Ang agham

Ang kamakailang inilabas na visually immersive na pelikulang "Interstellar" ay batay sa mga tunay na siyentipikong konsepto tulad ng umiikot na mga black hole, wormhole at ang paglawak ng oras.

Ngunit kung hindi ka pamilyar sa mga konseptong ito, maaaring medyo malito ka habang nanonood.

Sa pelikula, isang pangkat ng mga explorer sa kalawakan ang pumunta extragalactic na paglalakbay sa pamamagitan ng isang wormhole. Sa kabilang panig, pumapasok sila sa ibang solar system na may umiikot na black hole sa halip na isang bituin.

Nasa karera sila na may espasyo at oras para tapusin ang kanilang misyon. Ang ganitong paglalakbay sa kalawakan ay maaaring mukhang medyo nakalilito, ngunit ito ay batay sa mga pangunahing prinsipyo ng pisika.

Narito ang mga pangunahing 5 konsepto ng pisika kung ano ang kailangan mong malaman upang maunawaan ang "Interstellar":

artipisyal na gravity

karamihan malaking problema na nakatagpo nating mga tao sa pangmatagalang paglalakbay sa kalawakan ay kawalan ng timbang. Ipinanganak tayo sa Earth at ang ating katawan ay umangkop sa ilang partikular na kondisyon ng gravitational, ngunit kapag tayo ay nasa kalawakan matagal na panahon, nagsisimula nang manghina ang ating mga kalamnan.

Ang mga karakter sa pelikulang "Interstellar" ay nahaharap din sa problemang ito.

Upang harapin ito, lumikha ang mga siyentipiko artificial gravity sa mga spaceship. Ang isang paraan upang gawin ito ay ang pag-ikot sasakyang pangkalawakan, parang sa isang pelikula. Lumilikha ang pag-ikot puwersang sentripugal, na nagtutulak ng mga bagay patungo sa mga panlabas na dingding ng barko. Ang pagtanggi na ito ay katulad ng gravity, sa loob lamang magkasalungat na daan.

Ang anyo ng artificial gravity na ito ay ang nararanasan mo kapag nagmamaneho ka sa paligid ng isang maliit na radius curve at pakiramdam mo ay itinutulak ka palabas, palayo sa gitnang punto ng curve. Sa isang umiikot na sasakyang pangalangaang, ang mga dingding ay nagiging sahig para sa iyo.

Isang umiikot na black hole sa kalawakan

Ang mga astronomo, kahit na hindi direkta, ay nagmamasid sa ating uniberso umiikot na black hole. Walang nakakaalam kung ano ang nasa gitna ng isang black hole, ngunit may pangalan ang mga siyentipiko para dito -singularidad .

Ang mga umiikot na black hole ay nag-warp sa espasyo sa kanilang paligid nang iba kaysa sa mga nakatigil na black hole.

Ang proseso ng pagbaluktot na ito ay tinatawag na "inertial frame drag" o ang Lense-Thirring effect, at nakakaapekto ito sa magiging hitsura ng black hole sa pamamagitan ng pagbaluktot sa espasyo, at higit sa lahat ang spacetime sa paligid nito. Tama na ang black hole na nakikita mo sa pelikulanapakalapit sa konseptong siyentipiko.

• Ang Spaceship Endurance ay patungo sa Gargantua - kathang-isip na supermassive black hole 100 milyong beses ang masa ng Araw.
• Ito ay nasa 10 bilyong light-years mula sa Earth at may ilang planeta na umiikot dito. Ang Gargantua ay umiikot sa kahanga-hangang 99.8 porsiyento ng bilis ng liwanag.
• Ang accretion disk ng Garagantua ay naglalaman ng gas at alikabok sa temperatura ng ibabaw ng Araw. Ang disk ay nagbibigay sa mga planeta ng Gargantua ng liwanag at init.

Ang kumplikadong hitsura ng black hole sa pelikula ay dahil sa ang katunayan na ang imahe ng accretion disk ay bingkong ng gravitational lensing. Lumilitaw ang dalawang arko sa larawan: ang isa ay nabuo sa itaas ng black hole, at ang isa sa ibaba nito.

Butas ng nunal

Ang wormhole o wormhole na ginamit ng crew sa Interstellar ay isa sa mga phenomena sa pelikula. na ang pagkakaroon ay hindi pa napatunayan. Ito ay hypothetical, ngunit napaka-maginhawa sa mga plot ng mga kwento ng science fiction, kung saan kailangan mong pagtagumpayan ang isang malaking distansya ng espasyo.

Ang mga wormhole ay isang uri lamang ng pinakamaikling landas sa kalawakan. Ang anumang bagay na may mass ay lumilikha ng isang butas sa espasyo, na nangangahulugan na ang espasyo ay maaaring iunat, deformed, at kahit na nakatiklop.

Ang isang wormhole ay tulad ng isang fold sa tela ng espasyo (at oras) na nag-uugnay sa dalawang napakalayo na rehiyon, na tumutulong sa mga manlalakbay sa kalawakan. maglakbay ng malayo sa loob ng maikling panahon.

Ang opisyal na pangalan para sa isang wormhole ay "Einstein-Rosen Bridge" dahil ito ay unang iminungkahi ni Albert Einstein at ng kanyang kasamahan na si Nathan Rosen noong 1935.

• Sa 2D diagram, ang bibig ng isang wormhole ay ipinapakita bilang isang bilog. Gayunpaman, kung makakakita tayo ng wormhole, magmumukha itong sphere.
• Sa ibabaw ng globo, makikita ang isang gravitationally distorted view ng espasyo mula sa kabilang panig ng "burrow".
• Ang mga sukat ng wormhole sa pelikula ay 2 km ang lapad at ang distansya ng paglipat ay 10 bilyong light years.

Gravitational time dilation

Gravitational time dilation ay tunay na kababalaghan naobserbahan sa lupa. Ito ay lumitaw dahil oras na may kinalaman. Nangangahulugan ito na iba ang daloy nito para sa iba't ibang sistema mga coordinate.

Kapag ikaw ay nasa isang malakas na kapaligiran ng gravitational, mas mabagal ang paglipas ng oras para sa iyo kumpara sa mga tao sa mahinang kapaligiran ng gravitational.

Butas ng nunal. Ano ang isang "Wormhole"?

Ang hypothetical na "Wormhole", na tinatawag ding "molehole" o "wormhole" ( literal na pagsasalin Wormhole) ay isang uri ng space-time tunnel na nagpapahintulot sa isang bagay na lumipat mula sa point a hanggang point b sa uniberso hindi sa isang tuwid na linya, ngunit sa paligid ng kalawakan. Kung ito ay mas madali, pagkatapos ay kumuha ng anumang piraso ng papel, tiklupin ito sa kalahati at itusok ito, ang resultang butas ay magiging parehong wormhole
. Kaya mayroong isang teorya na ang espasyo sa uniberso ay maaaring maging kondisyon sa parehong sheet ng papel, pansin, nababagay lamang para sa ikatlong dimensyon. Ang iba't ibang mga siyentipiko ay naghihinuha ng mga hypotheses na salamat sa mga wormhole na naglalakbay sa kalawakan - posible ang oras. Ngunit sa parehong oras, walang nakakaalam nang eksakto kung ano ang mga panganib na maaaring idulot ng mga wormhole at kung ano talaga ang maaaring nasa kabilang panig ng mga ito.

Teorya mga wormhole.
Noong 1935, iminungkahi ng mga physicist na sina Albert Einstein at Nathan Rosen, gamit ang pangkalahatang teorya ng relativity, na mayroong mga espesyal na "tulay" sa espasyo-oras sa uniberso. Ang mga landas na ito, na tinatawag na Einstein-Rosen bridges (o wormhole), ay nagkokonekta sa dalawang ganap na magkaibang mga punto sa espasyo-oras sa pamamagitan ng teoryang paglikha ng isang kurbada sa espasyo na nagpapaikli sa paglalakbay mula sa isang punto patungo sa isa pa.

Muli, hypothetically, ang anumang wormhole ay binubuo ng dalawang pasukan at isang leeg (iyon ay, ang parehong tunnel. Sa kasong ito, malamang, ang mga pasukan sa wormhole ay spheroidal sa hugis, at ang leeg ay maaaring kumatawan sa parehong isang tuwid na bahagi ng espasyo at isang spiral.

Naglalakbay sa isang wormhole.

Ang unang problema na hahadlang sa posibilidad ng naturang paglalakbay ay ang laki ng mga wormhole. Ito ay pinaniniwalaan na ang pinakaunang wormhole ay napaka maliit na sukat, mga 10-33 sentimetro, ngunit dahil sa pagpapalawak ng uniberso, naging posible na ang mga wormhole mismo ay lumawak at tumaas kasama nito. Ang isa pang problema sa mga wormhole ay ang kanilang katatagan. O sa halip, kawalang-tatag.

Ipinaliwanag ng teoryang Einstein-Rosen, ang mga wormhole ay magiging walang silbi para sa space-time na paglalakbay dahil sila ay bumagsak (malapit) nang napakabilis. Ngunit ang mas kamakailang pananaliksik sa mga isyung ito ay nagpapahiwatig ng pagkakaroon ng "Exotic Matter", na nagpapahintulot sa mga butas na mapanatili ang kanilang istraktura para sa mas mahabang panahon.

Ngunit gayon pa man teoretikal na agham naniniwala na kung ang mga wormhole ay naglalaman ng sapat na dami ng kakaibang enerhiya na ito, na natural na lumitaw o lilitaw nang artipisyal, posible na magpadala ng impormasyon o kahit na mga bagay sa pamamagitan ng space-time.

Ang parehong mga hypotheses ay nagmumungkahi na ang mga wormhole ay maaaring kumonekta hindi lamang sa dalawang punto sa loob ng isang uniberso, ngunit maging pasukan din sa iba. Ang ilang mga siyentipiko ay naniniwala na kung ang isang pasukan ng wormhole ay inilipat sa isang tiyak na paraan, kung gayon ang paglalakbay sa oras ay magiging posible. Ngunit, halimbawa, ang sikat na British cosmologist na si Stephen Hawking ay naniniwala na ang gayong paggamit ng mga wormhole ay imposible.

Gayunpaman, ang ilan siyentipikong kaisipan igiit na kung posible nga ang pag-stabilize ng mga wormhole sa pamamagitan ng kakaibang bagay, magiging posible para sa mga tao na ligtas na maglakbay sa mga naturang wormhole. At dahil sa "Ordinaryong" bagay, kung ninanais at kinakailangan, ang mga naturang portal ay maaaring ma-destabilize pabalik.

Ayon sa teorya ng relativity, walang makagalaw mas mabilis kaysa sa liwanag. Kaya walang makakalabas dito larangan ng gravitational, tinatamaan ito. Ang rehiyon ng kalawakan kung saan walang daan palabas ay tinatawag na black hole. Ang hangganan nito ay tinutukoy ng tilapon ng mga light ray, na siyang unang nawalan ng pagkakataong lumabas. Tinatawag itong event horizon ng black hole. Halimbawa: tumitingin sa labas ng bintana, hindi natin nakikita kung ano ang lampas sa abot-tanaw, at hindi maintindihan ng conditional observer kung ano ang nangyayari sa loob ng mga hangganan ng isang hindi nakikitang patay na bituin.

Nakahanap ang mga physicist ng mga palatandaan ng pagkakaroon ng isa pang uniberso

Higit pa

Mayroong limang uri ng black hole, ngunit ito ay ang stellar-mass black hole na interesado sa amin. Ang ganitong mga bagay ay nabuo sa huling yugto ng buhay ng isang celestial body. Sa pangkalahatan, ang pagkamatay ng isang bituin ay maaaring magresulta sa mga sumusunod na bagay:

1. Ito ay magiging isang napakasiksik na patay na bituin, na binubuo ng isang bilang ng mga elemento ng kemikal - ito ay isang puting dwarf;

2. Sa isang neutron star - may tinatayang masa ng Araw at isang radius na humigit-kumulang 10-20 kilometro, sa loob nito ay binubuo ng mga neutron at iba pang mga particle, at sa labas ito ay nakapaloob sa isang manipis ngunit solidong shell;

3. Sa isang black hole, gravity attraction na napakalaki na kaya nitong sumipsip ng mga bagay na lumilipad sa bilis ng liwanag.

Kapag nangyari ang isang supernova, iyon ay, ang "muling pagsilang" ng isang bituin, isang itim na butas ay nabuo, na maaari lamang makita dahil sa ibinubuga na radiation. Siya ang nakakagawa ng wormhole.

Kung iniisip natin ang isang itim na butas bilang isang funnel, kung gayon ang bagay, na nahulog dito, ay nawawala ang abot-tanaw ng kaganapan at nahuhulog sa loob. Kaya nasaan ang wormhole? Ito ay matatagpuan sa eksaktong parehong funnel, na nakakabit sa tunnel ng isang black hole, kung saan ang mga labasan ay nakaharap palabas. Naniniwala ang mga siyentipiko na ang kabilang dulo ng wormhole ay konektado sa isang puting butas (ang antipode ng isang itim, kung saan walang maaaring mahulog).

Butas ng nunal. Schwarzschild at Reisner-Nordström black hole

Ang Schwarzschild black hole ay maaaring ituring na isang impenetrable wormhole. Tulad ng para sa itim na butas ng Reisner-Nordström, ito ay medyo mas kumplikado, ngunit hindi rin madaanan. Gayunpaman, hindi ganoon kahirap na makabuo at ilarawan ang mga four-dimensional na wormhole sa kalawakan na maaaring daanan. Kailangan lang piliin ng isa ang kinakailangang uri ng sukatan. Ang metric tensor, o metric, ay isang hanay ng mga halaga na maaaring magamit upang kalkulahin ang mga apat na dimensyon na pagitan na umiiral sa pagitan ng mga punto ng kaganapan. Ang hanay ng mga dami na ito ay ganap na nagpapakita ng parehong gravitational field at ang space-time geometry. Ang mga geometrically traversable wormhole sa kalawakan ay mas simple kaysa sa mga black hole. Wala silang mga horizon na humahantong sa mga sakuna sa paglipas ng panahon. AT iba't ibang puntos maaaring lumipas ang oras iba't ibang bilis, ngunit hindi ito dapat huminto o bumilis nang walang katiyakan.

Pulsars: Ang Beacon Factor

Sa esensya, ang pulsar ay isang mabilis na umiikot na neutron star. Ang neutron star ay ang lubos na siksik na core ng isang patay na bituin na natitira mula sa pagsabog ng supernova. Ang neutron star na ito ay may malakas na magnetic field. Ang magnetic field na ito ay halos isang trilyong beses na mas malakas. magnetic field Lupa. Ang magnetic field ay nagiging sanhi ng isang neutron star na naglalabas ng malalakas na radio wave at radioactive particle mula sa hilaga at timog na pole nito. Ang mga particle na ito ay maaaring magsama ng iba't ibang radiation, kabilang ang nakikitang liwanag.

Ang mga pulser na naglalabas ng malalakas na gamma ray ay kilala bilang gamma ray pulsar. Kung ang isang neutron star ay matatagpuan kasama ang poste nito patungo sa Earth, makikita natin ang mga radio wave sa bawat oras sa sandaling mahulog ang isa sa mga pole sa ating foreshortening. Ang epektong ito ay halos kapareho sa epekto ng parola. Para sa isang nakatigil na nagmamasid, tila ang liwanag ng isang umiikot na beacon ay patuloy na kumukurap, pagkatapos ay nawawala, pagkatapos ay lilitaw muli. Sa parehong paraan, lumilitaw na kumikislap ang isang pulsar habang pinaikot nito ang mga poste nito na may kaugnayan sa Earth. Ang iba't ibang mga pulsar ay naglalabas ng mga pulso sa iba't ibang bilis, depende sa kanilang laki at masa. neutron star. Minsan ang isang pulsar ay maaaring magkaroon ng isang kasama. Sa ilang mga kaso, maaari niyang maakit ang kanyang kasama, na nagpapabilis sa kanyang pag-ikot. Ang pinakamabilis na pulsar ay maaaring maglabas ng higit sa isang daang pulso bawat segundo.

Ang hypothetical na "wormhole", na tinatawag ding "wormhole" o "wormhole" (literal na pagsasalin ng wormhole) ay isang uri ng space-time tunnel na nagpapahintulot sa isang bagay na lumipat mula sa point A hanggang point B sa Universe hindi sa isang tuwid na linya, ngunit sa paligid ng kalawakan. Kung ito ay mas madali, pagkatapos ay kumuha ng anumang piraso ng papel, tiklupin ito sa kalahati at itusok ito, ang resultang butas ay magiging parehong wormhole. Kaya mayroong isang teorya na ang espasyo sa Uniberso ay maaaring maging kondisyon sa parehong sheet ng papel, nababagay lamang para sa ikatlong dimensyon. Ang iba't ibang mga siyentipiko ay naghihinuha ng mga hypotheses na salamat sa mga wormhole na paglalakbay sa espasyo-oras ay posible. Ngunit sa parehong oras, walang nakakaalam nang eksakto kung ano ang mga panganib na maaaring idulot ng mga wormhole at kung ano talaga ang maaaring nasa kabilang panig ng mga ito.

Teorya ng wormhole

Noong 1935, iminungkahi ng mga physicist na sina Albert Einstein at Nathan Rosen, gamit ang pangkalahatang teorya ng relativity, na mayroong mga espesyal na "tulay" sa espasyo-panahon sa uniberso. Ang mga landas na ito, na tinatawag na Einstein-Rosen bridges (o wormhole), ay nag-uugnay sa dalawang ganap na magkaibang mga punto sa spacetime sa pamamagitan ng teoretikal na paglikha ng isang warp sa espasyo na nagpapaikli sa paglalakbay mula sa isang punto patungo sa isa pa.

Muli, hypothetically, ang anumang wormhole ay binubuo ng dalawang pasukan at isang leeg (iyon ay, ang parehong tunel). Sa kasong ito, malamang, ang mga pasukan sa wormhole ay spheroidal sa hugis, at ang leeg ay maaaring kumatawan sa parehong isang tuwid na bahagi ng espasyo at isang spiral.

Ang pangkalahatang relativity ay mathematically na nagpapatunay ng posibilidad ng pagkakaroon ng mga wormhole, ngunit hanggang ngayon wala pa sa kanila ang natuklasan ng tao. Ang kahirapan sa pag-detect nito ay nakasalalay sa katotohanan na ang dapat na malaking masa ng mga wormhole at gravitational effect ay sumisipsip lamang ng liwanag at pinipigilan itong maipakita.

Ang ilang mga hypotheses batay sa pangkalahatang relativity ay nagmumungkahi ng pagkakaroon ng mga wormhole, kung saan ang mga black hole ay gumaganap ng mga papel ng pagpasok at paglabas. Ngunit ito ay nagkakahalaga ng pagsasaalang-alang na ang hitsura ng mga itim na butas mismo, na nabuo mula sa pagsabog ng namamatay na mga bituin, ay hindi lumilikha ng isang wormhole.

Paglalakbay sa isang wormhole

Sa science fiction, karaniwan para sa mga protagonista na maglakbay sa mga wormhole. Ngunit sa katotohanan, ang gayong paglalakbay ay malayo sa pagiging simple tulad ng ipinapakita sa mga pelikula at sinabi sa literatura ng pantasya.

Ang unang problema na hahadlang sa posibilidad ng naturang paglalakbay ay ang laki ng mga wormhole. Ito ay pinaniniwalaan na ang pinakaunang mga wormhole ay napakaliit sa laki, sa pagkakasunud-sunod ng 10-33 sentimetro, ngunit dahil sa pagpapalawak ng Uniberso, naging posible na ang mga wormhole mismo ay lumawak at tumaas kasama nito. Ang isa pang problema sa mga wormhole ay ang kanilang katatagan. O sa halip, kawalang-tatag.

Ang mga wormhole na ipinaliwanag ng Einstein-Rosen theory ay magiging walang silbi para sa space-time na paglalakbay dahil sila ay bumagsak (malapit) nang napakabilis. Ngunit ang mga kamakailang pag-aaral ng mga isyung ito ay nagpapahiwatig ng pagkakaroon ng "exotic matter" na nagpapahintulot sa mga burrow na mapanatili ang kanilang istraktura sa mas mahabang panahon.

Hindi dapat malito sa black matter at antimatter, ang kakaibang bagay na ito ay binubuo ng negatibong density ng enerhiya at napakalaking negatibong presyon. Ang pagbanggit ng naturang bagay ay naroroon lamang sa ilang mga teorya ng vacuum sa loob ng balangkas ng quantum field theory.

Gayunpaman, naniniwala ang teoretikal na agham na kung ang mga wormhole ay naglalaman ng sapat na kakaibang enerhiya na ito, alinman sa natural na nagaganap o artipisyal na nabuo, posible na magpadala ng impormasyon o kahit na mga bagay sa pamamagitan ng space-time.

Ang parehong mga hypotheses ay nagmumungkahi na ang mga wormhole ay maaaring kumonekta hindi lamang sa dalawang punto sa loob ng isang uniberso, ngunit maging pasukan din sa iba. Ang ilang mga siyentipiko ay naniniwala na kung ang isang pasukan ng wormhole ay inilipat sa isang tiyak na paraan, kung gayon ang paglalakbay sa oras ay magiging posible. Ngunit, halimbawa, ang sikat na British cosmologist na si Stephen Hawking ay naniniwala na ang gayong paggamit ng mga wormhole ay imposible.

Gayunpaman, iginigiit ng ilang siyentipikong pag-iisip na kung posible nga ang pag-stabilize ng mga wormhole na may kakaibang bagay, magiging posible para sa mga tao na ligtas na maglakbay sa gayong mga wormhole. At dahil sa "ordinaryong" bagay, kung ninanais at kinakailangan, ang mga naturang portal ay maaaring ma-destabilize pabalik.

Sa kasamaang palad, ang mga teknolohiya ngayon ng sangkatauhan ay hindi sapat para sa mga wormhole na artipisyal na palakihin at patatagin, kung sakaling sila ay matuklasan. Ngunit patuloy na ginalugad ng mga siyentipiko ang mga konsepto at pamamaraan nang mabilis paglalakbay sa kalawakan at baka isang araw ay makabuo ang siyensya ng tamang solusyon.

Video Wormhole: pinto sa pamamagitan ng salamin

Umaasa ang mga tagahanga ng Sci-fi na balang-araw ay makakapaglakbay ang sangkatauhan sa malayong bahagi ng uniberso sa pamamagitan ng isang wormhole.

Ang wormhole ay isang teoretikal na lagusan sa espasyo-oras na posibleng magpapahintulot sa mas mabilis na paglalakbay sa pagitan ng malalayong mga punto sa kalawakan - mula sa isang kalawakan patungo sa isa pa, halimbawa, tulad ng ipinakita sa pelikulang "Interstellar" ni Christopher Nolan, na ipinalabas sa mga sinehan sa buong mundo sa simula ng buwang ito.

Bagama't posible ang pagkakaroon ng mga wormhole ayon sa teorya ng pangkalahatang relativity ni Einstein, ang gayong kakaibang paglalakbay ay malamang na manatili sa rehiyon. science fiction, sabi ng sikat na astrophysicist na si Kip Thorne mula sa California Institute of Technology sa Pasadena, na nagsilbi bilang isang advisor at executive producer sa Interstellar.

"Ang punto ay, wala kaming alam tungkol sa kanila," sabi ni Thorne, na isa sa mga nangungunang eksperto sa mundo sa relativity, black holes at wormhole. "Pero napakarami malakas na mga palatandaan na ang isang tao, ayon sa mga batas ng pisika, ay hindi makakadaan sa kanila.

"Ang pangunahing dahilan ay may kinalaman sa kawalang-tatag ng mga wormhole," dagdag niya. "Ang mga dingding ng mga wormhole ay gumuho nang napakabilis na walang makalusot sa kanila."

Ang pagpapanatiling bukas ng mga wormhole ay mangangailangan ng paggamit ng isang bagay na anti-gravity, katulad ng negatibong enerhiya. negatibong enerhiya ay nilikha sa lab gamit ang quantum effects: ang isang lugar ng espasyo ay tumatanggap ng enerhiya ng isa pang lugar kung saan nabuo ang isang kakulangan.

"Kaya ito ay theoretically posible," sabi niya. "Ngunit hinding-hindi tayo makakakuha ng sapat negatibong enerhiya, na magagawang panatilihing bukas ang mga dingding ng wormhole."

Gayundin, ang mga wormhole (kung mayroon man sila) ay halos tiyak na hindi mabubuo nang natural. Ibig sabihin, dapat silang likhain sa tulong ng isang maunlad na sibilisasyon.

Ganito talaga ang nangyari sa "Interstellar": Mga Mahiwagang Nilalang nagtayo ng wormhole malapit sa Saturn, na nagpapahintulot sa isang maliit na grupo ng mga pioneer, na pinamumunuan ng dating magsasaka na si Cooper (ginampanan ni Matthew McConaughey), na umalis sa paghahanap ng bagong tahanan para sa sangkatauhan, na ang pagkakaroon sa Earth ay nanganganib ng isang pandaigdigang crop failure.

Mga taong interesadong makatanggap karagdagang impormasyon tungkol sa agham sa pelikulang "Interstellar", na tumatalakay sa mga tanong tungkol sa paghina ng gravitational at naglalarawan ng ilang dayuhang planeta na umiikot sa isang malapit na espasyo, maaari mong basahin Bagong libro Thorn, na walang alinlangan na tinatawag na "Science from Interstellar".

Nasaan ang wormhole. Mga wormhole sa pangkalahatang relativity

(GR) ay nagbibigay-daan sa pagkakaroon ng naturang mga tunnel, bagaman para sa pagkakaroon ng isang madadaanan na wormhole kinakailangan na ito ay punan ng isang negatibo, na lumilikha ng isang malakas na gravitational repulsion at pinipigilan ang butas mula sa pagbagsak. Lumilitaw ang mga solusyon sa uri ng wormhole iba't ibang mga pagpipilian, bagaman hanggang sa buong pag-aaral napakalayo pa ng tanong.

Ang lugar na malapit sa pinakamakipot na seksyon ng molehill ay tinatawag na "lalamunan". Ang mga wormhole ay nahahati sa "intra-universe" at "inter-universe", depende sa kung posible bang ikonekta ang mga input nito sa isang curve na hindi tumatawid sa leeg.

Mayroon ding madadaanan (traversable) at impassable molehills. Kasama sa huli ang mga tunnel na masyadong mabilis para sa isang tagamasid o isang senyas (na may bilis na hindi hihigit sa liwanag na bilis) upang makarating mula sa isang pasukan patungo sa isa pa. Klasikong halimbawa hindi madaanan molehill - sa, at madadaanan -.

Ang isang traversable intraworld wormhole ay nagbibigay ng hypothetical na posibilidad kung, halimbawa, ang isa sa mga pasukan nito ay gumagalaw nang may kaugnayan sa isa, o kung ito ay nasa isang malakas kung saan bumagal ang paglipas ng oras. Gayundin, ang mga wormhole ay maaaring hypothetically lumikha ng isang pagkakataon para sa paglalakbay sa interstellar, at sa kapasidad na ito, madalas na matatagpuan ang mga molehill sa.

Space wormhole. Sa pamamagitan ng "molehills" - sa mga bituin?

Sa kasamaang palad, ang praktikal na paggamit ng "wormhole" upang maabot ang remote mga bagay sa kalawakan wala pang usapan. Ang kanilang mga pag-aari, mga uri, mga lugar ng posibleng lokasyon ay kilala pa rin sa teorya - kahit na, nakikita mo, ito ay medyo marami. Pagkatapos ng lahat, mayroon tayong maraming mga halimbawa kung paano ang mga teoretikal na konstruksyon na tila puro haka-haka ay humantong sa paglitaw ng mga bagong teknolohiya na radikal na nagbago sa buhay ng sangkatauhan. Nuclear energy, computer, mobile communications, genetic engineering ... ngunit hindi mo na alam kung ano pa?
Samantala, ang mga sumusunod ay kilala tungkol sa "wormhole", o "wormhole". Noong 1935, iminungkahi ni Albert Einstein at ng American-Israeli physicist na si Nathan Rosen ang pagkakaroon ng isang uri ng mga tunnel na nag-uugnay sa iba't ibang malalayong rehiyon ng kalawakan. Sa oras na iyon, hindi pa sila tinatawag na "wormhole", o "mole holes", ngunit simpleng - "Einstein-Rosen bridges". Dahil ang gayong mga tulay ay nangangailangan ng napakalakas na kurbada ng espasyo para sa paglitaw ng gayong mga tulay, ang panahon ng kanilang pag-iral ay napakaikli. Walang sinuman at walang oras na "tumatakbo" sa naturang tulay - sa ilalim ng impluwensya ng grabidad, halos agad itong "bumagsak".
At samakatuwid, ito ay nanatiling ganap na walang silbi sa isang praktikal na kahulugan, kahit na isang nakakatuwang bunga ng pangkalahatang teorya ng relativity.
Gayunpaman, kalaunan ay may mga ideya na ang ilang interdimensional tunnel ay maaaring umiral nang sapat matagal na panahon- sa kondisyon na sila ay puno ng ilang kakaibang bagay na may negatibong density ng enerhiya. Ang ganitong bagay ay lilikha ng gravitational repulsion sa halip na pagkahumaling at sa gayon ay mapipigilan ang channel na "pagbagsak". Pagkatapos ay lumitaw ang pangalang "wormhole". Sa pamamagitan ng paraan, mas gusto ng aming mga siyentipiko ang pangalan na "molehill" o "wormhole": pareho ang kahulugan, ngunit mas maganda ang tunog ...
Ang American physicist na si John Archibald Wheeler (1911-2008), na bumubuo ng teorya ng "wormhole", ay iminungkahi na ang mga ito ay natagos. electric field; saka, ang mga singil sa kuryente mismo ay, sa katunayan, ang mga leeg ng microscopic na "wormhole". Naniniwala ang Russian astrophysicist Academician na si Nikolai Semyonovich Kardashev na ang "wormhole" ay maaaring umabot sa napakalaking sukat at na sa gitna ng ating Galaxy ay walang napakalaking black hole, ngunit ang mga bibig ng naturang "mga butas".
Ang praktikal na interes ng mga manlalakbay sa kalawakan sa hinaharap ay ang mga "wormhole", na pinananatili sa isang matatag na estado sa loob ng mahabang panahon at, bukod dito, ay angkop para sa spacecraft na dumaan sa kanila.
Ang mga Amerikanong sina Kip Thorne at Michael Morris ay lumikha ng isang teoretikal na modelo ng naturang mga channel. Gayunpaman, ang kanilang katatagan ay sinisiguro ng "exotic na bagay", tungkol sa kung saan wala talagang alam at kung saan, marahil, mas mabuti para sa makalupang teknolohiya na huwag makialam.
Ngunit ang Russian theorists Sergei Krasnikov mula sa Ang obserbatoryo ng Pulkovo at Sergey Sushkov mula sa Kazan Federal University ay naglagay ng ideya na ang katatagan ng isang wormhole ay maaaring makamit nang walang anumang negatibong density ng enerhiya, ngunit dahil lamang sa polarization ng vacuum sa "butas" (ang tinatawag na mekanismo ng Sushkov).
Sa pangkalahatan, ngayon ay may isang buong hanay ng mga teorya ng "wormhole" (o, kung gusto mo, "wormhole"). Ang isang napaka-pangkalahatan at haka-haka na pag-uuri ay naghahati sa kanila sa "passable" - stable, Morris - Thorn wormhole, at hindi madaanan - Einstein - Rosen bridges. Bilang karagdagan, ang mga wormhole ay nag-iiba sa sukat - mula sa mikroskopiko hanggang sa napakalaki, maihahambing sa laki sa galactic na "black holes". At, sa wakas, ayon sa kanilang layunin: "intra-universe", pagkonekta sa iba't ibang mga lugar ng parehong curved Universe, at "inter-world" (inter-universe), na nagpapahintulot sa iyo na makapasok sa isa pang space-time continuum.

Gravity [Mula sa mga kristal na sphere hanggang sa mga wormhole] Petrov Alexander Nikolaevich

Mga wormhole

Mga wormhole

Ang nunal ay naghukay kamakailan ng isang bagong mahabang gallery sa ilalim ng lupa mula sa kanyang tirahan hanggang sa mga pintuan ng field mouse, at pinapayagan ang mouse at ang batang babae na maglakad sa gallery na ito hangga't gusto nila.

Hans Christian Andersen "Thumbelina"

Ang ideya ng mga wormhole ay kabilang kina Albert Einstein at Nathan Rosen (1909–1995). Noong 1935 ipinakita nila na ang pangkalahatang relativity ay nagbibigay-daan sa tinatawag na "mga tulay" - mga sipi sa kalawakan kung saan maaari, tila, mas mabilis kaysa sa sa karaniwang paraan upang makapunta mula sa isang bahagi ng espasyo patungo sa isa pa, o mula sa isang uniberso patungo sa isa pa. Ngunit ang "tulay" ng Einstein - Rosen ay isang dynamic na bagay, pagkatapos na tumagos ang tagamasid dito, ang mga output ay na-compress.

Posible bang baligtarin ang compression? Kaya mo pala. Upang gawin ito, kinakailangan upang punan ang puwang ng "tulay" na may isang espesyal na sangkap na pumipigil sa compression. Ang ganitong mga "tulay" ay tinatawag na mga wormhole, sa Ingles na bersyon - mga wormhole(mga wormhole).

espesyal wormhole material at karaniwan naiiba dahil "pumupunta sila sa" space-time sa iba't ibang paraan. Sa kaso ng ordinaryong bagay, ang curvature nito (positibo) ay kahawig ng bahagi ng ibabaw ng isang globo, at sa kaso ng espesyal na bagay, ang curvature (negatibo) ay tumutugma sa hugis ng ibabaw ng saddle. Sa fig. 8.6 schematically kumakatawan sa 2-dimensional na mga puwang ng negatibo, zero (flat) at positibong curvature. Samakatuwid, para sa pagpapapangit ng space-time, na hindi papayagan ang wormhole na pag-urong, kailangan ang kakaibang bagay, na lumilikha ng pagtanggi. Ang mga klasikal (hindi quantum) na mga batas ng pisika ay hindi kasama ang mga naturang estado ng bagay, ngunit mga batas ng quantum, mas nababaluktot, payagan. Pinipigilan ng kakaibang bagay ang pagbuo ng isang horizon ng kaganapan. At ang kakulangan ng isang abot-tanaw ay nangangahulugan na hindi ka lamang mahuhulog sa isang wormhole, ngunit bumalik din. Ang kawalan ng isang horizon ng kaganapan ay humahantong din sa katotohanan na ang manlalakbay, isang tagahanga ng mga wormhole, ay palaging magagamit sa mga teleskopyo ng mga panlabas na tagamasid, at ang pakikipag-ugnay sa radyo ay maaaring mapanatili sa kanya.

kanin. 8.6. Dalawang-dimensional na ibabaw ng iba't ibang kurbada

Kung iniisip natin kung paano nabuo ang mga itim na butas, kung gayon kung paano nilikha ang mga "wormhole". modernong panahon at kung sila ay nilikha sa lahat ay ganap na hindi malinaw. Sa kabilang banda, mayroon na ngayong halos pangkalahatang tinatanggap na opinyon na sa isang maagang yugto sa pag-unlad ng Uniberso mayroong maraming mga wormhole. Ipinapalagay na dati Big Bang(na tatalakayin natin sa susunod na kabanata), bago ang pagpapalawak, ang Uniberso ay isang space-time foam na may napakalaking pagbabago-bago ng curvature, na may halong scalar field. Ang mga foam cell ay magkakaugnay. At pagkatapos ng Big Bang, maaaring manatiling konektado ang mga cell na ito, na maaaring mga wormhole sa ating panahon. Ang ganitong uri ng modelo ay tinalakay sa mga publikasyon ni Wheeler noong kalagitnaan ng 1950s.

kanin. 8.7, Wormhole sa isang saradong uniberso

Kaya, mayroong pangunahing posibilidad na pumasok sa isang wormhole at lumabas sa ibang punto sa uniberso o sa ibang uniberso (Larawan 8.7). Kung gumagamit ng sapat malakas na teleskopyo tumingin sa leeg sa loob ng wormhole, makikita mo ang liwanag ng malayong nakaraan at malaman ang tungkol sa mga pangyayaring nangyari ilang bilyong taon na ang nakalilipas. Sa katunayan, ang signal mula sa lugar ng pagmamasid ay maaaring gumala-gala sa Uniberso sa loob ng mahabang panahon upang reverse side pumasok sa wormhole at lumabas sa observation point. At kung ang mga wormhole ay talagang bumangon nang sabay-sabay sa pagsilang ng Uniberso, kung gayon sa naturang lagusan makikita mo ang pinakamalayong nakaraan.

Ito ay mula sa posisyon ng paglalakbay sa oras na dalawang kilalang siyentipiko, kinilala ang mga eksperto sa pag-aaral ng mga black hole, sina Kip Thorne mula sa California Institute of Technology at Igor Novikov mula sa Astrospace Center ng Lebedev Physical Institute, ay naglathala ng isang serye ng mga papel. noong unang bahagi ng 1980s na nagtatanggol sa pangunahing posibilidad ng paglikha ng isang time machine.

Gayunpaman, kung ang isa ay nag-iisip ng mga nobelang pantasiya sa paksang ito, ang bawat isa ay nagsasaad na ang paglalakbay sa oras ay malamang na mapanira. Sa isang seryosong teorya, lumalabas na walang mapanirang aksyon sa tulong ng time machine nina Thorn at Novikov ang imposible. Ang mga ugnayang sanhi ay hindi nilalabag, ang lahat ng mga kaganapan ay nangyayari sa paraang hindi na mababago - tiyak na magkakaroon ng isang hadlang na hahadlang sa manlalakbay sa oras na patayin ang "Bradbury Butterfly".

Ang pasukan sa isang wormhole ay maaaring ang pinaka iba't ibang laki, walang mga paghihigpit - mula sa mga cosmic na kaliskis hanggang sa laki, literal, ng mga butil ng buhangin. Dahil ang isang wormhole ay isang uri ng kamag-anak ng isang black hole, hindi ka dapat maghanap ng karagdagang mga sukat sa istraktura nito. Kung ito ay isang paglipat sa isang lugar, kung gayon sa wika ng geometry ito ay isang kumplikadong topology. Magtanong tayo. Paano makahanap ng wormhole? Muli, tandaan na ito ay isang kamag-anak ng isang black hole, pagkatapos ay malapit sa space-time ay dapat na malakas na hubog. Ang mga pagpapakita (nakikita at hindi napapansin) ng naturang curvature ay tinalakay sa itaas. Gayunpaman, posible ang mga modelo ng wormhole kung saan walang lokal na kurbada. Ang paglapit sa naturang "butas", ang nagmamasid ay walang mararanasan, ngunit kung siya ay natitisod dito, siya ay mahuhulog na parang mula sa isang bangin. Ngunit ang gayong mga modelo ay hindi gaanong ginusto, iba't ibang mga kontradiksyon at pagmamalabis ang lumitaw.

Kamakailan lamang, ang isang pangkat ng aming mga siyentipiko - sina Nikolai Kardashev, Igor Novikov at Alexander Shatsky - ay dumating sa konklusyon na ang mga katangian ng kakaibang bagay na sumusuporta sa wormhole ay halos kapareho sa mga katangian ng magnetic o electric field. Bilang resulta ng pananaliksik, lumabas na ang pasukan sa tunel ay magiging katulad ng isang magnetic monopole, iyon ay, isang magnet na may isang poste. Sa kaso ng mga wormhole, walang tunay na monopole: ang isang leeg ng isang wormhole ay may magnetic field ng isang palatandaan, at ang isa ay may ibang isa, tanging ang pangalawang leeg lamang ang maaaring nasa ibang uniberso. Sa isang paraan o iba pa, ngunit ang mga magnetic monopole sa kalawakan ay hindi pa natuklasan sa ngayon, kahit na ang kanilang paghahanap ay patuloy. Ngunit talagang naghahanap sila ng mga elementarya na particle na may ganoong katangian. Sa kaso ng mga wormhole, kinakailangang maghanap ng malalaking magnetic monopole.

Ang isa sa mga gawain ng kamakailang inilunsad na internasyonal na obserbatoryo na "RadioAstron" ay tiyak na paghahanap para sa mga naturang monopole. Narito ang sinabi ng tagapamahala ng proyekto na si Nikolai Kardashev sa isa sa kanyang mga panayam:

"Sa mga obserbatoryo na ito, titingnan natin ang loob ng mga black hole at tingnan kung ito ay mga wormhole. Kung lumalabas na ang nakikita lamang natin ay mga ulap ng gas na dumadaan at nagmamasid sa iba't ibang mga epekto na nauugnay sa gravity ng isang black hole, halimbawa, ang curvature ng trajectory ng liwanag, kung gayon ito ay magiging isang black hole. Kung makakakita tayo ng mga radio wave na nagmumula sa loob, magiging malinaw na ito ay hindi isang black hole, ngunit isang wormhole. Bumuo tayo ng larawan ng magnetic field gamit ang Faraday effect. Sa ngayon, wala itong pahintulot mga teleskopyo na nakabatay sa lupa. At kung ito ay lumabas na ang magnetic field ay tumutugma sa isang monopole, kung gayon ito ay halos tiyak na isang "wormhole." Ngunit kailangan mo munang makita.

…Una, iminumungkahi naming siyasatin ang napakalaking black hole sa mga sentro ng aming mga kalapit na galaxy. Para sa amin, ito ay isang napaka-compact na bagay na may mass na 3 milyon solar masa. Sa tingin namin ito ay isang black hole, ngunit maaari rin itong maging isang wormhole. May mga bagay na mas engrande. Sa partikular, sa gitna ng pinakamalapit sa amin mula sa malalaking kalawakan Ang M 87 sa konstelasyon ng Virgo ay isang black hole na may bigat na 3 bilyong araw. Ang mga bagay na ito ay kabilang sa pinakamahalaga para sa pananaliksik sa RadioAstronom. Pero hindi lang sila. Mayroong, halimbawa, ilang mga pulsar na maaaring dalawang pasukan sa parehong "wormhole". At ang pangatlong uri ng mga bagay - pagsabog ng gamma radiation, sa kanilang lugar ay mayroon ding panandaliang optical at radio emission. Inoobserbahan namin ang mga ito paminsan-minsan kahit sa napakalaking distansya - tulad ng para sa pinakamalayong nakikitang mga kalawakan. Napakalakas nila, at hindi pa natin lubos na nauunawaan kung ano sila. Sa pangkalahatan, ang isang katalogo ng isang libong bagay para sa pagmamasid ay inihanda na ngayon."

wormhole - 1) astrophysicist. Ang pinakamahalagang konsepto modernong astrophysics at praktikal na kosmolohiya. Ang "Wormhole" o "molehole" ay isang trans-spatial passage na nag-uugnay sa isang black hole at sa katumbas nitong white hole.

Ang astrophysical na "wormhole" ay tumagos sa espasyo na nakatiklop sa mga karagdagang dimensyon at nagpapahintulot sa iyo na lumipat sa totoong mundo. shortcut sa pagitan ng mga sistema ng bituin.

Pag-aaral na isinagawa gamit ang nag-oorbit na teleskopyo Ipinakita ni Hubble na ang bawat black hole ay ang pasukan sa isang "wormhole" (tingnan ang BATAS ng Hubble). Ang isa sa pinakamalaking butas ay matatagpuan sa gitna ng ating kalawakan. Ito ay theoretically ipinakita (1993) na ito ay mula sa gitnang butas na ang Solar System ay nagmula.

Ayon sa modernong mga konsepto, ang nakikitang bahagi ng Uniberso ay literal na puno ng mga "wormhole" na "pabalik-balik." Maraming nangungunang astrophysicist ang naniniwala na paglalakbay sa pamamagitan ng "wormholes" ay ang hinaharap ng interstellar astronautics. "

Nasanay na tayong lahat na hindi na maibabalik ang nakaraan, kahit minsan gusto na talaga natin. Mahigit isang siglo nang nagpinta ang mga manunulat ng science fiction iba't ibang uri mga pangyayaring nanggagaling dahil sa kakayahang maglakbay sa panahon at makaimpluwensya sa takbo ng kasaysayan. Bukod dito, ang paksang ito ay naging napakainit na sa pagtatapos ng huling siglo, kahit na ang mga physicist na malayo sa mga fairy tale ay nagsimulang seryosong maghanap ng mga solusyon sa mga equation na naglalarawan sa ating mundo, na magpapahintulot sa paglikha ng mga time machine at sa isang iglap. ng isang mata upang malampasan ang anumang espasyo at oras.

Ang mga nobelang pantasya ay naglalarawan nang buo mga network ng transportasyon pag-uugnay ng mga sistema ng bituin at mga makasaysayang panahon. Pumasok ako sa isang booth na naka-istilo, sabihin, bilang isang booth ng telepono, at napunta sa isang lugar sa Andromeda Nebula o sa Earth, ngunit - pagbisita sa matagal nang patay na mga tyrannosaur.

Ang mga character ng naturang mga gawa ay patuloy na gumagamit ng zero-transportasyon ng time machine, mga portal at mga katulad na maginhawang device.

Gayunpaman, ang mga tagahanga ng science fiction ay nakikita ang mga naturang paglalakbay nang walang labis na pangamba - hindi mo alam kung ano ang maiisip, na tumutukoy sa pagpapatupad ng naimbento sa isang hindi tiyak na hinaharap o sa mga pananaw ng isang hindi kilalang henyo. Ang higit na nakakagulat ay ang katotohanan na ang mga time machine at lagusan sa kalawakan ay seryosong tinatalakay bilang hypothetically posible sa mga artikulo sa teoretikal na pisika, sa mga pahina ng pinakakagalang-galang na mga publikasyong siyentipiko.

Ang sagot ay nakasalalay sa katotohanan na, ayon sa teorya ng grabidad ni Einstein - ang pangkalahatang teorya ng relativity (GR), ang apat na dimensyon na espasyo-oras kung saan tayo nakatira ay kurbado, at ang gravity, pamilyar sa lahat, ay isang manipestasyon ng gayong kurbada.

Ang bagay ay "baluktot", nagpapaikut-ikot sa espasyo sa paligid nito, at kung mas siksik ito, mas malakas ang kurbada.

marami alternatibong teorya grabitasyon, ang bilang ng kung saan napupunta sa daan-daan, naiiba mula sa pangkalahatang relativity sa mga detalye, ay nagpapanatili ng pangunahing bagay - ang ideya ng space-time curvature. At kung ang espasyo ay hubog, kung gayon bakit hindi kunin, halimbawa, ang hugis ng isang tubo, mga short-circuiting na rehiyon na pinaghihiwalay ng daan-daang libong light years, o, sabihin nating, mga panahon na malayo sa isa't isa - pagkatapos ng lahat. nag-uusap kami hindi lang tungkol sa espasyo, ngunit tungkol sa space-time?

Tandaan, ang Strugatskys (na, sa pamamagitan ng paraan, ay gumamit ng zero-transportasyon): "Ganap na hindi ko nakikita kung bakit hindi dapat ..." - well, sabihin nating, hindi lumipad sa XXXII siglo? ...

Wormhole o black hole?

Ang mga pag-iisip tungkol sa napakalakas na kurbada ng ating space-time ay lumitaw kaagad pagkatapos ng pagdating ng pangkalahatang relativity - na noong 1916, tinalakay ng Austrian physicist na si L. Flamm ang posibilidad ng pagkakaroon ng spatial geometry sa anyo ng isang uri ng butas na nagkokonekta sa dalawang mundo. . Noong 1935, binigyang-pansin ni A. Einstein at ng mathematician na si N. Rosen ang katotohanan na ang pinakasimpleng solusyon ng mga equation ng GR, na naglalarawan sa mga nakahiwalay, neutral o electrically charged na pinagmumulan ng gravitational field, ay may spatial na istraktura ng isang "tulay" na halos maayos na nag-uugnay sa dalawang uniberso - dalawang magkapareho, halos patag, espasyo-oras.

Ng ganyang klase spatial na istruktura kalaunan ay tinawag silang "wormhole" (isang medyo libreng pagsasalin ng salitang Ingles na "wormhole" - "wormhole").

Isinaalang-alang pa nina Einstein at Rosen ang paggamit ng mga ganitong "tulay" upang ilarawan elementarya na mga particle. Sa katunayan, ang particle sa kasong ito ay isang purong spatial formation, kaya hindi na kailangang partikular na imodelo ang pinagmulan ng masa o singil, at sa mga mikroskopikong sukat ng wormhole, isang panlabas, malayong tagamasid na matatagpuan sa isa sa mga puwang ang nakikita lamang. isang point source na may tiyak na masa at singil.

Ang mga linya ng puwersa ng kuryente ay pumapasok sa butas mula sa isang gilid at lumabas mula sa isa, nang walang simula o nagtatapos kahit saan.

Sa pamamagitan ng pagpapahayag Amerikanong pisiko J. Wheeler, lumalabas na "mass without mass, charge without charge." At sa kasong ito, hindi na kailangang paniwalaan na ang tulay ay nag-uugnay sa dalawang magkaibang uniberso - ang pag-aakala na ang parehong "mga bibig" ng wormhole ay bumubukas sa parehong uniberso, ngunit sa iba't ibang mga punto at sa iba't ibang mga punto, ay hindi mas masahol pa. magkaibang panahon- isang bagay na tulad ng isang guwang na "hawakan", na tinahi sa karaniwang halos patag na mundo.

Isang bibig kung saan pumapasok ang mga linya ng puwersa ay makikita bilang negatibong singil(halimbawa, isang elektron), ang isa pa kung saan sila lumabas - bilang positibo (positron), ang masa ay magiging pareho sa magkabilang panig.

Sa kabila ng pagiging kaakit-akit ng naturang larawan, ito (para sa maraming kadahilanan) ay hindi nag-ugat sa elementarya na pisika ng particle. Mahirap i-attribute ang mga katangian ng quantum sa "mga tulay" ng Einstein - Rosen, at kung wala ang mga ito ay walang magagawa sa microcosm.

Sa kilalang halaga masa at singil ng mga particle (mga electron o proton), ang Einstein-Rosen bridge ay hindi nabubuo, sa halip, hinuhulaan ng "electric" solution ang tinatawag na "hubad" na singularity - ang punto kung saan ang curvature ng espasyo at ang electric field ay naging walang katapusan. Ang konsepto ng espasyo-oras, kahit na ito ay hubog, ay nawawalan ng kahulugan sa gayong mga punto, dahil imposibleng lutasin ang mga equation na may mga walang katapusang termino. Ang pangkalahatang relativity mismo ay malinaw na nagsasaad kung saan eksakto ito tumitigil sa pagtatrabaho. Alalahanin natin ang mga salitang sinabi sa itaas: "halos maayos ang pagkonekta ...". Ang "halos" na ito ay tumutukoy sa pangunahing kapintasan ng "mga tulay" ng Einstein - Rosen - isang paglabag sa kinis sa pinakamaliit na bahagi ng "tulay", sa leeg.

At ang paglabag na ito, dapat sabihin, ay napaka-walang halaga: sa gayong leeg, mula sa punto ng view ng isang malayong tagamasid, huminto ang oras...

Sa modernong mga termino, ang nakita nina Einstein at Rosen bilang lalamunan (iyon ay, ang pinakamakitid na punto ng "tulay") ay sa katunayan ay walang iba kundi ang kaganapang abot-tanaw ng isang black hole (neutral o may charge).

Bukod dito, kasama iba't ibang partido Ang mga "tulay" na mga particle o sinag ay nahuhulog sa iba't ibang "mga seksyon" ng abot-tanaw, at sa pagitan, medyo nagsasalita, sa kanan at kaliwang bahagi ng abot-tanaw ay mayroong isang espesyal na non-static na lugar, nang hindi nadadaig kung saan imposibleng dumaan sa butas. .

Para sa isang malayong tagamasid, ang isang sasakyang pangkalawakan na papalapit sa abot-tanaw ng isang sapat na malaki (kumpara sa barko) na itim na butas ay tila nagyeyelo magpakailanman, at ang mga senyales mula dito ay umaabot nang paunti-unti. Sa kabaligtaran, sa pamamagitan ng orasan ng barko ang abot-tanaw ay naabot sa isang takdang panahon.

Nang makalampas sa abot-tanaw, ang barko (isang butil o isang sinag ng liwanag) ay hindi maiiwasang umasa sa isang singularidad - kung saan ang kurbada ay nagiging walang katapusan at kung saan (patuloy pa rin) ang anumang pinahabang katawan ay hindi maiiwasang madudurog at mapunit.

Takova malupit na katotohanan panloob na istraktura ng isang black hole. Ang mga solusyon ng Schwarzschild at Reisner-Nordstrom, na naglalarawan ng spherically symmetric neutral at electrically charged black hole, ay nakuha noong 1916-1917, gayunpaman, ganap na naunawaan ng mga physicist ang kumplikadong geometry ng mga puwang na ito sa pagliko ng 1950s-1960s. Sa pamamagitan ng paraan, noon ay si John Archibald Wheeler, na kilala sa kanyang trabaho nuclear physics at ang teorya ng gravity, iminungkahi ang mga terminong "black hole" at "wormhole".

Tulad ng nangyari, mayroon talagang mga wormhole sa mga puwang ng Schwarzschild at Reisner-Nordström. Mula sa pananaw ng isang malayong tagamasid, hindi sila ganap na nakikita, tulad ng mga itim na butas sa kanilang sarili, at pareho silang walang hanggan. Ngunit para sa isang manlalakbay na nangahas na tumagos sa kabila ng abot-tanaw, ang butas ay gumuho nang napakabilis na kahit isang barko, o isang napakalaking butil, o kahit isang sinag ng liwanag ay hindi lilipad dito.

Upang, lampasan ang singularity, upang masira "sa liwanag ng Diyos" - sa kabilang bibig ng butas, kinakailangan na gumalaw nang mas mabilis kaysa sa liwanag. At ang mga physicist ngayon ay naniniwala na ang superluminal na bilis ng paggalaw ng bagay at enerhiya ay imposible sa prinsipyo.

Mga wormhole at time loop

Kaya, ang itim na butas ng Schwarzschild ay maaaring ituring bilang isang hindi malalampasan na wormhole. Ang Reisner-Nordstrom black hole ay mas kumplikado, ngunit hindi rin madaanan.

Gayunpaman, hindi napakahirap na makabuo at ilarawan ang mga natawid na four-dimensional na wormhole, ang pagpili ng gustong uri ng sukatan (isang sukatan, o metric tensor, ay isang hanay ng mga dami na ginagamit upang kalkulahin ang mga apat na dimensyon na mga distansya- pagitan sa pagitan mga punto ng kaganapan, na ganap na nagpapakilala sa geometry ng space-time, at gravitational field). Ang mga madadaanan na wormhole ay, sa pangkalahatan, mas simple sa geometriko kaysa sa mga itim na butas: hindi dapat magkaroon ng anumang mga abot-tanaw na humahantong sa mga cataclysm sa paglipas ng panahon.

Siyempre, ang oras sa iba't ibang mga punto ay maaaring pumunta sa ibang bilis - ngunit hindi ito dapat bumilis o huminto nang walang hanggan.

Dapat sabihin na ang iba't ibang mga black hole at wormhole ay napaka-interesante na mga micro-object na lumitaw sa kanilang sarili bilang mga pagbabago sa kabuuan ng gravitational field (sa haba ng pagkakasunud-sunod ng 10-33 cm), kung saan, ayon sa umiiral na mga pagtatantya, ang konsepto ng isang klasikal, makinis na space-time ay hindi na naaangkop.

Sa ganitong mga kaliskis, dapat mayroong isang bagay na katulad ng tubig o foam ng sabon sa isang magulong stream, na patuloy na "paghinga" dahil sa pagbuo at pagbagsak ng mga maliliit na bula. Sa halip na kalmado walang laman na espasyo mayroon kaming mga mini-black hole at wormhole ng mga pinaka-kakaiba at intertwining na mga configuration na lumilitaw at nawawala sa galit na galit na bilis. Ang kanilang mga sukat ay hindi mailarawan ng isip na maliit - ang mga ito ay mas maraming beses na mas maliit atomic nucleus anong oras ang core mas maliit na planeta Lupa. Wala pang mahigpit na paglalarawan ng space-time foam, dahil ang pare-parehong quantum theory of gravity ay hindi pa nagagawa, ngunit sa sa mga pangkalahatang tuntunin ang inilarawang larawan ay sumusunod sa mga pangunahing prinsipyo ng pisikal na teorya at malamang na hindi magbago.

Gayunpaman, mula sa punto ng view ng interstellar at intertemporal na paglalakbay, ang mga wormhole ng ganap na magkakaibang laki ay kailangan: "Gusto ko" ng isang spaceship na may makatwirang laki o hindi bababa sa isang tangke na dumaan sa leeg nang walang pinsala (ito ay magiging hindi komportable sa mga tyrannosaur kung wala ito, tama ba?).

Samakatuwid, upang magsimula sa, ito ay kinakailangan upang makakuha ng mga solusyon sa mga equation ng gravity sa anyo ng mga traversable wormhole ng macroscopic na sukat. At kung ipagpalagay natin na ang gayong butas ay lumitaw na, at ang natitirang espasyo-oras ay nanatiling halos patag, pagkatapos ay isaalang-alang na mayroong lahat - ang isang butas ay maaaring maging isang time machine, isang intergalactic tunnel, at kahit isang accelerator.

Hindi alintana kung saan at kailan matatagpuan ang isa sa mga bibig ng isang wormhole, ang pangalawa ay maaaring nasaan man sa kalawakan at anumang oras - sa nakaraan o sa hinaharap.

Bilang karagdagan, ang bibig ay maaaring gumalaw sa anumang bilis (sa loob ng mga limitasyon ng liwanag) na may paggalang sa mga nakapalibot na katawan - hindi nito mapipigilan ang paglabas mula sa butas patungo sa (praktikal) patag na espasyo ng Minkowski.

Ito ay kilala na hindi karaniwang simetriko at pareho ang hitsura sa lahat ng mga punto nito, sa lahat ng direksyon at sa anumang mga inertial system gaano man sila kabilis kumilos.

Ngunit, sa kabilang banda, sa pag-aakalang may time machine, nahaharap kaagad tayo sa buong "bouquet" ng mga kabalintunaan tulad ng - lumipad sa nakaraan at "pinatay ang lolo gamit ang isang pala" bago maging isang ama si lolo. Normal bait nagmumungkahi na ito, malamang, ay hindi maaaring mangyari. At kung ang isang pisikal na teorya ay nag-aangkin na naglalarawan ng katotohanan, dapat itong naglalaman ng isang mekanismo na nagbabawal sa pagbuo ng naturang "mga loop ng oras", o hindi bababa sa nagpapahirap sa kanila na mabuo.

GR, walang alinlangan, inaangkin upang ilarawan ang katotohanan. Maraming mga solusyon ang natagpuan sa loob nito na naglalarawan ng mga puwang na may saradong mga loop ng oras, ngunit bilang isang panuntunan, sa isang kadahilanan o iba pa, kinikilala ang mga ito bilang alinman sa hindi makatotohanan o, sabihin nating, "hindi mapanganib".

Oo sobra kawili-wiling solusyon Ang mga equation ni Einstein ay itinuro ng Austrian mathematician na si K. Godel: ito ay isang homogenous na nakatigil na uniberso, na umiikot sa kabuuan. Naglalaman ito ng mga saradong trajectory, na naglalakbay kung saan maaari kang bumalik hindi lamang sa panimulang punto sa kalawakan, kundi pati na rin sa panimulang punto sa oras. Gayunpaman, ipinapakita ng pagkalkula na ang pinakamababang haba ng oras ng naturang loop ay mas mahaba kaysa sa buhay ng Uniberso.

Ang mga madadaanang wormhole, na itinuturing na "mga tulay" sa pagitan ng iba't ibang uniberso, ay pansamantala (gaya ng sinabi namin) upang ipagpalagay na ang parehong mga bibig ay bumubukas sa parehong uniberso, habang ang mga loop ay lilitaw kaagad. Ano pagkatapos, mula sa punto ng view ng pangkalahatang kapamanggitan, humahadlang sa kanilang pagbuo - ayon sa kahit na, sa macroscopic at cosmic na kaliskis?

Ang sagot ay simple: ang istraktura ng mga equation ni Einstein. Sa kanilang kaliwang bahagi mayroong mga dami na nagpapakilala sa space-time geometry, at sa kanan - ang tinatawag na energy-momentum tensor, na naglalaman ng impormasyon tungkol sa density ng enerhiya ng bagay at iba't ibang larangan, tungkol sa kanilang presyon sa iba't ibang direksyon, tungkol sa ang kanilang pamamahagi sa espasyo at tungkol sa estado ng paggalaw.

Maaaring "basahin" ng isang tao ang mga equation ni Einstein mula kanan hanggang kaliwa, na nagsasabi na ang mga ito ay ginagamit ng bagay upang "sabihin" ang espasyo kung paano mag-curve. Ngunit posible rin - mula kaliwa hanggang kanan, kung gayon ang interpretasyon ay magkakaiba: ang geometry ay nagdidikta ng mga katangian ng bagay, na maaaring magbigay nito, geometry, pagkakaroon.

Kaya, kung kailangan natin ang geometry ng isang wormhole, papalitan natin ito sa mga equation ni Einstein, pag-aralan at alamin kung anong uri ng bagay ang kinakailangan. Ito ay lumalabas na ito ay lubhang kakaiba at hindi pa nagagawa, ito ay tinatawag na "exotic matter". Kaya, upang lumikha ng pinakasimpleng wormhole (spherically symmetric), kinakailangan na ang density ng enerhiya at presyon sa direksyon ng radial ay magdagdag ng hanggang sa isang negatibong halaga. Kailangan bang sabihin na para sa mga ordinaryong uri ng bagay (pati na rin sa maraming kilalang pisikal na larangan) pareho ang mga dami na ito ay positibo?..

Ang kalikasan, tulad ng nakikita natin, ay talagang naglagay ng isang seryosong hadlang sa paglitaw ng mga wormhole. Ngunit ito ay kung paano gumagana ang isang tao, at ang mga siyentipiko ay walang pagbubukod: kung ang hadlang ay umiiral, palaging may mga nais na malampasan ito ...

Ang gawain ng mga teorista na interesado sa mga wormhole ay maaaring nahahati sa dalawang pantulong na direksyon. Ang una, na ipinapalagay nang maaga ang pagkakaroon ng mga wormhole, ay isinasaalang-alang ang mga kahihinatnan na lumitaw, ang pangalawa ay sumusubok na matukoy kung paano at mula sa kung anong mga wormhole ang maaaring itayo, sa ilalim ng kung anong mga kondisyon ang lilitaw o maaaring lumitaw.

Sa mga gawa ng unang direksyon, halimbawa, ang naturang tanong ay tinalakay.

Ipagpalagay na mayroon tayong wormhole na magagamit natin, kung saan maaari kang dumaan sa loob ng ilang segundo, at hayaan ang dalawang hugis ng funnel na bibig na "A" at "B" na matatagpuan malapit sa isa't isa sa kalawakan. Posible bang gawing time machine ang gayong butas?

Ipinakita ng American physicist na si Kip Thorne at ng kanyang mga kasamahan kung paano ito gagawin: ang ideya ay iwanan ang isa sa mga bibig, "A", sa lugar, at ang isa, "B" (na dapat kumilos tulad ng isang ordinaryong napakalaking katawan), upang maghiwa-hiwalay sa bilis na maihahambing sa bilis ng liwanag, at pagkatapos ay bumalik at magpreno malapit sa "A". Pagkatapos, dahil sa epekto ng SRT (pagbawas ng oras sa isang gumagalaw na katawan kumpara sa isang nakatigil), mas kaunting oras ang lilipas para sa bibig na "B" kaysa sa bibig na "A". Bukod dito, mas malaki ang bilis at tagal ng paglalakbay ng bibig na "B", mas malaki ang pagkakaiba ng oras sa pagitan nila.

Ito, sa katunayan, ay ang parehong "kambal na kabalintunaan" na kilalang-kilala sa mga siyentipiko: ang isang kambal na bumalik mula sa paglipad sa mga bituin ay naging mas bata kaysa sa kanyang sariling kapatid na lalaki ... Hayaan ang pagkakaiba ng oras sa pagitan ng mga bibig, dahil halimbawa, kalahating taon.

Pagkatapos, nakaupo malapit sa bukana ng "A" sa kalagitnaan ng taglamig, makikita natin sa wormhole ang isang matingkad na larawan ng nakaraang tag-araw at - talaga ngayong tag-araw at pagbabalik, na dumaan sa butas. Pagkatapos ay muli tayong lalapit sa funnel na "A" (ito, gaya ng napagkasunduan natin, ay nasa malapit na lugar), muling sumisid sa butas at diretsong tumalon sa niyebe noong nakaraang taon. At napakaraming beses. Paglipat sa kabilang direksyon - pagsisid sa funnel na "B", - tumalon tayo sa hinaharap ng kalahating taon ...

Kaya, ang pagkakaroon ng isang solong pagmamanipula sa isa sa mga bibig, nakakakuha tayo ng isang time machine na maaaring palaging "gamitin" (sa pag-aakala, siyempre, na ang butas ay matatag o kaya nating mapanatili ang "operability" nito).

Ang mga gawa ng pangalawang direksyon ay mas marami at, marahil, mas kawili-wili. Kasama sa direksyong ito ang paghahanap para sa mga partikular na modelo ng mga wormhole at ang pag-aaral ng kanilang mga mga tiyak na katangian, na, sa pangkalahatan, ay tumutukoy kung ano ang maaaring gawin sa mga butas na ito at kung paano gamitin ang mga ito.

Exomatter at dark energy

Mga kakaibang katangian ng bagay na dapat taglayin materyales sa pagtatayo para sa mga wormhole, bilang ito ay lumiliko, ay maaaring maisakatuparan dahil sa tinatawag na vacuum polarization ng mga quantum field.

Ang konklusyon na ito ay naabot kamakailan Mga pisikong Ruso Arkady Popov at Sergey Sushkov mula sa Kazan (kasama si David Hochberg mula sa Spain) at Sergey Krasnikov mula sa Pulkovo Observatory. At sa kasong ito, ang vacuum ay hindi kawalan ng laman, ngunit estado ng quantum na may pinakamababang enerhiya - isang patlang na walang tunay na mga particle. Ang mga pares ng "virtual" na mga particle ay patuloy na lumilitaw sa loob nito, na muling nawawala nang mas maaga kaysa sa maaaring makita ng mga device, ngunit iniiwan ang kanilang tunay na bakas sa anyo ng ilang energy-momentum tensor na may hindi pangkaraniwang mga katangian.

At kahit na ang mga quantum properties ng matter ay nagpapakita ng kanilang mga sarili higit sa lahat sa microcosm, ang mga wormhole na nabuo sa kanila (sa ilalim ng ilang mga kundisyon) ay maaaring umabot sa napaka disenteng laki. Sa pamamagitan ng paraan, ang isa sa mga artikulo ni S. Krasnikov ay may "nakakatakot" na pamagat - "The Threat of Wormholes." Ang pinaka-kagiliw-giliw na bagay tungkol sa purong teoretikal na talakayan ay ang totoo mga obserbasyon sa astronomiya Ang mga nakaraang taon ay tila lubhang nagpapahina sa mga posisyon ng mga kalaban ng posibilidad ng mismong pagkakaroon ng mga wormhole.

Ang mga astrophysicist, na pinag-aaralan ang mga istatistika ng mga pagsabog ng supernova sa mga kalawakan na bilyun-bilyong light years ang layo sa atin, ay napagpasyahan na ang ating Uniberso ay hindi lamang lumalawak, ngunit lumalawak sa patuloy na pagtaas ng bilis, iyon ay, sa pagbilis. Bukod dito, sa paglipas ng panahon, ang acceleration na ito ay tumataas pa. Ito ay lubos na kumpiyansa na ipinahiwatig ng pinakabagong mga obserbasyon na isinagawa sa pinakabago mga teleskopyo sa kalawakan. Kaya, ngayon na ang oras upang alalahanin ang koneksyon sa pagitan ng bagay at geometry sa pangkalahatang relativity: ang likas na katangian ng pagpapalawak ng Uniberso ay matatag na konektado sa equation ng estado ng bagay, sa madaling salita, na may kaugnayan sa pagitan ng density at presyon nito. Kung ang bagay ay karaniwan (na may positibong density at presyon), kung gayon ang density mismo ay bumababa sa paglipas ng panahon, at ang pagpapalawak ay bumagal.

Kung ang presyon ay negatibo at pantay sa magnitude, ngunit kabaligtaran sa sign sa density ng enerhiya (kung gayon ang kanilang kabuuan = 0), kung gayon ang density na ito ay pare-pareho sa oras at espasyo - ito ang tinatawag na cosmological constant, na humahantong sa pagpapalawak sa patuloy na acceleration.

Ngunit para sa acceleration na lumago sa oras, at ito ay hindi sapat - ang kabuuan ng presyon at density ng enerhiya ay dapat na negatibo. Walang sinuman ang nakakita ng ganoong bagay, ngunit ang pag-uugali ng nakikitang bahagi ng Uniberso ay tila nagpapahiwatig ng presensya nito. Ipinapakita ng mga kalkulasyon na ang ganitong uri ng kakaiba, hindi nakikitang bagay (tinatawag na "madilim na enerhiya") sa kasalukuyang panahon ay dapat na humigit-kumulang 70%, at ang proporsyon na ito ay patuloy na tumataas (hindi tulad ng ordinaryong bagay, na nawawala ang density sa pagtaas ng lakas ng tunog, ang madilim na enerhiya ay kumikilos nang paradoxically - ang Uniberso ay lumalawak, at ang density nito ay lumalaki). Ngunit pagkatapos ng lahat (at napag-usapan na natin ito), ito ay tiyak na tulad ng kakaibang bagay na ang pinaka-angkop na "materyal na gusali" para sa pagbuo ng mga wormhole.

Ang isa ay naaakit sa pagpapantasya: sa malao't madali, matutuklasan ang madilim na enerhiya, matututunan ng mga siyentipiko at technologist kung paano ito pakapalin at bubuo ng mga wormhole, at doon - hindi kalayuan sa "natupad na pangarap" - tungkol sa mga time machine at tungkol sa mga tunnel na humahantong sa ang mga bituin ...

Totoo, ang pagtatantya ng density madilim na enerhiya sa sansinukob na nagbibigay nito pinabilis na pagpapalawak: kung ang madilim na enerhiya ay pantay na ipinamamahagi, ang isang ganap na bale-wala na halaga ay nakuha - mga 10-29 g/cm3. Para sa isang ordinaryong sangkap, ang density na ito ay tumutugma sa 10 hydrogen atoms bawat 1 m3. Kahit na ang interstellar gas ay ilang beses na mas siksik. Kaya't kung ang landas na ito sa paglikha ng isang time machine ay maaaring maging totoo, kung gayon hindi ito magiging napakalapit.

Kailangan ng butas ng donut

Hanggang ngayon, pinag-uusapan natin ang mga wormhole na parang tunnel na may makinis na leeg. Ngunit hinuhulaan din ng GR ang isa pang uri ng mga wormhole - at sa prinsipyo hindi sila nangangailangan ng anumang bagay na ipinamahagi. Mayroong isang buong klase ng mga solusyon sa mga equation ni Einstein, kung saan ang four-dimensional space-time, flat na malayo sa pinanggalingan ng field, ay umiiral, kumbaga, sa dobleng (o mga sheet), at karaniwan sa kanilang dalawa ay isang tiyak na manipis na singsing lamang (ang pinagmulan ng field) at isang disk, limitado ang singsing na ito.

Ang singsing na ito ay may tunay na mahiwagang pag-aari: maaari kang "maglibot" sa paligid nito hangga't gusto mo, manatili sa "iyong" mundo, ngunit kapag nalampasan mo ito, makikita mo ang iyong sarili sa isang ganap na naiibang mundo, kahit na katulad ng " iyong sarili". At upang makabalik, kailangan mong dumaan muli sa singsing (at mula sa anumang panig, hindi kinakailangan mula sa kakaalis mo lang).

Ang singsing mismo ay isahan - ang kurbada ng space-time dito ay nagiging infinity, ngunit ang lahat ng mga punto sa loob nito ay medyo normal, at ang katawan na gumagalaw doon ay hindi nakakaranas ng anumang mga sakuna na epekto.

Kapansin-pansin, mayroong napakaraming ganoong solusyon - parehong neutral at singil ng kuryente, parehong mayroon at walang pag-ikot. Sa partikular, ito ang sikat na solusyon ng New Zealander na si R. Kerr para sa umiikot na black hole. Ito ay pinaka-makatotohanang naglalarawan ng mga itim na butas ng mga stellar at galactic na kaliskis (ang pagkakaroon ng kung saan ang karamihan sa mga astrophysicist ay hindi na nagdududa), dahil halos lahat mga katawang makalangit makaranas ng pag-ikot, at kapag na-compress, bumibilis lamang ang pag-ikot, lalo na kapag bumagsak sa isang black hole.

Kaya, lumalabas na ang umiikot na black hole ay "direktang" kandidato para sa "time machine"? Gayunpaman, ang mga black hole na nabubuo sa mga stellar system ay napapalibutan at napuno ng mainit na gas at malupit, nakamamatay na radiation. Bilang karagdagan sa purong praktikal na pagtutol na ito, mayroon ding pangunahing isa, na konektado sa mga kahirapan sa paglabas mula sa ilalim ng abot-tanaw ng kaganapan sa isang bagong spatio-temporal na "sheet". Ngunit hindi ito nagkakahalaga ng pag-iisip tungkol dito nang mas detalyado, dahil, ayon sa pangkalahatang relativity at marami sa mga generalization nito, ang mga wormhole na may mga singular na singsing ay maaaring umiral nang walang anumang mga abot-tanaw.

Kaya mayroong hindi bababa sa dalawang teoretikal na posibilidad para sa pagkakaroon ng mga wormhole na kumukonekta iba't ibang mundo: Ang mga burrow ay maaaring makinis at binubuo ng kakaibang bagay, o maaari silang lumabas dahil sa isang singularity, habang nananatiling passable.

Space at mga string

Ang mga manipis na singular na singsing ay kahawig ng iba pang hindi pangkaraniwang bagay na hinulaang modernong pisika, - mga cosmic string nabuo (ayon sa ilang teorya) sa maagang uniberso kapag lumalamig ang superdense matter at nagbabago ang estado nito.

Ang mga ito ay talagang kahawig ng mga string, tanging napakabigat lamang - maraming bilyong tonelada bawat sentimetro ang haba na may kapal na isang maliit na bahagi ng isang micron. At, tulad ng ipinakita ng Amerikanong si Richard Gott at ang Pranses na si Gerard Clement, mula sa ilang mga string na gumagalaw na may kaugnayan sa isa't isa mataas na bilis, posible na bumuo ng mga construction na naglalaman ng mga pansamantalang loop. Iyon ay, ang paglipat sa isang tiyak na paraan sa gravitational field ng mga string na ito, maaari kang bumalik sa panimulang punto bago ka lumipad palabas dito.

Matagal nang hinahanap ng mga astronomo ang ganitong uri mga bagay sa kalawakan, at ngayon ay mayroon nang isang "magandang" kandidato - ang bagay na CSL-1. Ang mga ito ay dalawang nakakagulat na magkatulad na mga kalawakan, na sa katotohanan ay malamang na iisa, lamang ang bifurcated dahil sa epekto ng gravitational lensing. At sa kasong ito gravitational lens- hindi spherical, ngunit cylindrical, na kahawig ng isang mahabang manipis na mabigat na sinulid.

Makakatulong ba ang ikalimang dimensyon?

Kung sakaling ang space-time ay naglalaman ng higit sa apat na dimensyon, ang arkitektura ng mga wormhole ay nakakakuha ng mga bago, dati nang hindi kilalang mga posibilidad.

Kaya, sa mga nakaraang taon, ang konsepto ng "brane world" ay naging popular. Ipinapalagay nito na ang lahat ng nakikitang bagay ay matatagpuan sa ilang apat na dimensyon na ibabaw (na tinutukoy ng terminong "brane" - isang pinutol na salita para sa "membrane"), at sa nakapalibot na lima o anim na dimensyon na volume ay walang iba kundi isang gravitational field. Ang patlang ng gravitational sa brane mismo (at ito lamang ang ating naobserbahan) ay sumusunod sa binagong Einstein equation, at mayroon silang kontribusyon mula sa geometry ng nakapalibot na volume.

Kaya, ang kontribusyong ito ay may kakayahang gampanan ang papel ng kakaibang bagay na bumubuo ng mga wormhole. Ang mga burrow ay maaaring kahit anong sukat at wala pa ring sariling gravity.

Ito, siyempre, ay hindi nauubos ang buong iba't ibang "konstruksyon" ng mga wormhole, at ang pangkalahatang konklusyon ay na, para sa lahat ng hindi pangkaraniwang katangian ng kanilang mga pag-aari at para sa lahat ng mga paghihirap ng isang pangunahing, kabilang ang pilosopiko, kalikasan, kung saan sila maaaring humantong, ang kanilang posibleng pag-iral ay nagkakahalaga ng pagtrato nang buong kaseryosohan at nararapat na atensyon.

Hindi maitatanggi, halimbawa, na mayroong malalaking butas sa interstellar o intergalactic space, kung dahil lamang sa konsentrasyon ng napakadilim na enerhiya na nagpapabilis sa pagpapalawak ng Uniberso.

Walang malinaw na sagot sa mga tanong - kung paano sila makakahanap ng isang makalupang tagamasid at kung may paraan upang makita ang mga ito - pa. Hindi tulad ng mga itim na butas, ang mga wormhole ay maaaring wala kapansin-pansing larangan atraksyon (posible rin ang pagtanggi), at samakatuwid, sa kanilang paligid ay hindi dapat asahan ang mga kapansin-pansing konsentrasyon ng mga bituin o interstellar gas at alikabok.

Ngunit sa pag-aakala na maaari nilang "maiikling" ang mga rehiyon o mga panahon na malayo sa isa't isa, na dumadaan sa radiation ng mga bituin sa kanilang mga sarili, medyo posible na asahan na ang ilang malayong kalawakan ay tila hindi pangkaraniwang malapit.

Dahil sa paglawak ng Uniberso, mas malayo ang kalawakan, mas malaki ang paglipat ng spectrum (patungo sa pulang bahagi) ang radiation nito ay dumarating sa atin. Ngunit kapag tumitingin sa isang wormhole, maaaring walang anumang redshift. O magiging, ngunit - isa pa. Ang ilan sa mga bagay na ito ay maaaring obserbahan nang sabay-sabay sa dalawang paraan - sa pamamagitan ng butas o sa "karaniwan" na paraan, "nalampasan ang butas."

Kaya, ang tanda ng isang cosmic wormhole ay maaaring ang mga sumusunod: ang pagmamasid sa dalawang bagay mula sa napaka mga katulad na katangian, ngunit sa iba't ibang nakikitang distansya at may iba't ibang redshift.

Kung ang mga wormhole ay natuklasan (o binuo), ang lugar ng pilosopiya na tumatalakay sa interpretasyon ng agham ay haharap sa bago at, dapat kong sabihin, napakahirap na mga gawain. At para sa lahat ng tila walang katotohanan ng mga loop ng oras at ang pagiging kumplikado ng mga problema na nauugnay sa pananahilan, ang lugar na ito ng agham, sa lahat ng posibilidad, maaga o huli ay malalaman ang lahat ng ito kahit papaano. Tulad ng sa isang pagkakataon "hinahawakan" sa mga problemang konseptwal quantum mechanics at ang teorya ng relativity ni Einstein...

Kirill Bronnikov, Doktor ng Physical and Mathematical Sciences

Isang grupo ng mga physicist mula sa Germany at Greece pangkalahatang patnubay Iniharap si Burkhard Klayhaus sa prinsipyo Isang Bagong Hitsura sa problema mga wormhole. Kaya tinatawag hypothetical na mga bagay kung saan mayroong kurbada ng espasyo at oras.

Ito ay pinaniniwalaan na ang mga ito ay mga lagusan kung saan maaari kang maglakbay sa ibang mga mundo sa isang sandali.

Ang mga wormhole, o, kung tawagin din, mga wormhole, ay kilala sa bawat tagahanga ng science fiction, kung saan ang mga bagay na ito ay inilarawan nang napakalinaw at kahanga-hanga (bagaman sa mga libro ay mas madalas silang tinatawag na zero-space). Ito ay salamat sa kanila na ang mga bayani ay maaaring lumipat mula sa isang kalawakan patungo sa isa pa para sa isang napaka maikling panahon. Tulad ng para sa mga tunay na wormhole, ang sitwasyon sa kanila ay mas kumplikado. Hindi pa rin malinaw kung talagang umiiral ang mga ito, o kung lahat ito ay resulta ng ligaw na imahinasyon ng mga teoretikal na pisiko.

Ayon sa tradisyonal na mga paniwala, wormhole ay ilang hypothetical na pag-aari ng ating uniberso, o sa halip, espasyo at oras. Ayon sa konsepto ng tulay ng Einstein-Rosen, sa bawat sandali sa ating Uniberso, maaaring lumitaw ang ilang mga lagusan kung saan maaari kang makarating mula sa isang punto sa kalawakan patungo sa isa pa nang halos sabay-sabay (iyon ay, nang walang pagkawala ng oras).

Tila na teleport sa kanilang tulong para sa iyong sariling kasiyahan! Ngunit narito ang problema: una, ang mga wormhole na ito ay napakaliit (tanging mga elementarya lamang ang madaling gumala sa kanila), at pangalawa, umiral ang mga ito sa napakaikling panahon, milyon-milyong bahagi ng isang segundo. Iyon ang dahilan kung bakit napakahirap na pag-aralan ang mga ito - hanggang ngayon, ang lahat ng mga modelo ng mga wormhole ay hindi pa nakumpirma sa eksperimento.

Gayunpaman, mayroon pa ring ideya ang mga siyentipiko kung ano ang maaaring nasa loob ng naturang tunel (bagaman, sayang, teoretikal lamang). Ito ay pinaniniwalaan na ang lahat ng naroroon ay puno ng tinatawag na exotic matter (hindi dapat malito sa dark matter, ito ay iba't ibang mga bagay). At nakuha ng bagay na ito ang palayaw nito mula sa katotohanan na ito ay binubuo ng iba't ibang elementarya na mga particle. At dahil dito, ang karamihan sa mga pisikal na batas ay hindi sinusunod dito - sa partikular, ang enerhiya ay maaaring magkaroon ng negatibong density, ang puwersa ng grabidad ay hindi nakakaakit, ngunit nagtataboy ng mga bagay, atbp. Sa pangkalahatan, ang lahat sa loob ng tunnel ay ganap na naiiba mula sa mga normal na tao. Ngunit tiyak na ang hindi regular na bagay na ito ang nagbibigay ng mahimalang paglipat sa pamamagitan ng wormhole.

Sa katunayan, ang tanyag na pangkalahatang teorya ng relativity ni Einstein ay napakatapat sa posibilidad ng pagkakaroon ng mga wormhole - hindi nito pinabulaanan ang pagkakaroon ng gayong mga lagusan (bagaman hindi ito nagpapatunay). Well, kung ano ang hindi ipinagbabawal, tulad ng alam mo, ay pinapayagan. Samakatuwid, maraming mga astrophysicist ang aktibong nagsisikap na makahanap ng mga bakas ng hindi bababa sa ilang mas o hindi gaanong matatag na wormhole mula noong kalagitnaan ng huling siglo.

Sa katunayan, ang kanilang interes ay mauunawaan - kung lumalabas na ang gayong tunel ay posible sa prinsipyo, kung gayon ang paglalakbay dito sa malalayong mundo ay magiging napaka isang simpleng bagay(siyempre, sa kondisyon na ang wormhole ay matatagpuan malapit sa solar system). Gayunpaman, ang paghahanap para sa bagay na ito ay nahahadlangan ng katotohanan na ang mga siyentipiko, sa katunayan, ay hindi lubos na nag-iisip kung ano ang eksaktong hahanapin. Sa katunayan, imposibleng direktang makita ang butas na ito, dahil, tulad ng mga itim na butas, sinisipsip nito ang lahat sa sarili nito (kabilang ang radiation), ngunit hindi naglalabas ng anuman. Kailangan ng ilan hindi direktang mga palatandaan pagkakaroon nito, ngunit ang tanong ay - alin?

At kamakailan lamang, isang pangkat ng mga physicist mula sa Germany at Greece, sa ilalim ng pangkalahatang pamumuno ni Burkhard Kleihaus mula sa Unibersidad ng Oldenburg (Germany), upang maibsan ang pagdurusa ng mga astrophysicist, ay nagpakita ng panimulang bagong pagtingin sa problema ng mga wormhole. Mula sa kanilang pananaw, ang mga ito Ang mga tunnel ay maaari ngang umiral sa uniberso at medyo matatag sa parehong oras. At walang exotic matter, ayon sa grupong Klayhouse, sa loob nila.

Naniniwala ang mga siyentipiko na ang paglitaw ng mga wormhole ay sanhi ng quantum fluctuations na likas sa unang bahagi ng uniberso halos kaagad pagkatapos ng Big Bang at nagbunga ng tinatawag na quantum foam. Hayaan mong ipaalala ko sa iyo iyon quantum foam- ito ay isang uri ng kondisyon na konsepto na maaaring magamit bilang isang husay na paglalarawan ng subatomic space-time turbulence sa napakaliit na distansya (sa pagkakasunud-sunod ng haba ng Planck, iyon ay, isang distansya na 10 -33 cm).

Sa matalinghagang pagsasalita, ang quantum foam ay maaaring ilarawan bilang mga sumusunod: isipin na sa isang lugar sa napakaikling panahon sa napakaliit na mga rehiyon ng kalawakan, ang enerhiya na sapat upang gawing black hole ang kusang lilitaw sa bahaging ito ng espasyo. At ang enerhiya na ito ay lumilitaw hindi lamang mula sa kahit saan, ngunit bilang isang resulta ng banggaan ng mga particle na may mga antiparticle at ang kanilang kapwa pagkawasak. At pagkatapos ay sa harap ng ating mga mata magkakaroon ng isang uri ng umuusok na kaldero, kung saan ang mga itim na butas ay patuloy na lumilitaw at agad na nawawala.

Kaya, ayon sa mga may-akda ng pag-aaral, Pagkatapos mismo ng Big Bang, ang ating uniberso ay puro quantum foam.. At bumangon dito sa bawat sandali ng panahon hindi lamang mga itim na butas, kundi pati na rin ang mga wormhole. At pagkatapos ay ang inflation (iyon ay, pagpapalawak) ng Uniberso ay hindi lamang dapat magpalaki nito sa isang malaking sukat, ngunit sa parehong oras ay matalas na taasan ang mga butas at gawin itong matatag. Kaya't naging posible na tumagos kahit na medyo malalaking katawan sa kanila.

Totoo, may isang sagabal dito. Ang katotohanan ay kahit na ang malalaking katawan, ayon sa modelong ito, ay maaaring pumasok sa isang wormhole, impluwensya ng gravitational sa kanila sa pasukan ay dapat na napakaliit. Kung hindi, sila ay mapupunit na lamang. Ngunit kung ang kurbada ng space-time sa pasukan ay "smooth", kung gayon ang paglalakbay mismo sa pamamagitan nito ay hindi maaaring madalian. Ito, ayon sa mga kalkulasyon ng mga mananaliksik, ay tatagal ng sampu o kahit na daan-daang light years, dahil ang paglabas mula sa wormhole, naa-access. malaking katawan, ay matatagpuan medyo malayo mula sa pasukan.

Naniniwala ang mga mananaliksik na ang paghahanap ng mga bagay na ito sa uniberso, bagaman hindi madali, ay posible pa rin. Bagama't maaaring mukhang black hole ang mga ito, may mga pagkakaiba pa rin. Halimbawa, sa isang black hole, ang gas na bumabagsak sa labas ng horizon ng kaganapan ay agad na humihinto sa pagbuga x-ray, at ang nahulog sa wormhole (na walang event horizon) ay patuloy na ginagawa ito. Sa pamamagitan ng paraan, ang pag-uugali na ito ng gas ay naitala kamakailan ng Hubble sa paligid ng bagay na Sagittarius A*, na ayon sa kaugalian ay itinuturing na isang napakalaking black hole. Ngunit sa paghusga sa pag-uugali ng gas, maaari itong maging isang matatag na wormhole.

Ayon sa konsepto ng pangkat ng Klayhouse, maaaring may iba pang mga palatandaan na nagpapahiwatig ng pagkakaroon ng mga wormhole. Sa teoryang, maaaring ipalagay ng isang tao ang isang sitwasyon kung saan direktang mapapansin ng mga astronomo ang kakulangan ng larawan sa likod ng wormhole kung ang teleskopyo ay hindi sinasadyang naging sektor nito ng mabituing kalangitan. Sa kasong ito, magpapakita ito ng larawan sampu o daan-daang light years ang layo, na madaling makilala ng mga astronomo sa kung ano talaga ang dapat sa lugar na ito. Ang gravity ng bituin (kung ito ay nasa kabilang panig ng wormhole) ay maaari ding masira ang liwanag ng malalayong bituin na dumadaan malapit sa wormhole.

Dapat pansinin na ang gawain ng Griyego at German physicists, bagama't ito ay puro teoretikal, ay napakahalaga para sa mga astronomo. Na-systematize niya ang lahat sa unang pagkakataon posibleng mga palatandaan wormhole na maaaring obserbahan. Kaya, ginagabayan nito, ang mga tunnel na ito ay maaaring makita. Ibig sabihin, alam na ngayon ng mga siyentipiko kung ano ang eksaktong kailangan nilang hanapin.

Bagaman, sa kabilang banda, kung ang modelo ng grupong Klayhouse ay totoo, ang halaga ng mga wormhole para sa sangkatauhan ay nabawasan nang husto. Pagkatapos ng lahat, hindi sila nagbibigay ng isang beses na paglipat sa ibang mga mundo. Bagaman, siyempre, ang kanilang mga ari-arian ay dapat pa ring pag-aralan - bigla na lamang silang magiging kapaki-pakinabang para sa ibang bagay ...