობა ჭიის ხვრელია.
შავი ხვრელი მხატვრის წარმოდგენაში
©VICTOR HABBICK VISIONS/SPL/Getty
- რა არის ცნობილი შიდა მოწყობაჭიის ხვრელები?
ჯერჯერობით, მოდელები მხოლოდ ამ თვალსაზრისით შენდება. ერთის მხრივ, ჩვენ ვიცით, რომ ამ ეგზოტიკური მატერიის გარეგნობა ექსპერიმენტულადაც კი შეიძლება გამოვლინდეს და ჯერ კიდევ ბევრი კითხვაა. ჩემთვის ცნობილი ჭიის ხვრელის ერთადერთი მოდელი, რომელიც მეტ-ნაკლებად შეესაბამება რეალობას, არის თავდაპირველად აორთქლებადი (სამყაროს დასაწყისიდან) ჭიის ხვრელის მოდელი. ამ აორთქლების გამო ასეთი ხვრელი დიდხანს რჩება გამვლელი.
- კონკრეტულად რაზე მუშაობ?
მე ვარ წმინდა თეორიული საქმიანობით, რასაც ზოგადად შეიძლება ეწოდოს სივრცე-დროის მიზეზობრივი სტრუქტურა. კლასიკური თეორიაფარდობითობა, ზოგჯერ ნახევრადკლასიკური (კვანტური, როგორც ვიცით, ჯერ არ არსებობს).
კლასიკურ არარელატივისტურ თეორიაში საკმარისად შეიძლება გამოვიდეს დამაჯერებელი მტკიცებულებარომ დროში მოგზაურობა არ შეიძლება, მაგრამ ზოგად ფარდობითობაში ასეთი მტკიცებულება არ არსებობს. და აინშტაინი, როდესაც ის ახლახან ავითარებდა თავის თეორიას, იცოდა ეს. მას აინტერესებდა, არსებობდა თუ არა რაიმე გზა ამ შესაძლებლობის აღმოსაფხვრელად. შემდეგ მან არ გაართვა თავი ამ ამოცანას, როგორც თავად თქვა მოგვიანებით. და მიუხედავად იმისა, რომ აინშტაინმა შექმნა ენა ამ საკითხის შესასწავლად, ამოცანა დარჩა აკადემიური. მის მიმართ ინტერესი გაჩნდა 1940-იანი წლების ბოლოს, როდესაც გოდელმა შემოგვთავაზა კოსმოლოგიური მოდელი, რომელიც შეიცავდა ასეთ დახურულ მოსახვევებს. მაგრამ რადგან გოდელი ყოველთვის რაღაც ეგზოტიკურს გვთავაზობდა, მას ინტერესით ეპყრობოდნენ, მაგრამ სერიოზული სამეცნიერო შედეგების გარეშე. შემდეგ კი, სადღაც გასული საუკუნის ბოლოს, ძირითადად სამეცნიერო ფანტასტიკის წყალობით - მაგალითად, ფილმი "კონტაქტი" ჯოდი ფოსტერთან - კვლავ აღორძინდა ინტერესი ჭიის ხვრელების გამოყენებით დროში მოგზაურობის თემით. რომანის ავტორი, რომელზეც ფილმის სცენარია დაწერილი, არის ძალიან ცნობილი ასტრონომი, მეცნიერების პოპულარიზატორი კარლ სეიგანი. მან ეს საკითხი ძალიან სერიოზულად მიიღო და სთხოვა თავის მეგობარს, ასევე ძალიან ცნობილ რელატივისტს, კიპ თორნს, ენახათ, შესაძლებელი იყო თუ არა ყველაფერი, რაც ფილმშია აღწერილი მეცნიერების თვალსაზრისით. და მან გამოაქვეყნა ნახევრად პოპულარული სტატია ჟურნალში ამერიკელი ფიზიკის მასწავლებლებისთვის "ჭიის ხვრელები, როგორც ფარდობითობის ზოგადი თეორიის შესწავლის ინსტრუმენტი", სადაც განიხილავდა ჭიის ხვრელებში დროში მოგზაურობის შესაძლებლობას. და უნდა ითქვას, რომ მაშინ სამეცნიერო ფანტასტიკაშავ ხვრელებში მოგზაურობის იდეა პოპულარული იყო. მაგრამ მას ესმოდა, რომ შავი ხვრელი აბსოლუტურად გაუვალი ობიექტია - მათში მოგზაურობა შეუძლებელია, ამიტომ ჭიის ხვრელები დროში მოგზაურობის შესაძლებლობად მიიჩნია. მართალია, ეს ადრეც იყო ცნობილი, მაგრამ რატომღაც ხალხმა მისი დასკვნები სრულიად ახალ იდეად აღიქვამდა და ჩქარობდნენ მის გამოკვლევას. უფრო მეტიც, აქცენტი გაკეთდა იმ ვარაუდზე, რომ დროის მანქანა არ შეიძლება არსებობდეს, მაგრამ ჩვენ გადავწყვიტეთ გაგვერკვია რატომ. და საკმაოდ სწრაფად მივიდა გაგება, რომ საერთოდ არ არსებობდა აშკარა წინააღმდეგობები ასეთი აპარატის არსებობასთან დაკავშირებით. მას შემდეგ, მეტი ფართომასშტაბიანი კვლევადაიწყო თეორიების გაჩენა. ძირითადად, მას შემდეგ ვაკეთებ ამას.
კონტაქტი არის 1997 წლის სამეცნიერო ფანტასტიკური ფილმი. რეჟისორი რობერტ ზემეკისი. მთავარი სიუჟეტი: ელი აროუეი (ჯუდი ფოსტერი) მთელი ცხოვრება მეცნიერებას მიუძღვნა, ის ხდება არამიწიერი ინტელექტის ძიების პროექტის წევრი. არამიწიერი სიგნალების ძიების ყველა მცდელობა უშედეგოა და მისი პროექტის მომავალი საფრთხეშია. ელი სასოწარკვეთილია მხარდაჭერის პოვნაში, მაგრამ მოულოდნელად იღებს დახმარებას ექსცენტრიული მილიარდერი ჰადენისგან. და აი შედეგი - ელი იღებს სიგნალს. სიგნალის გაშიფვრა აჩვენებს, რომ იგი შეიცავს ტექნიკური მოწყობილობის აღწერას. მისი დანიშნულება გაურკვეველია, მაგრამ შიგნით ერთი ადამიანის ადგილია დაგეგმილი.
მოწყობილობის შექმნისა და გაშვების შემდეგ, ელი მიდის მოგზაურობაში ჭიის ხვრელის სისტემაში და ტრანსპორტირდება, სავარაუდოდ, სხვა პლანეტაზე. ვარსკვლავური სისტემა. იღვიძებს იქ, ზღვის სანაპიროზე, იგი ხვდება სხვა ცივილიზაციის წარმომადგენელს, რომელმაც აირჩია გარდაცვლილი მამის იმიჯი. ირგვლივ მიმოხილვისას, ჰეროინი ხვდება, რომ ეს ტერიტორია ხელახლა არის შექმნილი მის გონებაში უცხო გონებით, ბავშვობაში დახატული ნახატის გამოსახულებით. უცხოპლანეტელი ეუბნება მას, რომ მოწყობილობა საშუალებას გაძლევთ მოაწყოთ ვარსკვლავთშორისი კომუნიკაციების სისტემა და დედამიწა ამიერიდან გახდება სამყაროს ცივილიზაციების საზოგადოების წევრი.
ელი დედამიწაზე ბრუნდება. გარე დამკვირვებლების თვალსაზრისით, მას არაფერი დაემართა ინსტალაციის დაწყების შემდეგ და მისმა სხეულმა არ დატოვა ჩვენი პლანეტა. ელი შედის პარადოქსული სიტუაცია. როგორც მეცნიერი, მკაცრი მეცნიერების თვალსაზრისით, იგი ვერანაირად ვერ ადასტურებს თავის სიტყვებს. ირკვევა კიდევ ერთი გარემოებაც: მოგზაურობის დროს ელიზე დამაგრებულ ვიდეოკამერას არაფერი დაუფიქსირებია, მაგრამ ცარიელი ჩანაწერის ხანგრძლივობა იყო არა რამდენიმე წამი, არამედ 18 საათი...
შესაძლებელია თუ არა ჭიის ხვრელის „გაკეთება“?
მხოლოდ ამის შესახებ არსებობს მკაცრი სამეცნიერო შედეგი. ეს გამოწვეულია იმით, რომ ჭიის ხვრელების შესწავლის ზუსტი შედეგები არ არსებობს. არის თეორემა, რომელიც დამტკიცებულია ძალიან დიდი ხნის განმავლობაში და ამას ამბობს. არსებობს ისეთი რამ, როგორიცაა გლობალური ჰიპერბოლიზმი. AT ამ საქმესსაერთოდ არ აქვს მნიშვნელობა რას ნიშნავს, მაგრამ საქმე იმაშია, რომ სანამ და რადგან სივრცე გლობალურად ჰიპერბოლურია, შეუძლებელია ჭიის ხვრელის შექმნა - ის შეიძლება ბუნებაში არსებობდეს, მაგრამ არ იმუშავებს მის შექმნაზე. თუ თქვენ მოახერხებთ გლობალური ჰიპერბოლიზმის დარღვევას, მაშინ იქნებ ჭიის ხვრელი შექმნათ. მაგრამ ფაქტია, რომ ეს დარღვევა თავისთავად ისეთი ეგზოტიკურია, იმდენად ცუდად გაგებული და ცუდად გაგებული, რომ ჭიის ხვრელის გაჩენის გვერდითი ეფექტი უკვე შედარებით მცირეა იმ ფაქტთან შედარებით, რომ თქვენ მოახერხეთ გლობალური ჰიპერბოლიზმის დარღვევა. . აქ ხდება ძალიან ცნობილი რამ, სახელწოდებით "მკაცრი კოსმოსური ცენზურის პრინციპი", რომელიც ამბობს, რომ სივრცე ყოველთვის გლობალურად ჰიპერბოლურია. მაგრამ ეს, პრინციპში, სხვა არაფერია, თუ არა სურვილი. არ არსებობს არანაირი მტკიცებულება, რომ ეს პრინციპი სიმართლეა, უბრალოდ არსებობს რამდენიმე შინაგანი ნდობაბევრი ადამიანისთვის დამახასიათებელია, რომ სივრცე-დრო გლობალურად ჰიპერბოლური უნდა იყოს. თუ ეს ასეა, შეუძლებელია ჭიის ხვრელის შექმნა - თქვენ უნდა მოძებნოთ არსებული. ამასობაში, კოსმიური ცენზურის პრინციპის ერთგულებასთან დაკავშირებით მწვავე ეჭვები გამოთქვა თავად ავტორმა - როჯერ პენროუზიმ, მაგრამ ეს სხვა ამბავია.
- ანუ ჭიის ხვრელის შესაქმნელად რაღაც სერიოზული ენერგეტიკული ხარჯებია საჭირო?
აქ რაღაცის თქმა ძალიან რთულია. უბედურება ის არის, რომ როდესაც თქვენი გლობალური ჰიპერბოლიზმი ირღვევა, პროგნოზირებადობაც ირღვევა ამავე დროს - ეს პრაქტიკულად იგივეა. თქვენ შეგიძლიათ როგორმე გეომეტრიულად შეცვალოთ სივრცე თქვენს გარშემო, მაგალითად, აიღოთ ჩანთა და განათავსოთ იგი სხვა ადგილას. მაგრამ არსებობს გარკვეული საზღვრები, რომლებზეც შეგიძლიათ ამის გაკეთება, კერძოდ, პროგნოზირებადობის მიერ დაწესებული ლიმიტი. მაგალითად, ზოგჯერ შეგიძლია თქვა, რა მოხდება 2 წამში, ზოგჯერ კი არა. ზღვარი იმისა, რისი პროგნოზირებაც შეგიძლია ან არ შეგიძლია, მდგომარეობს ზუსტად გლობალურ ჰიპერბოლურობაში. თუ თქვენი სივრცე-დრო გლობალურად ჰიპერბოლურია, შეგიძლიათ იწინასწარმეტყველოთ მისი ევოლუცია. თუ დავუშვებთ, რომ რაღაც მომენტში ის არღვევს გლობალურ ჰიპერბოლურობას, ყველაფერი ძალიან ცუდად ხდება პროგნოზირებადობით. მაშასადამე, საოცარი რამ ჩნდება, მაგალითად, ისეთი, რომ სწორედ აქ და ახლა შეიძლება მოხდეს ჭიის ხვრელი, რომლის მეშვეობითაც ლომი გადმოხტება. ეს იქნება ეგზოტიკური ფენომენი, მაგრამ არ დაარღვევს ფიზიკის არცერთ კანონს. მეორეს მხრივ, შეგიძლიათ დახარჯოთ დიდი ძალისხმევა, ფული და რესურსები, რათა როგორმე ხელი შეუწყოთ ამ პროცესს. მაგრამ შედეგი მაინც იგივე იქნება – ორივე შემთხვევაში არ იცი გაჩნდება თუ არა ჭიის ხვრელი. კლასიკურ ფიზიკაში ჩვენ ვერაფერს ვიზამთ - თუ მას სურს, წარმოიქმნება, თუ არ უნდა - არ წარმოიქმნება - მაგრამ კვანტური მეცნიერება ჯერ არ გვაძლევს რაიმე მინიშნებს ამ საკითხში.
„კოსმიური ცენზურის“ პრინციპი ჩამოყალიბდა 1969 წელს როჯერ პენროუზის მიერ შემდეგი ფიგურალური ფორმით: „ბუნება სძულს შიშველ სინგულარობას“. ნათქვამია, რომ სივრცე-დროის სინგულარები ჩნდება ისეთ ადგილებში, როგორიცაა შიდა ტერიტორიებიშავი ხვრელები დამალულია დამკვირვებლებისგან. ეს პრინციპი ჯერ არ არის დადასტურებული და არსებობს მიზეზები, რომ ეჭვი შევიტანოთ მის აბსოლუტურ სისწორეში (მაგალითად, მტვრის ღრუბლის კოლაფსი დიდი კუთხური იმპულსით იწვევს „შიშველ სინგულარობამდე“, მაგრამ უცნობია, აინშტაინის განტოლებები სტაბილურია საწყისი მონაცემების მცირე დარღვევების მიმართ).
პენროუზის ფორმულირება (კოსმიური ცენზურის ძლიერი ფორმა) ვარაუდობს, რომ სივრცე დრო მთლიანობაში გლობალურად ჰიპერბოლურია.
მოგვიანებით, სტივენ ჰოკინგმა შემოგვთავაზა სხვა ფორმულირება (კოსმიური ცენზურის სუსტი ფორმა), სადაც მხოლოდ სივრცე-დროის „მომავლის“ კომპონენტის გლობალური ჰიპერბოლიზმია ვარაუდი.
კაცობრიობა უპრეცედენტო სისწრაფით იკვლევს თავის ირგვლივ სამყაროს, ტექნოლოგია არ დგას, მეცნიერები კი ძლიერებით და მთავარია მკვეთრი გონება სამყარო. უდავოდ, სივრცე შეიძლება ჩაითვალოს ყველაზე იდუმალ და ნაკლებად შესწავლილ ტერიტორიად. ეს არის საიდუმლოებით სავსე სამყარო, რომლის გაგება შეუძლებელია თეორიებისა და ფანტაზიის გარეშე. საიდუმლოების სამყარო, რომელიც ჩვენს გაგებას სცილდება.
სივრცე იდუმალია. ის საგულდაგულოდ ინახავს თავის საიდუმლოებებს, მალავს მათ ადამიანის გონებისთვის მიუწვდომელი ცოდნის ფარდის ქვეშ. კაცობრიობა ჯერ კიდევ ძალიან უმწეოა კოსმოსის დასაპყრობად, როგორც უკვე დაპყრობილი ბიოლოგიის ან ქიმიის სამყარო. ყველაფერი, რაც ჯერ კიდევ ხელმისაწვდომია ადამიანისთვის, არის თეორიები, რომელთაგან უთვალავია.
Ერთ - ერთი უდიდესი საიდუმლოებებისამყარო - ჭიის ხვრელები.
ჭიის ხვრელები სივრცეში
ასე რომ, ჭიის ხვრელი ("ხიდი", "ჭიის ხვრელი") არის სამყაროს ორი ფუნდამენტური კომპონენტის - სივრცისა და დროის, და კერძოდ - მათი გამრუდების ურთიერთქმედების მახასიათებელი.
[პირველად ფიზიკაში „ჭიის ხვრელის“ კონცეფცია შემოიღო ჯონ უილერმა, „დამუხტვის გარეშე“ თეორიის ავტორმა]
ამ ორი კომპონენტის თავისებური გამრუდება საშუალებას გაძლევთ გადალახოთ უზარმაზარი დისტანციები დიდი დროის დახარჯვის გარეშე. ასეთი ფენომენის მოქმედების პრინციპის უკეთ გასაგებად, ღირს ალისა გავიხსენოთ სათვალთვალო შუშიდან. გოგონას სარკე ე.წ. ჭიის ხვრელის როლს ასრულებდა: ალისას შეეძლო, მხოლოდ სარკეზე შეხებით, მყისიერად აღმოჩენილიყო სხვა ადგილას (და თუ სივრცის მასშტაბებს გავითვალისწინებთ, სხვა სამყაროში).
Wormholes-ის არსებობის იდეა არ არის მხოლოდ სამეცნიერო ფანტასტიკის მწერლების ახირებული გამოგონება. ჯერ კიდევ 1935 წელს ალბერტ აინშტაინი გახდა ნაშრომების თანაავტორი, რომლებიც ამტკიცებდნენ ე.წ. მიუხედავად იმისა, რომ ფარდობითობის თეორია ამის საშუალებას იძლევა, ასტრონომებმა ჯერ ვერ შეძლეს ერთი ჭიის ხვრელის აღმოჩენა (მატლის ხვრელის სხვა სახელი).
გამოვლენის მთავარი პრობლემა ის არის, რომ ჭიის ხვრელი თავისი ბუნებით შთანთქავს აბსოლუტურად ყველაფერს, მათ შორის რადიაციას. და ის არაფერს უშვებს. ერთადერთი, რაც „ხიდის“ მდებარეობის გარკვევას შეუძლია, არის გაზი, რომელიც ჭიის ხვრელში შესვლისას აგრძელებს რენტგენის გამოსხივებას, განსხვავებით შავ ხვრელში შესვლისას. გაზის მსგავსი ქცევა ცოტა ხნის წინ აღმოაჩინეს მშვილდოსანი A-ს გარკვეულ ობიექტზე, რაც მეცნიერებს მის სიახლოვეს ჭიის ხვრელის არსებობის იდეამდე მიჰყავს.
მაშ, შესაძლებელია თუ არა ჭიის ხვრელებში მოგზაურობა? სინამდვილეში, ფანტაზია უფრო მეტია, ვიდრე რეალობა. მაშინაც კი, თუ თეორიულად დაშვებული იქნება ჭიის ხვრელის მალე აღმოჩენა, თანამედროვე მეცნიერებას უამრავი პრობლემა შეექმნება, რაც მას ჯერ არ შეუძლია.
პირველი ქვა ჭიის ხვრელის განვითარების გზაზე მისი ზომა იქნება. თეორეტიკოსების აზრით, პირველი ხვრელების ზომა მეტრზე ნაკლები იყო. და მხოლოდ, გაფართოებული სამყაროს თეორიაზე დაყრდნობით, შეიძლება ვივარაუდოთ, რომ ჭიის ხვრელები სამყაროსთან ერთად გაიზარდა. რაც იმას ნიშნავს, რომ ისინი ჯერ კიდევ იზრდებიან.
მეორე პრობლემა მეცნიერების გზაზე იქნება ჭიის ხვრელების არასტაბილურობა. „ხიდის“ ნგრევის, ანუ „სლემის“ უნარი უქმდება მისი გამოყენების ან თუნდაც შესწავლის შესაძლებლობას. სინამდვილეში, ჭიის ხვრელის სიცოცხლის ხანგრძლივობა შეიძლება იყოს წამის მეათედი.
რა მოხდება, თუ გადავაგდებთ ყველა "ქვას" და წარმოვიდგენთ, რომ ადამიანმა მაინც გაიარა ჭიის ხვრელში. მიუხედავად მხატვრული ლიტერატურისა, რომელიც წარსულში შესაძლო დაბრუნებაზე საუბრობს, ეს მაინც შეუძლებელია. დრო შეუქცევადია. ის მხოლოდ ერთი მიმართულებით მოძრაობს და უკან ვერ ბრუნდება. ანუ „თავისი ახალგაზრდობის დანახვა“ (როგორც, მაგალითად, ფილმის „ინტერსტელარი“ გმირმა გააკეთა) არ იმუშავებს. ამ სცენარის დაცვა არის მიზეზობრიობის თეორია, ურყევი და ფუნდამენტური. „საკუთარი თავის“ წარსულში გადატანა გულისხმობს მოგზაურობის გმირის შესაძლებლობას შეცვალოს იგი (წარსული). მაგალითად, თავის მოკვლა, რითაც თავიდან აიცილებთ წარსულში მოგზაურობას. ეს ნიშნავს, რომ შეუძლებელია მომავალში, საიდანაც გმირი გაჩნდა.
სივრცეში და დროში მოგზაურობა შესაძლებელია არა მხოლოდ სამეცნიერო ფანტასტიკურ ფილმებში და სამეცნიერო ფანტასტიკურ წიგნებში, ცოტა მეტიც და ის შეიძლება რეალობად იქცეს. ბევრი ცნობილი და პატივცემული სპეციალისტი მუშაობს ისეთი ფენომენის შესწავლაზე, როგორიც არის ჭიის ხვრელი და სივრცე-დროის გვირაბი.
ჭიის ხვრელი, ფიზიკოს ერიკ დევისის განმარტებით, არის ერთგვარი კოსმოსური გვირაბი, რომელსაც ასევე უწოდებენ კისერი, რომელიც აკავშირებს სამყაროს ორ შორეულ რეგიონს ან ორ განსხვავებულ სამყაროს, თუ არსებობს სხვა სამყარო, ან ორი განსხვავებული დროის პერიოდი, ან განსხვავებული სივრცითი ზომები. . იმისდა მიუხედავად, რომ არსებობა არ არის დადასტურებული, მეცნიერები სერიოზულად განიხილავენ ყველა სახის გზას, რათა გამოიყენონ გავლადი ჭიის ხვრელები, მათი არსებობის შემთხვევაში, მანძილის გადალახვა სინათლის სიჩქარით და დროში მოგზაურობაც კი.
ჭიის ხვრელების გამოყენებამდე მეცნიერებმა უნდა იპოვონ ისინი. დღეს, სამწუხაროდ, ჭიის ხვრელების არსებობის მტკიცებულება არ არის ნაპოვნი. მაგრამ თუ ისინი არსებობენ, მათი მდებარეობა შეიძლება არ იყოს ისეთი რთული, როგორც ერთი შეხედვით ჩანს.
რა არის ჭიის ხვრელები?
დღეისათვის ჭიის ხვრელების წარმოშობის რამდენიმე თეორია არსებობს. მათემატიკოსმა ლუდვიგ ფლამმა, რომელმაც გამოიყენა ალბერტ აინშტაინის ფარდობითობის განტოლებები, პირველად გამოიყენა ტერმინი „ჭია ხვრელი“, აღწერს პროცესს, სადაც გრავიტაციას შეუძლია დროის სივრცე, რომელიც ფიზიკური რეალობის ქსოვილია, რის შედეგადაც წარმოიქმნება სივრცე-დროის გვირაბი.
ალი ევგიუნი, კვიპროსის აღმოსავლეთ ხმელთაშუა ზღვის უნივერსიტეტიდან, ვარაუდობს, რომ ჭიის ხვრელები ჩნდება იმ ადგილებში, სადაც ბნელი მატერია მკვრივია. ამ თეორიის თანახმად, ჭიის ხვრელები შეიძლება არსებობდეს გარე რეგიონებში ირმის ნახტომისადაც არის ბნელი მატერია და სხვა გალაქტიკებში. მათემატიკურად მან შეძლო დაემტკიცებინა, რომ ამ თეორიის დასადასტურებლად ყველა აუცილებელი პირობა არსებობს.
„მომავალში შესაძლებელი იქნება ისეთი ექსპერიმენტების ირიბად დაკვირვება, როგორც ეს ნაჩვენებია ფილმში Interstellar“, - თქვა ალი ევგუნმა.
თორნი და რამდენიმე მეცნიერი მივიდნენ დასკვნამდე, რომ ჭიის ხვრელიც რომ წარმოიქმნას აუცილებელი ფაქტორების გამო, ის დიდი ალბათობით დაინგრევა სანამ მასში რაიმე ობიექტი ან ადამიანი გაივლიდა. ჭიის ხვრელის საკმარისად ღია შენარჩუნებას დიდი დრო დასჭირდება. დიდი რიცხვიეგრეთ წოდებული "ეგზოტიკური მატერია". ბუნებრივი „ეგზოტიკური მატერიის“ ერთ-ერთი ფორმა ბნელი ენერგიაა, დევისი მის მოქმედებას ასე ხსნის: „ზეწოლა, რომლის ღირებულება ატმოსფერულ წნევაზე დაბალია, ქმნის გრავიტაციულ-საწინააღმდეგო ძალას, რომელიც თავის მხრივ უბიძგებს. შიდა სივრცეჩვენი სამყარო გარედან, რომელიც წარმოშობს სამყაროს ინფლაციურ გაფართოებას“.
ასეთი ეგზოტიკური მასალა, როგორიცაა ბნელი მატერია, სამყაროში ხუთჯერ უფრო ხშირია, ვიდრე ჩვეულებრივი ნივთიერებები. ამ დრომდე მეცნიერებმა ვერ შეძლეს ბნელი მატერიის ან ბნელი ენერგიის დაგროვების აღმოჩენა, ამიტომ მათი მრავალი თვისება უცნობია. მათი თვისებების შესწავლა ხდება მათ გარშემო არსებული სივრცის შესწავლით.
ჭიის ხვრელის გავლით დროში - რეალობა?
დროში მოგზაურობის იდეა საკმაოდ პოპულარულია არა მხოლოდ მკვლევარებში. ალისის მოგზაურობა სათვალთვალო შუშაში ლუის კეროლის ამავე სახელწოდების რომანში ეფუძნება ჭიის ხვრელების თეორიას. რა არის სივრცე-დროის გვირაბი? სივრცის რეგიონი გვირაბის ბოლოში უნდა გამოირჩეოდეს შესასვლელის მიმდებარე ტერიტორიიდან დამახინჯების გამო, ანარეკლის მსგავსიმოხრილ სარკეებში. კიდევ ერთი ნიშანი შეიძლება იყოს სინათლის კონცენტრირებული მოძრაობა, რომელიც მიმართულია ჭიის ხვრელის გვირაბში ჰაერის ნაკადებით. დევისი ჭიის ხვრელის წინა ბოლოში არსებულ ფენომენს "ცისარტყელას კაუსტიკური ეფექტი" უწოდებს. ასეთი ეფექტები შორიდან ჩანს. „ასტრონომები გეგმავენ გამოიყენონ ტელესკოპები ცისარტყელას ამ ფენომენებზე სანადიროდ, ბუნებრივი, ან თუნდაც არაბუნებრივად შექმნილი, გადამკვეთი ჭიის ხვრელის მოსაძებნად“, - თქვა დევისმა. - "არასდროს გამიგია, რომ პროექტი მაინც დადგა."
ჭიის ხვრელებზე კვლევის ფარგლებში თორნმა წამოაყენა თეორია, რომ ჭიის ხვრელი დროის მანქანად გამოიყენებოდა. სააზროვნო ექსპერიმენტებიდროში მოგზაურობასთან დაკავშირებული ხშირად პარადოქსებს აწყდებიან. მათ შორის, ალბათ, ყველაზე ცნობილი არის ბაბუის პარადოქსი: თუ მკვლევარი დროში იმოგზაურებს და ბაბუას მოკლავს, ეს ადამიანი ვერ დაიბადება და, შესაბამისად, ვერასდროს დაბრუნდება დროში. შეიძლება ვივარაუდოთ, რომ გზა უკანდროში მოგზაურობაში, დევისის თქმით, თორნის ნაშრომმა მეცნიერებს ახალი გზები გაუხსნა.
Ghost Link: Wormholes და Quantum Realm
„თეორიული ფიზიკის მთელი კოტეჯური ინდუსტრია წარმოიშვა თეორიებიდან, რამაც გამოიწვია სხვა სივრცითი-დროითი მეთოდების შემუშავება, რომლებიც წარმოადგენდნენ დროის მანქანასთან დაკავშირებული პარადოქსების აღწერილ მიზეზებს“, - თქვა დევისმა. ყველაფრის მიუხედავად, დროში მოგზაურობისთვის ჭიის ხვრელის გამოყენების შესაძლებლობა იზიდავს როგორც სამეცნიერო ფანტასტიკის თაყვანისმცემლებს, ასევე მათ, ვისაც წარსულის შეცვლა სურს. დევისი თვლის, რომ ეფუძნება თანამედროვე თეორიებირომ ჭიის ხვრელიდან დროის მანქანის გასაკეთებლად, გვირაბის ერთ ან ორივე ბოლოში დინება უნდა დაჩქარდეს სინათლის სიჩქარემდე მიახლოებულ სიჩქარემდე.
„ამიდან გამომდინარე, უკიდურესად რთული იქნება ჭიის ხვრელზე დაფუძნებული დროის მანქანის აშენება“, - თქვა დევისმა. „ამასთან დაკავშირებით, კოსმოსში ვარსკვლავთშორისი მოგზაურობისთვის ჭიის ხვრელების გამოყენება ბევრად უფრო ადვილი იქნება.
სხვა ფიზიკოსები ვარაუდობენ, რომ ჭიის ხვრელში მოგზაურობამ შეიძლება გამოიწვიოს ენერგიის უზარმაზარი დაგროვება, რომელიც გაანადგურებს გვირაბს, სანამ ის გამოიყენებოდა დროის მანქანად, პროცესი, რომელიც ცნობილია როგორც კვანტური უკუშექცევა. თუმცა, მაინც სახალისოა ჭიის ხვრელების პოტენციალზე ოცნება: „დაფიქრდი, რა შესაძლებლობებს მიიღებდნენ ადამიანები, თუ გზას იპოვიდნენ, რა ექნათ, თუ დროში მოგზაურობას შეძლებდნენ?“ - თქვა დევისმა. მათი თავგადასავლები, რბილად რომ ვთქვათ, ძალიან საინტერესო იქნებოდა.
მეტი საოცარი სტატიები
გადაღებული საერთაშორისოდან კოსმოსური სადგურიჰაერის შესამჩნევი ნარინჯისფერი ზოლები დედამიწის ატმოსფერო. ახალი ექსპერიმენტინასას ატმოსფერული ტალღების კვლევა დააკვირდება ამ ფენომენს ორბიტალური სადგურის სიმაღლიდან, რათა...
რუსული კოსმოსური სააგენტო Roscosmos-მა ხელი მოაწერა შეთანხმებას ამერიკულ კოსმოსურ კომპანიასთან Space Adventures, რომ 2021 წელს ISS-ზე ორი მგზავრი გადაიყვანს. წინა გაშვებებისგან განსხვავებით, ეს ორი ტურისტი წავა...
მკვლევარები თვლიან, რომ პაწაწინა გროვები მიწის ჰაერიღრმა კოსმოსში წასვლა მთვარის ორბიტის მიღმა. ირკვევა, რომ დედამიწის გეოკორონა (წყალბადის ატომების პატარა ღრუბელი) კოსმოსში 630 000 კმ-ზეა გადაჭიმული. რომ გაიგოთ, ლ...
ზემოქმედების მკვლევარები მზის ქარიმთვარის ზედაპირზე ითვლება, რომ ამ კონტაქტს შეუძლია წყლის ძირითადი კომპონენტის შექმნა. კაცობრიობას არ შეუძლია წყლის გარეშე, ამიტომ არსებობს სერიოზული პრობლემაგრძელვადიანი...
კოსმოსში გატარებული ერთი წლის შემდეგ იმუნური სისტემაგანგაში გამოაცხადა ასტრონავტმა სკოტ კელიმ. მკვლევარები ასევე აღნიშნავენ, რომ მისმა ზოგიერთმა გენმა შეცვალა აქტივობა. კვლევები იყო ციტირებული, როდესაც ადარებდნენ შესრულებას მის ტყუპ ძმასთან ...
ჭიის ხვრელი არის თეორიული გავლა სივრცე-დროში, რომელსაც შეუძლია მნიშვნელოვნად შეამციროს შორ მანძილზე მოგზაურობა მთელ სამყაროში შექმნით. მალსახმობებიმიმართულებებს შორის. ჭიის ხვრელების არსებობას ფარდობითობის თეორია წინასწარმეტყველებს. მაგრამ მოხერხებულობის პარალელურად, მათ შეუძლიათ ექსტრემალურ საფრთხეებსაც ჰქონდეთ: უეცარი კოლაფსის საფრთხე, მაღალი რადიაცია და საშიში კონტაქტები ეგზოტიკურ მატერიასთან.
ჭიის ხვრელების თეორია, ან "ჭიის ხვრელები"
1935 წელს ფიზიკოსებმა ალბერტ აინშტაინმა და ნათან როზენმა ფარდობითობის თეორიის გამოყენებით სივრცე-დროში „ხიდების“ არსებობა გამოთქვეს. ეს ბილიკები, რომელსაც აინშტაინ-როზენის ხიდები ან ჭიის ხვრელები ("ჭიის ხვრელები") უწოდებენ, ორს აკავშირებს. სხვადასხვა წერტილებისივრცე-დროში, თეორიულად ქმნის უმოკლეს დერეფნებს, რომლებიც ამცირებს მანძილს და მგზავრობის დროს.
ჭიის ხვრელებს, თითქოსდა, აქვთ ორი პირი, რომლებიც დაკავშირებულია საერთო კისრით. პირებს დიდი ალბათობით სფერული ფორმა აქვს. ყელი შეიძლება იყოს სწორი მონაკვეთი, მაგრამ ასევე შეიძლება დატრიალდეს და რაც უფრო გრძელია ნორმალური მარშრუტი.
აინშტაინის ფარდობითობის ზოგადი თეორია მათემატიკურად პროგნოზირებს „ჭიის ხვრელების“ (ჭიის ხვრელების) არსებობას, მაგრამ დღემდე არცერთი მათგანი არ არის აღმოჩენილი. ნეგატიური მასის მქონე ჭიის ხვრელს თვალყურის დევნება შეუძლია მისი სიმძიმის გავლენის გამო შუქზე გავლისას.
ფარდობითობის ზოგადი თეორიის ზოგიერთი გამოსავალი იძლევა „ჭიის ხვრელების“ არსებობის საშუალებას, რომელთა თითოეული შესასვლელი (პირი) შავი ხვრელია. თუმცა, მომაკვდავი ვარსკვლავის დაშლის შედეგად წარმოქმნილი ბუნებრივი შავი ხვრელები თავად არ ქმნიან ჭიის ხვრელს.
ჭიის ხვრელის მეშვეობით
სამეცნიერო ფანტასტიკა სავსეა ჭიის ხვრელებში მოგზაურობის ისტორიებით. მაგრამ სინამდვილეში, ასეთი მოგზაურობები გაცილებით რთულია და არა მხოლოდ იმიტომ, რომ ჯერ ასეთი ჭიის ხვრელი უნდა ვიპოვოთ.
პირველი პრობლემა არის ზომა. ითვლება, რომ რელიქტური ჭიის ხვრელები არსებობენ მიკროსკოპულ დონეზე, დაახლოებით 10-33 სანტიმეტრი დიამეტრის. თუმცა, როგორც სამყარო ფართოვდება, შესაძლებელია, რომ ზოგიერთი მათგანი დიდ ზომებამდე გაიზარდა.
კიდევ ერთი პრობლემა წარმოიქმნება სტაბილურობისგან. უფრო სწორედ მისი არარსებობის გამო. აინშტაინ-როზენის მიერ ნაწინასწარმეტყველები ჭიის ხვრელები მოგზაურობისთვის გამოუსადეგარი იქნება, რადგან ისინი ძალიან სწრაფად იშლება. მაგრამ უახლესმა კვლევამ აჩვენა, რომ ჭიის ხვრელები, რომლებიც შეიცავს "ეგზოტიკურ მატერიას", შეიძლება დარჩეს ღია და უცვლელი უფრო ხანგრძლივი დროის განმავლობაში.
ეგზოტიკურ მატერიას, არ უნდა აგვერიოს ბნელ მატერიაში ან ანტიმატერიაში, აქვს უარყოფითი სიმკვრივე და უზარმაზარი უარყოფითი წნევა. ასეთი ნივთიერების აღმოჩენა შესაძლებელია მხოლოდ შიგნით გარკვეული ვაკუუმური მდგომარეობის ქცევაში კვანტური თეორიაველები.
თუ ჭიის ხვრელები საკმარისად შეიცავს ეგზოტიკურ მატერიას, ბუნებრივია თუ ხელოვნურად დამატებული, მაშინ თეორიულად ისინი შეიძლება გამოყენებულ იქნას როგორც ინფორმაციის გადაცემის საშუალებად ან დერეფნად სივრცეში.
ჭიის ხვრელებს არა მხოლოდ შეუძლიათ ერთი და იმავე სამყაროს ორი განსხვავებული ბოლოების დაკავშირება, მათ ასევე შეუძლიათ ორი განსხვავებული სამყაროს დაკავშირება. ასევე, ზოგიერთი მეცნიერი ვარაუდობს, რომ თუ ჭიის ხვრელის ერთი შესასვლელი მოძრაობს გარკვეული გზით, ეს შეიძლება სასარგებლო იყოს დროში მოგზაურობა . თუმცა, მათი ოპონენტები, როგორიცაა ბრიტანელი კოსმოლოგი სტივენ ჰოკინგი, ამტკიცებენ, რომ ასეთი გამოყენება შეუძლებელია.
მიუხედავად იმისა, რომ ჭიის ხვრელში ეგზოტიკური ნივთიერების დამატებამ შეიძლება მისი სტაბილიზაცია მოახდინოს იმ დონემდე, რომ ადამიანი უსაფრთხოდ იმოგზაუროს მასში, ჯერ კიდევ არსებობს შესაძლებლობა, რომ "რეგულარული" ნივთიერების დამატება საკმარისი იყოს პორტალის დესტაბილიზაციისთვის.
დღევანდელი ტექნოლოგია საკმარისი არ არის ჭიის ხვრელების გასადიდებლად ან სტაბილიზაციისთვის, თუნდაც ისინი მალე აღმოჩნდნენ. თუმცა, მეცნიერები აგრძელებენ ამ კონცეფციის, როგორც მეთოდის შესწავლას კოსმოსში მოგზაურობაიმ იმედით, რომ ტექნოლოგია დროთა განმავლობაში გაჩნდება და საბოლოოდ შეძლებენ „ჭიის ხვრელების“ გამოყენებას.
წყარო Space.com-დან
- დროში მოგზაურობა ჭიის ხვრელებით დროის მანქანის კონცეფცია, რომელიც გამოიყენება მრავალ სამეცნიერო ფანტასტიკურ ნაწარმოებში, ჩვეულებრივ წარმოშობს წარმოუდგენელი მოწყობილობის სურათებს. მაგრამ ზოგადი თეორიის მიხედვით...
- შეგვიძლია ვიყოთ დარწმუნებული, რომ დროში მოგზაურები არ შეცვლიან ჩვენს წარსულს? ჩვეულებრივ, ჩვენ მიგვაჩნია, რომ ჩვენი წარსული არის ფაქტი, რომელიც მოხდა და უცვლელია. ისტორია ისეთია, როგორიც ჩვენ გვახსოვს...
