Textul lucrării este plasat fără imagini și formule.
Versiunea completă a lucrării este disponibilă în fila „Fișiere de locuri de muncă” în format PDF

Introducere

Romanele fantastice descriu rețele întregi de transport care conectează sisteme stelare și epoci istorice, așa-numitele portaluri, mașini ale timpului. Dar mult mai surprinzător este faptul că mașinile timpului și tunelurile din spațiu sunt destul de serios, pe cât posibil ipotetic, discutate activ nu numai în articolele de fizică teoretică, pe paginile publicațiilor științifice de renume, ci și în mass-media. Au existat multe rapoarte despre descoperirea de către oamenii de știință a unor obiecte ipotetice numite „găuri de vierme”.

Selectând material pentru NPC pe tema „Găuri negre”, am dat peste conceptul de „Găuri de vierme”. Acest subiect ne-a interesat și am făcut o comparație între ei.

Obiectiv: Analiza comparativă a găurilor negre și a găurilor de vierme.

Sarcini: 1. Colectați material despre găurile negre și găurile de vierme;

2. Faceți o analiză detaliată a informațiilor primite;

3. Comparați găurile negre și găurile de vierme;

4. Creați un film educațional pentru elevi.

Ipoteză: Este posibilă călătoria spațiu-timp datorită găurilor de vierme.

Obiectul de studiu: literatură și alte resurse despre găurile de vierme și găurile negre.

Subiect de studiu: versiune a existenţei găurilor de vierme.

Metode: studiul literaturii; utilizarea resurselor internetului.

Semnificație practică al acestei lucrări constă în folosirea materialului colectat în scop educațional în lecțiile de fizică și în activitățile extrașcolare la această materie.

În lucrarea prezentată s-au folosit materiale de articole științifice, periodice, resurse de internet.

Capitolul 1. Context istoric

În 1935, fizicienii Albert Einstein și Nathan Rosen, folosind teoria relativității generale, au sugerat că există „punți” speciale de-a lungul spațiu-timp în univers. Aceste căi, numite poduri Einstein-Rosen (sau găuri de vierme), conectează două puncte complet diferite în spațiu-timp creând teoretic o deformare în spațiu care scurtează călătoria de la un punct la altul.

Teoretic, o gaură de vierme constă din două intrări și un gât (adică același tunel). Intrările în găurile de vierme au formă sferoidă, iar gâtul poate fi fie un segment drept de spațiu, fie unul spiralat.

Multă vreme, această lucrare nu a trezit prea mult interes în rândul astrofizicienilor. Dar în anii 1990, interesul pentru astfel de obiecte a început să revină. În primul rând, revenirea interesului a fost asociată cu descoperirea energiei întunecate în cosmologie.

Termenul englezesc care a luat rădăcini pentru „găuri de vierme” încă din anii 90 a devenit „găură de vierme” (găuri de vierme), dar primii care au propus acest termen încă din 1957 au fost astrofizicienii americani Mizner și Wheeler. În rusă, „gaura de vierme” este tradus ca „gaura de vierme”. Acest termen nu a fost plăcut multor astrofizicieni vorbitori de limbă rusă, iar în 2004 s-a decis să se voteze diferiți termeni propuși pentru astfel de obiecte. Printre termenii propuși s-au numărat: „găură de vierme”, „găură de vierme”, „găură de vierme”, „pod”, „găură de vierme”, „tunel” etc. La vot au participat astrofizicieni vorbitori de limbă rusă cu publicații științifice pe această temă. În urma acestui vot, termenul „găură de vierme” a câștigat.

În fizică, conceptul de găuri de vierme a apărut în 1916, la doar un an după ce Einstein a publicat marea sa lucrare, teoria generală a relativității. Fizicianul Karl Schwarzschild, aflat atunci în armata lui Kaiser, a găsit soluția exactă a ecuațiilor lui Einstein pentru cazul unei stele punctiforme izolate. Departe de o stea, câmpul său gravitațional este foarte asemănător cu cel al unei stele obișnuite; Einstein a folosit chiar și soluția lui Schwarzschild pentru a calcula deviația luminii în jurul unei stele. Rezultatul lui Schwarzschild a avut un efect imediat și foarte puternic asupra tuturor ramurilor astronomiei, iar astăzi este încă una dintre cele mai faimoase soluții ale ecuațiilor lui Einstein. Câteva generații de fizicieni au folosit câmpul gravitațional al acestei stele punctuale ipotetice ca o expresie aproximativă pentru câmpul din jurul unei stele reale cu un diametru finit. Dar dacă luăm în considerare această soluție punctuală în serios, atunci în centrul ei vom găsi brusc un obiect punctual monstruos care i-a uimit și șocat pe fizicieni timp de aproape un secol - o gaură neagră.

capitolul 2

2.1. Mole Hole

O gaură de vierme este o presupusă caracteristică a spațiu-timpului, reprezentând în orice moment de timp un „tunel” în spațiu.

Zona din apropierea celei mai înguste secțiuni a cârtiței se numește „gât”. Există dealuri de cârtiță trecibile și de netrecut. Acestea din urmă includ acele tuneluri care se prăbușesc (distrug) prea repede pentru ca un observator sau semnal să ajungă de la o intrare la alta.

Răspunsul constă în faptul că, conform teoriei gravitației a lui Einstein - teoria generală a relativității (GR), spațiul-timp cu patru dimensiuni în care trăim este curbat, iar gravitația, familiară tuturor, este o manifestare a unei astfel de curbură. Materia „se îndoaie”, deformează spațiul din jurul ei și, cu cât este mai dens, cu atât curbura este mai puternică.

Unul dintre habitatele „găurilor de vierme” este centrele galaxiilor. Dar aici principalul este să nu le confundați cu găurile negre, obiecte uriașe care se află și ele în centrul galaxiilor. Masa lor este de miliarde din Sorii noștri. În același timp, găurile negre au o forță puternică de atracție. Este atât de mare încât nici măcar lumina nu poate scăpa de acolo, așa că este imposibil să le vezi cu un telescop obișnuit. Forța gravitațională a găurilor de vierme este, de asemenea, enormă, dar dacă te uiți în interiorul găurii de vierme, poți vedea lumina trecutului.

Găurile de vierme prin care lumina și alte materii pot trece în ambele direcții se numesc găuri de vierme traversabile. Există și găuri de vierme impenetrabile. Acestea sunt obiecte care în exterior (la fiecare dintre intrări) sunt, parcă, o gaură neagră, dar în interiorul unei astfel de gauri negre nu există o singularitate (o singularitate în fizică este o densitate infinită a materiei care sparge și distruge orice altă materie. care intră în el). Mai mult, proprietatea singularității este obligatorie pentru găurile negre obișnuite. Iar gaura neagră în sine este determinată de prezența suprafeței sale (sferei), de sub care nici măcar lumina nu poate scăpa. O astfel de suprafață se numește orizontul găurii negre (sau orizontul evenimentelor).

Astfel, materia poate intra într-o gaură de vierme impenetrabilă, dar nu mai poate ieși din ea (foarte asemănătoare cu proprietatea unei găuri negre). Pot exista și găuri de vierme semi-trecătoare, în care materia sau lumina poate trece prin gaura de vierme doar într-o direcție, dar nu poate trece în cealaltă.

Caracteristicile găurilor de vierme sunt următoarele caracteristici:

O gaură de vierme trebuie să conecteze două regiuni necurbate ale spațiului. Joncțiunea se numește gaură de vierme, iar secțiunea sa centrală este gâtul găurii de vierme. Spațiul din apropierea gâtului găurii de vierme este destul de puternic curbat.

O gaură de vierme poate conecta fie două universuri diferite, fie același univers în părți diferite. În acest din urmă caz, distanța prin gaura de vierme poate fi mai mică decât distanța dintre intrările măsurată din exterior.

Conceptele de timp și distanță într-un spațiu-timp curbat încetează să mai fie valori absolute, adică. așa cum ne-am obișnuit mereu subconștient să le luăm în considerare.

Studiul modelelor de găuri de vierme arată că materia exotică este necesară pentru existența lor stabilă în cadrul teoriei relativității a lui Einstein. Uneori, o astfel de materie este numită și materie fantomă. Pentru existența stabilă a unei găuri de vierme, este suficientă o cantitate arbitrar mică de materie fantomă - să zicem, doar 1 miligram (sau poate chiar mai puțin). În acest caz, restul materiei care susține gaura de vierme trebuie să îndeplinească condiția: suma densității energetice și a presiunii este zero. Și nu mai este nimic neobișnuit în asta: chiar și cel mai obișnuit câmp electric sau magnetic satisface această condiție. Acesta este exact ceea ce este necesar pentru existența unei găuri de vierme cu un adaos arbitrar mic de materie fantomă.

2.2. Gaură neagră

O gaură neagră este o regiune în spațiu-timp. Atracția gravitațională este atât de puternică încât chiar și obiectele care se mișcă cu viteza luminii, inclusiv cuantele de lumină în sine, nu o pot părăsi. Limita acestei regiuni se numește orizont de evenimente.

Teoretic, posibilitatea existenței unor astfel de regiuni de spațiu-timp rezultă din unele soluții exacte ale ecuațiilor Einstein. Prima a fost obținută de Karl Schwarzschild în 1915. Inventatorul exact al termenului este necunoscut, dar denumirea în sine a fost popularizată de John Archibald Wheeler și folosită pentru prima dată public în prelegerea populară „Universul nostru: cunoscut și necunoscut”. Anterior, astfel de obiecte astrofizice erau numite „stele prăbușite” sau „colapsari”, precum și „stele înghețate”.

Există patru scenarii pentru formarea găurilor negre:

doua realiste:

colapsul gravitațional (compresia) a unei stele destul de masive;

colapsul părții centrale a galaxiei sau gaz protogalactic;

si doua ipoteze:

formarea găurilor negre imediat după Big Bang (găuri negre primordiale);

apariţia energiilor înalte în reacţiile nucleare.

Condițiile în care starea finală a evoluției unei stele este o gaură neagră nu au fost studiate suficient de bine, întrucât pentru aceasta este necesară cunoașterea comportamentului și stărilor materiei la densități extrem de mari care sunt inaccesibile studiului experimental.

Ciocnirea găurilor negre cu alte stele, precum și coliziunea stelelor neutronice, care determină formarea unei găuri negre, duce la o radiație gravitațională puternică, care, așa cum era de așteptat, poate fi detectată în următorii ani cu ajutorul telescoapelor gravitaționale. . În prezent, există rapoarte de coliziuni în intervalul de raze X.

Pe 25 august 2011 a apărut un mesaj că, pentru prima dată în istoria științei, un grup de specialiști japonezi și americani a reușit în martie 2011 să înregistreze momentul morții unei stele care este absorbită de o gaură neagră. .

Cercetătorii privind găurile negre fac diferența între găurile negre primordiale și cele cuantice. Găurile negre primordiale au în prezent statutul de ipoteză. Dacă în momentele inițiale ale vieții Universului au existat suficiente abateri de la omogenitatea câmpului gravitațional și de la densitatea materiei, atunci găurile negre s-ar putea forma din ele prin prăbușire. În același timp, masa lor nu este limitată de jos, ca în cazul colapsului stelar - masa lor ar putea fi probabil destul de mică. Detectarea găurilor negre primordiale prezintă un interes deosebit în legătură cu posibilitatea studierii fenomenului de evaporare a găurilor negre. Ca rezultat al reacțiilor nucleare, pot apărea găuri negre microscopice stabile, așa-numitele găuri negre cuantice. Pentru o descriere matematică a unor astfel de obiecte, este nevoie de o teorie cuantică a gravitației.

Concluzie

Dacă o gaură de vierme este impenetrabilă, atunci în exterior este aproape imposibil să o distingem de o gaură neagră. Până în prezent, teoria fizicii găurilor de vierme și găurilor negre este o știință pur teoretică. Găurile de vierme sunt trăsături topologice ale spațiului-timp, descrise în cadrul teoriei speciale a relativității de Einstein în 1935.

Teoria generală a relativității dovedește matematic probabilitatea existenței găurilor de vierme, dar până acum niciuna dintre ele nu a fost descoperită de om. Dificultatea de a-l detecta constă în faptul că presupusa masă uriașă de găuri de vierme și efectele gravitaționale pur și simplu absorb lumina și împiedică reflectarea acesteia.

După ce am analizat toate informațiile găsite, am aflat cum diferă găurile de vierme de găurile negre și am ajuns la concluzia că lumea spațiului este încă foarte puțin studiată, iar umanitatea este în pragul unor noi descoperiri și oportunități.

Pe baza cercetărilor efectuate a fost realizat un film educațional „Găuri de vierme și găuri negre”, care este folosit la lecțiile de astronomie.

Lista surselor și literaturii utilizate

Bronnikov, K. Podul între lumi / K. Bronnikov [Resursa electronică] // În jurul lumii. 2004. mai. - Mod de acces // http://www.vokrugsveta.ru/vs/article/355/ (18/09/2017).

Wikipedia. Enciclopedie gratuită [Resursă electronică]. - Mod de acces // https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9A%D1%80%D0%BE%D1%82%D0%BE%D0%B2%D0%B0%D1%8F_% D0%BD%D0%BE%D1%80%D0%B0 (30.09.2017);

https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A7%D1%91%D1%80%D0%BD%D0%B0%D1%8F_%D0%B4%D1%8B%D1%80%D0 %B0 (30.09.2017).

Zima, K. „Gaura de vierme” - coridorul timpului / K. Zima // Vesti.ru [Resursa electronică]. - Mod de acces // http://www.vesti.ru/doc.html?id=628114 (20/09/2017).

Găuri de vierme și găuri negre [resursă electronică]. - Mod de acces // http://ru.itera.wikia.com/wiki/%D0%9A%D1%80%D0%BE%D1%82%D0%BE%D0%B2%D1%8B%D0% B5_%D0%BD%D0%BE%D1%80%D1%8B_%D0%B8_%D0%A7%D0%B5%D1%80%D0%BD%D1%8B%D0%B5_%D0%B4% D1%8B%D1%80%D1%8B (30.09.2017).

Găuri de vierme. Popular Science cu Anna Urmantseva [Resursa electronica]. - Mod de acces // http://www.youtube.com/watch?v=BPA87TDsQ0A (25/09/2017).

Găuri de vierme ale spațiului. [Resursă electronică]. - Mod de acces // http://www.youtube.com/watch?v=-HEBhWny2EU (25/09/2017).

Lebedev, V. Omul într-o gaură de vierme (recenzie) / V. Lebedev // Lebed. Almanah independent. [Resursă electronică]. - Mod de acces // http://lebed.com/2016/art6871.htm (30/09/2017).

Printr-o gaură de vierme, există un sfârșit al universului? [Resursă electronică]. - Mod de acces // https://donetskua.io.ua/v(25.09.2017).

Gaură neagră [Resursă electronică]. - Mod de acces // http://ru-wiki.org/wiki/%D0%A7%D1%91%D1%80%D0%BD%D0%B0%D1%8F_%D0%B4%D1%8B% D1%80%D0%B0 (30.09.2017).

Găuri negre. Univers [Resursă electronică]. - Mod de acces // https://my.mail.ru/bk/lotos5656/video/_myvideo/25.html (25/09/2017).

Ce este o gaură de vierme. Pulp [Resursă electronică]. - Mod de acces // http://hi-news.ru/research-development/chtivo-chto-takoe-krotovaya-nora.html (18/09/2017).

Shatsky, A. Wormholes: ce este - un mit, o poartă către alte lumi sau o abstractizare matematică? [Resursă electronică]. - Mod de acces // http://www.znanie-sila.su/?issue=zsrf/issue_121.html&r=1 (18/09/2017).

Enciclopedie pentru copii. T. 8. Astronomie [Text] / Cap. ed. M. Aksenova; metodă. ed. V. Volodin, A. Eliovici. - M.: Avanta, 2004. S. 412-413, 430-431, 619-620.

Știința

Filmul captivant vizual „Intrestellar” lansat recent se bazează pe concepte științifice reale precum învârtirea găurilor negre, a găurilor de vierme și a extinderii timpului.

Dar dacă nu sunteți familiarizat cu aceste concepte, atunci este posibil să fiți puțin confuz în timp ce vizionați.

În film, o echipă de exploratori spațiali merge la călătorie extragalactică printr-o gaură de vierme. Pe de altă parte, ei intră într-un sistem solar diferit, cu o gaură neagră care se învârte în loc de o stea.

Ei sunt într-o cursă cu spațiu și timp pentru a-și îndeplini misiunea. O astfel de călătorie în spațiu poate părea puțin confuză, dar se bazează pe principiile de bază ale fizicii.

Iată principalele 5 concepte de fizică ce trebuie să știți pentru a înțelege „Interstellar”:

gravitația artificială

Cea mai mare problemă cu care ne confruntăm oamenii cu călătoriile spațiale pe termen lung este imponderabilitate. Ne-am născut pe Pământ, iar corpul nostru s-a adaptat la anumite condiții gravitaționale, dar când suntem în spațiu pentru o perioadă lungă de timp, mușchii încep să ne slăbească.

Cu această problemă se confruntă și personajele din filmul „Interstellar”.

Pentru a face față acestui lucru, oamenii de știință creează gravitația artificială în navele spațiale. O modalitate de a face acest lucru este să rotiți nava spațială ca în film. Rotația creează o forță centrifugă care împinge obiectele spre pereții exteriori ai navei. Această repulsie este asemănătoare cu gravitația, doar în direcția opusă.

Această formă de gravitație artificială este ceea ce experimentați atunci când conduceți în jurul unei curbe cu rază mică și simțiți că sunteți împins spre exterior, departe de punctul central al curbei. Într-o navă spațială care se învârte, pereții devin podeaua pentru tine.

O gaură neagră care se învârte în spațiu

Astronomii, deși indirect, au observat în universul nostru învârtirea găurilor negre. Nimeni nu știe ce se află în centrul unei găuri negre, dar oamenii de știință au un nume pentru asta -singularitate .

Găurile negre care se rotesc deformează spațiul din jurul lor diferit de găurile negre staționare.

Acest proces de distorsiune se numește „glisare inerțială a cadrului” sau efectul Lense-Thirring și afectează cum va arăta o gaură neagră prin distorsionarea spațiului și, mai important, spațiu-timp din jurul acesteia. Gaura neagră pe care o vezi în film este suficientăfoarte aproape de conceptul științific.

• Nava spațială Endurance se îndreaptă spre Gargantua - gaură neagră supermasivă fictivă de 100 de milioane de ori masa Soarelui.
• Se află la 10 miliarde de ani lumină de Pământ și are mai multe planete în jurul lui. Gargantua se rotește cu 99,8% din viteza luminii.
• Discul de acreție al lui Garagantua conține gaz și praf la temperatura suprafeței Soarelui. Discul furnizează planetelor Gargantua lumină și căldură.

Aspectul complex al găurii negre din film se datorează faptului că imaginea discului de acreție este deformată de lentile gravitaționale. În imagine apar două arce: unul este format deasupra găurii negre, iar celălalt sub ea.

Mole Hole

Gaura de vierme sau gaura de vierme folosită de echipaj în Interstellar este unul dintre fenomenele din film a căror existenţă nu a fost dovedită. Este ipotetic, dar foarte convenabil în intrigile poveștilor științifico-fantastice, unde trebuie să depășiți o distanță spațială mare.

Găurile de vierme sunt doar un fel de cea mai scurtă cale prin spațiu. Orice obiect cu masă creează o gaură în spațiu, ceea ce înseamnă că spațiul poate fi întins, deformat și chiar pliat.

O gaură de vierme este ca un pliu în țesătura spațiului (și timpului) care leagă două regiuni foarte îndepărtate, ceea ce îi ajută pe călătorii în spațiu. parcurgeți o distanță lungă într-o perioadă scurtă de timp.

Numele oficial pentru o gaură de vierme este „Podul Einstein-Rosen”, deoarece a fost propus pentru prima dată de Albert Einstein și colegul său Nathan Rosen în 1935.

• În diagramele 2D, gura unei găuri de vierme este prezentată ca un cerc. Totuși, dacă am putea vedea o gaură de vierme, ar arăta ca o sferă.
• Pe suprafața sferei, ar fi vizibilă o vedere distorsionată gravitațional a spațiului din cealaltă parte a „vizuinei”.
• Dimensiunile găurii de vierme din film sunt de 2 km în diametru și distanța de transfer este de 10 miliarde de ani lumină.

Dilatarea timpului gravitațional

Dilatarea gravitațională a timpului este un fenomen real observat pe Pământ. Apare pentru că timp referitor. Aceasta înseamnă că curge diferit pentru diferite sisteme de coordonate.

Când vă aflați într-un mediu gravitațional puternic, timpul trece mai încet pentru tine comparativ cu oamenii dintr-un mediu gravitațional slab.

Omenirea explorează lumea din jurul ei cu o viteză fără precedent, tehnologia nu stă pe loc, iar oamenii de știință cu putere și principal ară lumea din jur cu minți ascuțite. Fără îndoială, spațiul poate fi considerat cea mai misterioasă și puțin studiată zonă. Aceasta este o lume plină de mistere care nu pot fi înțelese fără a recurge la teorii și fantezie. O lume de secrete care depășesc cu mult înțelegerea noastră.

Spațiul este misterios. El își păstrează secretele cu grijă, ascunzându-le sub un văl de cunoaștere inaccesibil minții umane. Omenirea este încă prea neputincioasă pentru a cuceri Cosmosul, ca lumea deja cucerită a Biologiei sau Chimiei. Tot ceea ce este încă la îndemâna omului sunt teorii, dintre care există nenumărate.

Unul dintre cele mai mari mistere ale Universului este Găurile de vierme.

Găuri de vierme în spațiu

Deci, gaura de vierme („Podul”, „Gaura de vierme”) este o caracteristică a interacțiunii a două componente fundamentale ale universului - spațiu și timp, și în special - curbura lor.

[Pentru prima dată conceptul de „găuri de vierme” în fizică a fost introdus de John Wheeler, autorul teoriei „încărcării fără taxă”]

Curbura particulară a acestor două componente vă permite să depășiți distanțe enorme fără a petrece o cantitate imensă de timp. Pentru a înțelege mai bine principiul de funcționare a unui astfel de fenomen, merită să ne amintim de Alice din Through the Looking Glass. Oglinda fetei a jucat rolul așa-numitei găuri de vierme: Alice a putut, doar atingând oglinda, să se găsească instantaneu în alt loc (și dacă luăm în considerare scara spațiului, într-un alt univers).

Ideea existenței găurilor de vierme nu este doar o invenție capricioasă a science fiction-ului. În 1935, Albert Einstein a devenit co-autor al unor lucrări care dovedesc posibile așa-numitele „poduri”. Deși Teoria relativității permite acest lucru, astronomii nu au reușit încă să detecteze o singură gaură de vierme (un alt nume pentru o gaură de vierme).

Principala problemă de detectare este că, prin natura sa, gaura de vierme aspiră absolut totul în sine, inclusiv radiația. Și nu lasă nimic afară. Singurul lucru care poate spune locația „podului” este gazul, care, atunci când intră în Gaura de vierme, continuă să emită raze X, spre deosebire de când intră în Gaura Neagră. Un comportament similar al gazului a fost descoperit recent la un anumit obiect Săgetător A, ceea ce îi conduce pe oamenii de știință la ideea existenței unei găuri de vierme în vecinătatea sa.

Deci este posibil să călătorești prin găuri de vierme? De fapt, există mai multă fantezie decât realitate. Chiar dacă teoretic i se permite să se descopere în curând gaura de vierme, știința modernă s-ar confrunta cu o mulțime de probleme de care nu este încă capabilă.

Prima piatră pe drumul spre dezvoltarea găurii de vierme va fi dimensiunea acesteia. Potrivit teoreticienilor, primele găuri aveau o dimensiune mai mică de un metru. Și numai, bazându-se pe teoria universului în expansiune, se poate presupune că Găurile de vierme au crescut odată cu universul. Ceea ce înseamnă că sunt în continuare în creștere.

A doua problemă pe calea științei va fi instabilitatea găurilor de vierme. Capacitatea „podului” de a se prăbuși, adică „slam” anulează posibilitatea de a-l folosi sau chiar de a-l studia. De fapt, durata de viață a unei găuri de vierme poate fi de zecimi de secundă.

Deci, ce se va întâmpla dacă aruncăm toate „pietrele” și ne imaginăm că o persoană a făcut totuși o trecere prin gaura de vierme. În ciuda ficțiunii care vorbește despre o posibilă întoarcere în trecut, acest lucru este încă imposibil. Timpul este ireversibil. Se mișcă într-o singură direcție și nu se poate întoarce. Adică, „a te vedea tânăr” (cum a făcut, de exemplu, eroul filmului „Interstellar”) nu va funcționa. Păzirea acestui scenariu este teoria cauzalității, de neclintit și fundamentală. Transferul lui „sine” în trecut implică posibilitatea eroului călătoriei de a-l schimba (trecutul). De exemplu, să te sinucizi, împiedicându-te astfel să călătorești în trecut. Aceasta înseamnă că nu este posibil să fii în viitor, de unde a venit eroul.

În spațiul cosmic există multe lucruri interesante care sunt încă de neînțeles pentru oameni. Cunoaștem teoria despre găurile negre și chiar știm unde sunt. Cu toate acestea, găurile de vierme prezintă un interes mai mare, cu ajutorul cărora personajele de film se deplasează în univers în câteva secunde. Cum funcționează aceste tuneluri și de ce este mai bine ca o persoană să nu se urce în ele?

Următoarea știre

Filmele Star Trek, Doctor Who și Universul Marvel au un lucru în comun: călătoria prin spațiu cu mare viteză. Dacă astăzi durează cel puțin șapte luni pentru a zbura pe Marte, atunci în lumea fanteziei acest lucru se poate face într-o fracțiune de secundă. Călătoria de mare viteză este efectuată folosind așa-numitele găuri de vierme (găuri de vierme) - aceasta este o caracteristică ipotetică a spațiu-timpului, care este un „tunel” în spațiu în fiecare moment de timp. Pentru a înțelege principiul „vizuinei”, trebuie doar să ne amintim de Alice din „Through the Looking Glass”. Acolo, o oglindă a jucat rolul unei găuri de vierme: Alice putea fi instantaneu în alt loc, doar atingând-o.

Imaginea de mai jos arată cum funcționează tunelul. În filme, se întâmplă așa: personajele intră în nava spațială, ajung rapid în portal și, după ce au intrat în el, se găsesc imediat în locul potrivit, de exemplu, de cealaltă parte a universului. Din păcate, chiar și în teorie funcționează diferit.

Sursa foto: YouTube

Relativitatea generală permite existența unor astfel de tuneluri, dar până acum astronomii nu au reușit să găsească unul. Potrivit teoreticienilor, primele găuri de vierme aveau o dimensiune mai mică de un metru. Se poate presupune că odată cu expansiunea Universului au crescut și ele. Dar să trecem la întrebarea principală: chiar dacă există găuri de vierme, de ce este o idee foarte proastă să le folosești? Astrofizicianul Paul Sutter a explicat care este problema găurilor de vierme și de ce este mai bine ca o persoană să nu meargă acolo.

Teoria găurii de vierme

Primul lucru de făcut este să vă dați seama cum funcționează găurile negre. Imaginați-vă o minge pe o țesătură elastică întinsă. Pe măsură ce se apropie de centru, scade în dimensiune și în același timp devine mai dens. Țesătura de sub greutatea lui se lasă din ce în ce mai mult, până când în cele din urmă devine atât de mic încât pur și simplu se închide peste el, iar mingea dispare din vedere. În gaura neagră în sine, curbura spațiului-timp este infinită - această stare a fizicii se numește singularitate. Nu are nici spațiu, nici timp în sens uman.

Sursa foto: Pikabu.ru

Conform teoriei relativității, nimic nu poate călători mai repede decât lumina. Aceasta înseamnă că nimic nu poate ieși din acest câmp gravitațional intrând în el. Regiunea spațiului din care nu există ieșire se numește gaură neagră. Limita sa este determinată de traiectoria razelor de lumină, care au fost primele care au pierdut ocazia de a izbucni. Se numește orizontul de evenimente al unei găuri negre. Exemplu: privind pe fereastră, nu vedem ce este dincolo de orizont, iar observatorul condiționat nu poate înțelege ce se întâmplă în interiorul granițelor unei stele moarte invizibile.

Există cinci tipuri de găuri negre, dar gaura neagră cu masă stelară este cea care ne interesează. Astfel de obiecte se formează în stadiul final al vieții unui corp ceresc. În general, moartea unei stele poate duce la următoarele lucruri:

1. Se va transforma într-o stea dispărută foarte densă, constând dintr-un număr de elemente chimice - aceasta este o pitică albă;

2. Într-o stea neutronică - are o masă aproximativă a Soarelui și o rază de aproximativ 10-20 de kilometri, în interior este formată din neutroni și alte particule, iar în exterior este închisă într-o înveliș subțire, dar solidă;

3. Într-o gaură neagră, a cărei atracție gravitațională este atât de puternică încât poate aspira obiecte care zboară cu viteza luminii.

Când are loc o supernovă, adică „renașterea” unei stele, se formează o gaură neagră, care poate fi detectată doar datorită radiației emise. Ea este cea care este capabilă să genereze o gaură de vierme.

Dacă ne imaginăm o gaură neagră ca o pâlnie, atunci obiectul, căzut în ea, pierde orizontul evenimentelor și cade în interior. Deci unde este gaura de vierme? Este situat exact în aceeași pâlnie, atașată de tunelul unei găuri negre, unde ieșirile sunt orientate spre exterior. Oamenii de știință cred că celălalt capăt al găurii de vierme este conectat la o gaură albă (antipodul uneia negre, în care nimic nu poate cădea).

De ce nu ai nevoie de o gaură de vierme

În teoria găurilor albe, nu totul este atât de simplu. În primul rând, nu este clar cum să intri într-o gaură albă de la una neagră. Calculele din jurul găurilor de vierme arată că acestea sunt extrem de instabile. Găurile de vierme pot evapora sau „scuipa” o gaură neagră și o pot duce din nou într-o capcană.

Dacă o navă spațială sau o persoană cade într-o gaură neagră, va rămâne blocată acolo. Nu va mai fi cale de întoarcere - din partea găurii negre cu siguranță, pentru că nu va vedea orizontul evenimentului. Dar nefericitul poate încerca să găsească o gaură albă? Nu, pentru că nu vede granițele, așa că va trebui să „cade” spre singularitatea găurii negre, care poate avea acces la singularitatea albă. Sau poate nu au.

oamenii au distribuit un articol

Următoarea știre

Un grup de fizicieni din Germania și Grecia, sub supravegherea generală a lui Burkhard Clayhaus, a prezentat o viziune fundamental nouă asupra problemei găuri de vierme. Așa-zisul obiecte ipotetice în care există o curbură a spațiului și timpului.

Se crede că sunt tuneluri prin care poți călători în alte lumi la un moment dat.

Găurile de vierme, sau, așa cum sunt numite și, găurile de vierme, sunt cunoscute oricărui fan al science fiction-ului, unde aceste obiecte sunt descrise foarte viu și impresionant (deși în cărți sunt mai des numite spațiu zero). Datorită lor, eroii se pot muta dintr-o galaxie în alta într-un timp foarte scurt. În ceea ce privește adevăratele găuri de vierme, situația cu ele este mult mai complicată. Încă nu este clar dacă ele există cu adevărat sau dacă toate acestea sunt rezultatul imaginației sălbatice a fizicienilor teoreticieni.

Conform noțiunilor tradiționale, găurile de vierme sunt o proprietate ipotetică a universului nostru, sau mai bine zis, spațiu și timp. Conform conceptului de pod Einstein-Rosen, în fiecare moment al Universului nostru pot apărea niște tuneluri prin care poți ajunge dintr-un punct din spațiu în altul aproape simultan (adică fără pierderi de timp).

S-ar părea că se teleportează cu ajutorul lor pentru propria ta plăcere! Dar iată necazul: în primul rând, aceste găuri de vierme sunt extrem de mici (numai particulele elementare pot trece cu ușurință prin ele), iar în al doilea rând, ele există pentru o perioadă extrem de scurtă, milioanemi de secundă. De aceea este extrem de dificil să le studiezi - până acum, toate modelele de găuri de vierme nu au fost confirmate experimental.

Cu toate acestea, oamenii de știință au încă o idee despre ceea ce ar putea fi în interiorul unui astfel de tunel (deși, din păcate, este doar teoretic). Se crede că totul acolo este înghesuit cu așa-numita materie exotică (a nu se confunda cu materia întunecată, acestea sunt chestiuni diferite). Și această chestiune și-a primit porecla de la faptul că constă din particule elementare fundamental diferite. Și din această cauză, majoritatea legilor fizice nu sunt respectate în ea - în special, energia poate avea o densitate negativă, forța gravitației nu atrage, ci respinge obiectele etc. În general, totul în interiorul tunelului este complet diferit de cel al oamenilor normali. Dar tocmai această materie neregulată este cea care asigură acea tranziție miraculoasă prin gaura de vierme.

De fapt, celebra teorie generală a relativității a lui Einstein este foarte loială posibilității existenței unor găuri de vierme - nu infirmă existența unor astfel de tuneluri (deși nu confirmă). Ei bine, ceea ce nu este interzis, după cum știți, este permis. Prin urmare, mulți astrofizicieni au încercat în mod activ să găsească urme ale unei găuri de vierme mai mult sau mai puțin stabile încă de la jumătatea secolului trecut.

De fapt, interesul lor poate fi înțeles - dacă se dovedește că un astfel de tunel este posibil în principiu, atunci călătoria prin el către lumi îndepărtate va deveni o chestiune foarte simplă (desigur, cu condiția ca gaura de vierme să fie situată nu departe de soarele). sistem). Cu toate acestea, căutarea acestui obiect este îngreunată de faptul că oamenii de știință încă, de fapt, nu își imaginează exact ce să caute. De fapt, este imposibil să vezi direct această gaură, deoarece, ca și găurile negre, aspiră totul în sine (inclusiv radiația), dar nu eliberează nimic. Avem nevoie de câteva semne indirecte ale existenței sale, dar întrebarea este - care dintre ele?

Și recent, un grup de fizicieni din Germania și Grecia, sub conducerea generală a lui Burkhard Kleihaus de la Universitatea din Oldenburg (Germania), pentru a atenua suferința astrofizicienilor, a prezentat o privire fundamental nouă asupra problemei găurilor de vierme. Din punctul lor de vedere, acestea tunelurile pot exista într-adevăr în univers și pot fi destul de stabile în același timp. Și nu există nicio materie exotică, conform grupului Klayhouse, în interiorul lor.

Oamenii de știință cred că apariția găurilor de vierme a fost cauzată de fluctuațiile cuantice inerente universului timpuriu aproape imediat după Big Bang și a dat naștere așa-numitei spume cuantice. Lasă-mă să-ți amintesc asta spuma cuantică- acesta este un fel de concept condiționat care poate fi folosit ca descriere calitativă a turbulențelor spațiu-timp subatomic la distanțe foarte mici (de ordinul lungimii Planck, adică o distanță de 10 -33 cm).

Figurat vorbind, spuma cuantică poate fi reprezentată astfel: imaginați-vă că undeva, în perioade foarte scurte de timp, în regiuni foarte mici ale spațiului, poate apărea spontan energie suficientă pentru a transforma această bucată de spațiu într-o gaură neagră. Și această energie apare nu doar de nicăieri, ci ca rezultat al ciocnirii particulelor cu antiparticule și al anihilării lor reciproce. Și apoi în fața ochilor noștri va fi un fel de ceaun clocotind, în care găurile negre apar continuu și dispar imediat.

Deci, potrivit autorilor studiului, Imediat după Big Bang, universul nostru a fost spumă cuantică.. Și a apărut în ea în fiecare moment al timpului nu numai găuri negre, ci și găuri de vierme. Și apoi inflația (adică expansiunea) Universului nu ar trebui doar să-l umfle la o dimensiune uriașă, ci, în același timp, să crească brusc găurile și să le stabilească. Atât de mult încât a devenit posibil să pătrundă chiar și corpuri destul de mari în ele.

Adevărat, există o problemă aici. Cert este că, deși corpurile mari, conform acestui model, pot pătrunde într-o gaură de vierme, influența gravitațională asupra lor la intrare ar trebui să fie foarte mică. În caz contrar, vor fi pur și simplu rupte. Dar dacă curbura spațiului-timp la intrare este „netedă”, atunci călătoria în sine prin ea nu poate fi instantanee. Acesta, conform calculelor cercetătorilor, va dura zeci sau chiar sute de ani lumină, deoarece ieșirea din gaura de vierme, accesibilă unui corp mare, va fi foarte departe de intrare.

Cercetătorii cred că găsirea acestor obiecte în univers, deși nu este ușoară, este totuși posibilă. Deși pot arăta ca niște găuri negre, există încă diferențe. De exemplu, într-o gaură neagră, gazul care a căzut dincolo de orizontul de evenimente încetează imediat să emită raze X, în timp ce gazul care a căzut într-o gaură de vierme (care nu are un orizont de evenimente) continuă să facă acest lucru. Apropo, acest comportament al gazului a fost înregistrat recent de Hubble în vecinătatea obiectului Săgetător A*, care este considerat în mod tradițional o gaură neagră masivă. Dar, judecând după comportamentul gazului, ar putea fi o gaură de vierme stabilă.

Conform conceptului grupului Klayhouse, pot exista și alte semne care indică existența găurilor de vierme. Teoretic, se poate presupune o situație în care astronomii vor observa în mod direct inadecvarea imaginii din spatele găurii de vierme dacă telescopul este transformat accidental în sectorul său al cerului înstelat. În acest caz, va afișa o imagine la zeci sau sute de ani lumină distanță, pe care astronomii o pot distinge cu ușurință de ceea ce ar trebui să fie de fapt în acest loc. Gravitația stelei (dacă se află de cealaltă parte a găurii de vierme) poate, de asemenea, distorsiona lumina stelelor îndepărtate care trec în apropierea găurii de vierme.

Trebuie remarcat faptul că munca fizicienilor greci și germani, deși pur teoretică, este foarte importantă pentru astronomi. Pentru prima dată, ea sistematizează toate semnele posibile ale găurilor de vierme care pot fi observate. Deci, ghidate de acesta, aceste tuneluri pot fi detectate. Adică, acum oamenii de știință știu exact ce trebuie să caute.

Deși, pe de altă parte, dacă modelul grupului Klayhouse este adevărat, valoarea găurilor de vierme pentru umanitate este redusă drastic. La urma urmei, ele nu oferă o tranziție unică către alte lumi. Deși, bineînțeles, proprietățile lor ar trebui încă studiate - dintr-o dată vor veni la îndemână pentru altceva...