Agham sa pelikulang "Interstellar": wormhole, black hole, space-time. Walang babalikan

Sa science fiction mga wormhole, o mga wormhole, ay isang paraan na kadalasang ginagamit sa paglalakbay ng napakalayo sa kalawakan. Talaga bang umiral ang mga mahiwagang tulay na ito?

Para sa lahat ng aking sigasig para sa kinabukasan ng sangkatauhan sa kalawakan, mayroong isang malinaw na problema. Kami ay malambot na mga sako ng karne na karamihan ay binubuo ng tubig, at iyong iba ay napakalayo sa amin. Kahit na may pinaka-optimistikong teknolohiya sa paglipad sa kalawakan, maiisip natin na hindi na natin maaabot ang isa pang bituin sa panahong katumbas ng tagal ng buhay ng isang tao.

Sinasabi sa atin ng realidad na kahit na ang pinakamalapit na mga bituin sa atin ay hindi maintindihan na malayo, at kakailanganin ng malaking halaga ng enerhiya o oras upang magawa ang paglalakbay na ito. Sinasabi sa atin ng realidad na kailangan natin ng spacecraft na kahit papaano ay maaaring lumipad ng daan-daan o libu-libong taon habang ang mga astronaut ay ipinanganak dito, henerasyon pagkatapos ng henerasyon, nabubuhay ang kanilang buhay at namamatay habang lumilipad sa ibang bituin.

Ang science fiction, sa kabilang banda, ay humahantong sa atin sa mga pamamaraan para sa pagbuo ng mga advanced na makina. Himukin ang warp drive at panoorin ang mga bituin na dumadaloy, na ginagawang mas mabilis at kasiya-siya ang paglalakbay sa Alpha Centauri gaya ng paglalakbay sa isang barko sa isang lugar sa dagat.

Frame mula sa pelikulang "Interstellar".

At alam mo kung ano ang mas madali? worm-hole; isang mahiwagang lagusan na nag-uugnay sa dalawang punto ng espasyo at oras sa isa't isa. Magtakda lang ng patutunguhan, hintayin ang stargate na mag-stabilize, at lumipad lang... lumipad sa kalahati ng kalawakan patungo sa iyong patutunguhan.

Oo, ito ay talagang cool! Dapat may nag-imbento ng mga wormhole na ito, na nag-uudyok sa isang matapang na bagong hinaharap ng intergalactic na paglalakbay. Ano ang mga wormhole, at hanggang kailan ko magagamit ang mga ito? tanong mo...

Ang isang wormhole, na kilala rin bilang isang tulay ng Einstein-Rosen, ay isang teoretikal na pamamaraan para sa pagtitiklop ng espasyo at oras upang maikonekta mo ang dalawang punto sa espasyo nang magkasama. Pagkatapos ay maaari kang agad na lumipat mula sa isang lugar patungo sa isa pa.

Gagamitin namin ang classic na demo mula sa , kung saan gumuhit ka ng linya sa pagitan ng dalawang punto sa isang piraso ng papel, at pagkatapos ay itupi ang papel at maglagay ng lapis sa dalawang puntong iyon upang paikliin ang landas. Ito ay mahusay na gumagana sa papel, ngunit ito ba ay tunay na pisika?

Si Albert Einstein ay nakuhanan ng larawan noong 1953. Photographer: Ruth Orkin.

Tulad ng itinuro sa atin ni Einstein, ang gravity ay hindi isang puwersa na umaakit sa bagay tulad ng magnetism, ito ay talagang isang curvature ng space-time. Iniisip ng buwan na sinusundan lang nito ang isang tuwid na linya sa kalawakan, ngunit talagang sumusunod ito sa isang hubog na landas na nilikha ng gravity ng Earth.

Kaya, ayon sa mga physicist na sina Einstein at Nathan Rosen, maaari mong i-twist ang gusot ng space-time nang napakahigpit na ang dalawang punto ay nasa parehong pisikal na lokasyon. Kung maaari mong panatilihing matatag ang wormhole, maaari mong ligtas na paghiwalayin ang dalawang rehiyong ito ng spacetime nang sa gayon ay nasa parehong lokasyon pa rin ang mga ito, ngunit pinaghihiwalay ng distansya na gusto mo.

Bumababa tayo sa gravity sa isang gilid ng wormhole, at pagkatapos ay lumilitaw sa bilis ng kidlat sa ibang lugar sa layo na milyun-milyon at bilyun-bilyong light years. Habang ang paglikha ng mga wormhole ay theoretically posible, ang mga ito ay halos imposible mula sa kung ano ang kasalukuyan nating naiintindihan.

Ang unang malaking problema ay ang mga wormhole ay hindi madaanan, ayon sa General Theory of Relativity. Kaya tandaan na, ang pisika na hinuhulaan ang mga bagay na ito ay nagbabawal sa kanilang paggamit bilang isang paraan ng transportasyon. Na medyo seryosong suntok sa kanila.

Masining na paglalarawan ng isang spaceship na gumagalaw sa isang wormhole papunta sa isang malayong kalawakan. Pinasasalamatan: NASA.

Pangalawa, kahit na ang isang wormhole ay maaaring gawin, ito ay malamang na hindi matatag, na agad na nagsasara pagkatapos ng paglikha. Kung sinubukan mong pumunta sa isang dulo nito, baka mahulog ka lang sa .

Pangatlo, kung ang mga ito ay madadaanan at mapapanatiling matatag, sa sandaling ang anumang bagay ay sumusubok na dumaan sa kanila - kahit na mga photon ng liwanag - sisirain nito ang wormhole.

May isang kislap ng pag-asa, dahil hindi pa rin naiisip ng mga physicist kung paano pagsasamahin ang mga teorya ng gravity at quantum mechanics. Nangangahulugan ito na ang uniberso mismo ay maaaring may alam tungkol sa mga wormhole na hindi pa natin naiintindihan. Posible na ang mga ito ay natural na nilikha bilang bahagi ng kapag ang espasyo-oras ng buong uniberso ay nakuha sa isang singularity.

Iminungkahi ng mga astronomo na maghanap ng mga wormhole sa kalawakan sa pamamagitan ng panonood kung paano binabaluktot ng kanilang gravity ang liwanag ng mga bituin sa likod nila. Wala pang nagpakita. Ang isang posibilidad ay ang mga wormhole ay mukhang natural, tulad ng mga virtual na particle na alam nating umiiral. Tanging ang mga ito ay hindi maintindihan na maliit, sa sukat ng Planck. Kakailanganin mo ng mas maliit na spaceship.

Ang isa sa mga pinaka-kagiliw-giliw na implikasyon ng mga wormhole ay maaari din nilang payagan kang maglakbay sa paglipas ng panahon. Narito kung paano ito gumagana. Una, gumawa ng wormhole sa lab. Pagkatapos ay kunin ang isang dulo nito, ilagay ang isang spaceship sa loob nito, at lumipad sa isang makabuluhang bahagi ng bilis ng liwanag, upang ang epekto ng pagluwang ng oras ay magkabisa.

Para sa mga tao sa isang spaceship, tatagal lamang ito ng ilang taon, habang daan-daan o kahit libu-libong henerasyon ng mga tao ang magbabago sa Earth. Ipagpalagay na maaari mong panatilihing matatag, bukas, at madadaanan ang wormhole, kung gayon ang paglalakbay dito ay magiging lubhang kawili-wili.

Kung pupunta ka sa isang direksyon, hindi mo lamang lalakbayin ang distansya sa pagitan ng mga wormhole, ngunit susulong ka rin sa oras, at sa daan pabalik: pabalik sa oras.

Naniniwala ang ilang physicist, gaya ni Leonard Susskind, na hindi ito gagana dahil lalabag ito sa dalawang pangunahing prinsipyo ng physics: ang batas ng konserbasyon ng enerhiya at ang Heisenberg uncertainty principle ng energy-time.

Sa kasamaang palad, tila ang mga wormhole ay kailangang manatili sa larangan ng science fiction para sa nakikinita na hinaharap, marahil magpakailanman. Kahit na posible na lumikha ng isang wormhole, kakailanganin mong panatilihin itong matatag, bukas, at pagkatapos ay malaman kung paano pahihintulutan ang bagay na dumaan nang hindi bumagsak. Gayunpaman, kung maaari mong malaman ito, gagawin mong napaka-maginhawang paglalakbay sa kalawakan.

Ang pamagat ng artikulong iyong binasa "Ano ang wormhole, o wormhole?".

Ito ay hubog, at ang gravity, na pamilyar sa ating lahat, ay isang pagpapakita ng katangiang ito. Ang bagay ay yumuyuko, "nababaluktot" ang espasyo sa paligid nito, at higit pa, mas siksik ito. Ang espasyo, espasyo at oras ay napaka-interesante na mga paksa. Matapos basahin ang artikulong ito, tiyak na may matututunan kang bago tungkol sa kanila.

Ang ideya ng curvature

Maraming iba pang mga teorya ng grabitasyon, kung saan mayroong daan-daang ngayon, ay naiiba sa mga detalye mula sa pangkalahatang relativity. Gayunpaman, ang lahat ng mga astronomical hypotheses na ito ay nagpapanatili ng pangunahing bagay - ang ideya ng curvature. Kung ang espasyo ay hubog, maaari nating ipagpalagay na maaaring tumagal, halimbawa, ang hugis ng isang pipe na nagkokonekta sa mga lugar na pinaghihiwalay ng maraming light years. At marahil kahit na mga panahon na malayo sa isa't isa. Pagkatapos ng lahat, hindi natin pinag-uusapan ang espasyo na pamilyar sa atin, ngunit tungkol sa espasyo-oras kapag isinasaalang-alang natin ang kosmos. Ang isang butas dito ay maaaring lumitaw lamang sa ilalim ng ilang mga kundisyon. Inaanyayahan ka naming tingnan nang mas malapit ang isang kagiliw-giliw na kababalaghan tulad ng mga wormhole.

Mga unang ideya tungkol sa mga wormhole

Ang malalim na espasyo at ang mga misteryo nito ay umaalingawngaw. Ang mga saloobin tungkol sa curvature ay lumitaw kaagad pagkatapos mai-publish ang GR. L. Flamm, isang Austrian physicist, na noong 1916 ay nagsabi na ang spatial geometry ay maaaring umiral sa anyo ng isang uri ng butas na nag-uugnay sa dalawang mundo. Ang mathematician na sina N. Rosen at A. Einstein noong 1935 ay napansin na ang pinakasimpleng solusyon ng mga equation sa balangkas ng pangkalahatang relativity, na naglalarawan sa mga nakahiwalay na electrically charged o neutral na mga mapagkukunan na lumilikha, ay may spatial na istraktura ng isang "tulay". Ibig sabihin, pinag-uugnay nila ang dalawang uniberso, dalawang halos patag at magkaparehong space-time.

Nang maglaon, ang mga spatial na istrukturang ito ay nakilala bilang "wormhole", na medyo maluwag na pagsasalin ng salitang Ingles na wormhole. Ang mas malapit na pagsasalin nito ay "wormhole" (sa espasyo). Rosen at Einstein ay hindi kahit na ibinukod ang posibilidad ng paggamit ng mga "tulay" upang ilarawan elementarya particle sa kanilang tulong. Sa katunayan, sa kasong ito ang particle ay isang purong spatial formation. Samakatuwid, hindi na kailangang partikular na i-modelo ang pinagmulan ng singil o masa. At ang isang malayong panlabas na tagamasid, kung ang wormhole ay may mga mikroskopikong sukat, nakikita lamang ang isang puntong pinagmulan na may singil at masa habang nasa isa sa mga puwang na ito.

Mga tulay na Einstein-Rosen

Sa isang banda, ang mga de-koryenteng linya ng puwersa ay pumapasok sa butas, at sa kabilang banda ay lumabas sila, nang hindi nagtatapos o nagsisimula kahit saan. Sinabi ni J. Wheeler, isang Amerikanong physicist, sa pagkakataong ito na ang "charge without charge" at "mass without mass" ay nakukuha. Sa kasong ito, hindi kinakailangan na isaalang-alang na ang tulay ay nagsisilbing kumonekta sa dalawang magkaibang uniberso. Hindi gaanong angkop ang pagpapalagay na ang parehong "mga bibig" ng isang wormhole ay lumalabas sa parehong uniberso, ngunit sa iba't ibang oras at sa iba't ibang mga punto dito. Ito ay lumiliko ang isang bagay na kahawig ng isang guwang na "hawakan", kung ito ay natahi sa isang halos patag na pamilyar na mundo. Ang mga linya ng puwersa ay pumapasok sa bibig, na maaaring maunawaan bilang isang negatibong singil (sabihin nating isang elektron). Ang bibig kung saan sila lumabas ay may positibong singil (positron). Ang masa naman, pareho sila sa magkabilang panig.

Mga kondisyon para sa pagbuo ng "tulay" Einstein-Rosen

Ang larawang ito, para sa lahat ng pagiging kaakit-akit nito, ay hindi naging laganap sa elementarya na pisika ng particle, kung saan mayroong maraming mga kadahilanan. Hindi madaling i-attribute ang quantum properties sa Einstein-Rosen "bridges", na kailangang-kailangan sa microworld. Ang ganitong "tulay" ay hindi nabuo sa lahat para sa mga kilalang halaga ng mga singil at masa ng mga particle (proton o electron). Ang "electrical" na solusyon sa halip ay hinuhulaan ang isang "hubad" na singularity, iyon ay, isang punto kung saan ang electric field at ang curvature ng espasyo ay nagiging walang katapusan. Sa ganitong mga punto, ang konsepto ng space-time, kahit na sa kaso ng curvature, ay nawawala ang kahulugan nito, dahil imposibleng malutas ang mga equation na may walang katapusang bilang ng mga termino.

Kailan hindi gumagana ang OTO?

Sa sarili nito, tiyak na sinasabi ng GR kung kailan ito huminto sa pagtatrabaho. Sa leeg, sa makitid na lugar ng "tulay", mayroong isang paglabag sa kinis ng koneksyon. At dapat sabihin na ito ay sa halip nontrivial. Mula sa posisyon ng isang malayong tagamasid, humihinto ang oras sa leeg na ito. Ang inisip nina Rosen at Einstein na ang lalamunan ay tinukoy na ngayon bilang ang kaganapang abot-tanaw ng isang black hole (sisingilin man o neutral). Ang mga sinag o mga particle mula sa iba't ibang panig ng "tulay" ay nahuhulog sa iba't ibang "mga seksyon" ng abot-tanaw. At sa pagitan ng kaliwa at kanang bahagi nito, medyo nagsasalita, mayroong isang non-static na lugar. Upang madaanan ang lugar, imposibleng hindi ito madaig.

Kawalan ng kakayahan na dumaan sa isang black hole

Ang isang spacecraft na papalapit sa abot-tanaw ng isang medyo malaking black hole ay tila nagyeyelo magpakailanman. Paunti-unti, ang mga signal mula dito ay umaabot ... Sa kabaligtaran, ang abot-tanaw ayon sa orasan ng barko ay naabot sa isang may hangganang oras. Kapag ang isang barko (isang sinag ng liwanag o isang butil) ay dumaan dito, ito ay malapit nang tumakbo sa isang singularity. Ito ay kung saan ang curvature ay nagiging walang hanggan. Sa singularidad (papunta pa rin dito), hindi maiiwasang mapunit at madurog ang pinahaba na katawan. Ito ang katotohanan ng black hole.

Karagdagang pananaliksik

Noong 1916-17. Nakuha ang mga solusyon sa Reisner-Nordström at Schwarzschild. Inilalarawan nila ang simetriko na sisingilin ng kuryente at neutral na mga black hole nang pabilog. Gayunpaman, ganap na naunawaan ng mga physicist ang kumplikadong geometry ng mga puwang na ito lamang sa pagpasok ng 1950s at 60s. Noon si D. A. Wheeler, na kilala sa kanyang trabaho sa teorya ng gravity at nuclear physics, ay iminungkahi ang mga terminong "wormhole" at "black hole". Napag-alaman na sa mga puwang ng Reisner-Nordström at Schwarzschild mayroong talagang mga wormhole sa kalawakan. Ang mga ito ay ganap na hindi nakikita ng isang malayong tagamasid, tulad ng mga black hole. At, tulad nila, ang mga wormhole sa kalawakan ay walang hanggan. Ngunit kung ang manlalakbay ay tumagos sa kabila ng abot-tanaw, sila ay bumagsak nang napakabilis na kahit isang sinag ng liwanag o isang napakalaking butil, lalo na ang isang barko, ay hindi makakalipad sa kanila. Upang lumipad sa ibang bibig, na lampasan ang singularity, kailangan mong gumalaw nang mas mabilis kaysa sa liwanag. Sa kasalukuyan, naniniwala ang mga physicist na ang mga supernova velocities ng enerhiya at bagay ay sa panimula imposible.

Schwarzschild at Reisner-Nordstrom

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 mo lang piliin ang uri ng sukatan na kailangan mo. 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. Sa iba't ibang mga punto, ang oras ay maaaring pumunta sa ibang bilis, ngunit hindi ito dapat huminto o bumilis nang walang katiyakan.

Dalawang direksyon ng pananaliksik sa wormhole

Ang kalikasan ay naglagay ng hadlang sa paraan ng paglitaw ng mga wormhole. Gayunpaman, ang isang tao ay inayos sa paraang kung may balakid, palaging may mga nagnanais na malampasan ito. At ang mga siyentipiko ay walang pagbubukod. Ang mga gawa ng mga theorist na nakikibahagi sa pag-aaral ng mga wormhole ay maaaring kondisyon na nahahati sa dalawang lugar na umakma sa bawat isa. Ang una ay tumatalakay sa pagsasaalang-alang ng kanilang mga kahihinatnan, sa pag-aakala nang maaga na ang mga wormhole ay umiiral. Sinusubukan ng mga kinatawan ng pangalawang direksyon na maunawaan mula sa kung ano at kung paano sila maaaring lumitaw, kung anong mga kondisyon ang kinakailangan para sa kanilang paglitaw. Mayroong higit pang mga gawa sa direksyong ito kaysa sa una at, marahil, mas kawili-wili ang mga ito. Kasama sa lugar na ito ang paghahanap para sa mga modelo ng mga wormhole, pati na rin ang pag-aaral ng kanilang mga katangian.

Mga nakamit ng Russian physicist

Tulad ng nangyari, ang mga katangian ng bagay, na siyang materyal para sa pagtatayo ng mga wormhole, ay maaaring maisakatuparan dahil sa polariseysyon ng vacuum ng mga quantum field. Ang mga pisikong Ruso na sina Sergei Sushkov at Arkady Popov, kasama ang Espanyol na mananaliksik na si David Hochberg, at Sergei Krasnikov kamakailan ay dumating sa konklusyong ito. Ang vacuum sa kasong ito ay hindi isang walang laman. Ito ay isang quantum state na nailalarawan sa pinakamababang enerhiya, iyon ay, isang larangan kung saan walang mga tunay na particle. Sa larangang ito, ang mga pares ng "virtual" na mga particle ay patuloy na lumilitaw, nawawala bago sila napansin ng mga aparato, ngunit iniiwan ang kanilang marka sa anyo ng isang tensor ng enerhiya, iyon ay, isang salpok na nailalarawan sa pamamagitan ng hindi pangkaraniwang mga katangian. Sa kabila ng katotohanan na ang mga katangian ng kabuuan ng bagay ay higit sa lahat ay ipinakita sa microcosm, ang mga wormhole na nabuo sa kanila, sa ilalim ng ilang mga kundisyon, ay maaaring umabot sa mga makabuluhang sukat. Ang isa sa mga artikulo ni Krasnikov, sa pamamagitan ng paraan, ay tinatawag na "The Threat of Wormholes."

Isang tanong ng pilosopiya

Kung ang mga wormhole ay itatayo o natuklasan, ang larangan ng pilosopiya na may kinalaman sa interpretasyon ng agham ay haharap sa mga bagong hamon, at, dapat sabihin, napakahirap. Para sa lahat ng tila walang katotohanan ng mga pag-ikot ng oras at ang mahihirap na problema ng pananahilan, ang lugar na ito ng agham ay malamang na malalaman ito balang araw. Kung paanong ang mga problema ng quantum mechanics at ang nilikhang Cosmos, ang espasyo at oras ay hinarap sa kanilang panahon - lahat ng mga tanong na ito ay may mga interesadong tao sa lahat ng edad at, tila, ay palaging magiging interesado sa atin. Halos imposible na makilala sila nang lubusan. Ang paggalugad sa kalawakan ay malamang na hindi makumpleto.

Butas ng nunal. Ano ang isang "Wormhole"?

Ang hypothetical na "Wormhole", na tinatawag ding "molehole" 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 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 may kondisyon na 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 ng 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 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.

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.

Gayunpaman, naniniwala ang teoretikal na agham na kung ang mga wormhole ay naglalaman ng sapat na 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, 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.

Ayon sa teorya ng relativity, walang maaaring maglakbay nang mas mabilis kaysa sa liwanag. Nangangahulugan ito na walang makakalabas sa gravitational field na ito sa pamamagitan ng pagpasok dito. 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 ang stellar-mass black hole ang 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, ang grabidad na atraksyon nito ay napakalakas 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

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 kaysa sa magnetic field ng Earth. 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 nagpaputok sa iba't ibang bilis, depende sa laki at masa ng 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 teorya ng relativity sa matematika ay nagpapatunay sa 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.

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 ginagalugad ng mga siyentipiko ang mga konsepto at pamamaraan para sa mabilis na paglalakbay sa kalawakan, at baka isang araw ay makakabuo ang agham 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 mga wormhole ayon sa teorya ng pangkalahatang relativity ni Einstein, ang mga kakaibang paglalakbay ay malamang na manatili sa larangan ng science fiction, sabi ng kilalang astrophysicist na si Kip Thorne ng California Institute of Technology sa Pasadena, na nagsilbi bilang isang tagapayo 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. "Ngunit may napakalakas na mga indikasyon 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. Ang negatibong enerhiya ay nilikha sa laboratoryo gamit ang mga quantum effect: ang isang rehiyon ng espasyo ay tumatanggap ng enerhiya ng isa pang rehiyon, kung saan ang isang kakulangan ay nabubuo.

"Kaya ito ay theoretically posible," sabi niya. "Ngunit hindi tayo kailanman makakakuha ng sapat na negatibong enerhiya upang 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.

Iyan mismo ang nangyari sa "Interstellar": Ang mga mahiwagang nilalang ay nagtayo ng isang 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 magsimula sa paghahanap ng isang bagong tahanan para sa sangkatauhan na umiral sa Daigdig. nanganganib ng isang pandaigdigang crop failure.

Ang mga interesadong matuto nang higit pa tungkol sa agham sa Interstellar, na tumatalakay sa paghina ng gravitational at naglalarawan ng ilang dayuhang planeta na nag-oorbit sa isang malapit na espasyo, ay dapat basahin ang bagong libro ni Thorne, na walang alinlangan na pinamagatang The Science of 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. Ang mga solusyon tulad ng mga wormhole ay lumitaw sa iba't ibang paraan, bagaman ito ay napakalayo pa rin mula sa kumpletong pag-aaral ng isyu.

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. Ang isang klasikong halimbawa ng isang hindi madaanang molehill ay nasa, ngunit ang isang nadaraanan ay.

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 interstellar na paglalakbay, at dahil dito, ang mga wormhole ay madalas na matatagpuan sa.

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

Sa kasamaang palad, ang praktikal na paggamit ng "wormhole" upang maabot ang mga malalayong bagay sa kalawakan ay hindi pa tinatalakay. 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 na. 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, lumitaw ang mga ideya sa ibang pagkakataon na maaaring umiral ang ilang interdimensional tunnel sa loob ng mahabang panahon - sa kondisyon na ang mga ito 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 sila ay natagos ng isang electric field; bukod pa rito, ang mga singil sa kuryente mismo ay, sa katunayan, ang mga bibig ng mga 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 mga Russian theorists na sina Sergei Krasnikov mula sa Pulkovo Observatory at Sergei 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 polariseysyon 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.

Isang grupo ng mga physicist mula sa Germany at Greece, sa ilalim ng pangkalahatang pangangasiwa ni Burkhard Clayhaus, ay nagpakita ng panimulang bagong pananaw 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 nila, ang mga wormhole, ay kilala sa bawat fan 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 sa napakaikling 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, umiiral ang mga ito sa napakaikling panahon, sa ika-isang milyong 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 nito kinukumpirma). 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 ito ay lumabas na ang gayong tunel ay posible sa prinsipyo, kung gayon ang paglalakbay dito sa malalayong mundo ay magiging isang napaka-simpleng bagay (siyempre, sa kondisyon na ang wormhole ay matatagpuan hindi malayo. mula 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 natin ng ilang di-tuwirang mga palatandaan ng 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 oras 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, ang 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 aabutin ng sampu o kahit na daan-daang light years, dahil ang labasan mula sa wormhole, na naa-access sa isang malaking katawan, ay magiging napakalayo 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 lumampas sa event horizon ay agad na humihinto sa paglabas ng X-ray, habang ang gas na nahulog sa isang 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 isipin 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 isang larawan para sa sampu o daan-daang light years, 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 mga physicist ng Greek at German, bagaman puro teoretikal, ay napakahalaga para sa mga astronomo. Sa unang pagkakataon, isinasaayos niya ang lahat ng posibleng senyales ng mga wormhole na maaaring maobserbahan. 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 ...

- Sergey Vladilenovich, ano ang wormhole?

Walang mahigpit na kahulugan. Ang ganitong mga kahulugan ay kinakailangan kapag pinatutunayan mo ang ilang mga theorems, at halos walang mga mahigpit na theorems, samakatuwid, ang mga ito ay higit sa lahat ay limitado sa mga makasagisag na konsepto, mga larawan. Isipin na kumuha kami ng isang bola mula sa aming tatlong-dimensional na espasyo sa isang silid at kinuha ang eksaktong parehong bola sa isa pang silid, at idinikit ang mga nagresultang hangganan ng mga butas na ito. Kaya, kapag sa isang silid kami ay pumasok sa dating bola na ito na naging isang butas, kami ay lumabas sa isa pang silid - mula sa isang butas na nabuo sa lugar ng isa pang bola. Kung ang ating espasyo ay hindi three-dimensional, ngunit two-dimensional, ito ay magmumukhang isang piraso ng papel na may panulat na nakadikit dito. Ang isang three-dimensional na analog at ang pag-unlad nito sa oras ay tinatawag na wormhole.

Paano karaniwang pinag-aaralan ang mga wormhole?

Ito ay isang purong teoretikal na aktibidad. Wala pang nakakita ng mga wormhole, at, sa pangkalahatan, wala pang katiyakan na mayroon pa nga ang mga ito. Ang mga wormhole ay nagsimulang pag-aralan, simula sa tanong: mayroon bang anumang mga mekanismo sa kalikasan na magagarantiya sa atin na ang gayong mga butas ay hindi maaaring umiral sa kalikasan? Ang mga mekanismong ito ay hindi natagpuan, kaya maaari itong ipagpalagay na ang mga wormhole ay isang tunay na kababalaghan.

- Posible ba, sa prinsipyo, na makakita ng wormhole?

Syempre. Kung ang isang tao ay biglang gumapang sa isang naka-lock na silid, kung gayon ikaw ay nagmamasid sa isang wormhole. Ang mga wormhole bilang isang bagay ng pag-aaral ay naimbento at itinaguyod ng American theoretical physicist na si John Wheeler, na, sa kanilang tulong, ay gustong ipaliwanag, hindi hihigit o mas kaunti, ang mga singil sa kuryente. Ipaliwanag natin. Ang paglalarawan ng isang libreng electric field mula sa punto ng view ng teoretikal na pisika ay hindi isang napakahirap na gawain. Ngunit upang ilarawan ang electric charge mula sa parehong punto ng view ay napakahirap. Ang electric charge ay lumilitaw sa ganitong kahulugan bilang isang napaka misteryosong bagay: isang uri ng sangkap, na hiwalay sa larangan, na hindi kilalang pinanggalingan, at hindi malinaw kung paano haharapin ito sa klasikal na pisika. Ang ideya ni Wheeler ay ang mga sumusunod. Sabihin nating mayroon tayong microscopic wormhole, na puno ng mga linya ng puwersa - mula sa isang dulo ang mga linyang ito ay pumapasok dito, at mula sa kabilang dulo ay lumalabas sila. Ang isang tagamasid sa labas na hindi nakakaalam na ang dalawang dulo na ito ay konektado sa pamamagitan ng mga linya ng puwersa ay mapapansin ang isang bagay bilang isang simpleng globo sa kalawakan, susuriin ang patlang sa paligid nito, at ito ay magiging parang field ng isang point charge. Tila lamang sa nagmamasid na ito ay isang uri ng misteryosong sangkap na may singil, atbp., at lahat ay dahil hindi niya alam na sa katunayan ito ay isang wormhole. Siyempre, ito ay isang napaka-eleganteng ideya, at marami ang sumubok na bumuo nito, ngunit hindi gumawa ng maraming pag-unlad, dahil ang mga electron ay, pagkatapos ng lahat, mga bagay na quantum, at walang sinuman, siyempre, ang nakakaalam kung paano ilarawan ang mga wormhole sa antas ng quantum . Ngunit kung ipagpalagay natin na ang hypothesis ay tama, kung gayon ang mga wormhole ay higit pa sa isang pang-araw-araw na pangyayari, ang lahat ng bagay na may kaugnayan sa koryente ay sa huli ay nakatali sa kanila.

Ang exotic matter ay isang klasikal na konsepto ng pisika na naglalarawan ng anumang (karaniwan ay hypothetical) na bagay na lumalabag sa isa o higit pa sa mga klasikal na kondisyon, o hindi binubuo ng mga kilalang baryon. Ang mga naturang substance ay maaaring may mga katangian tulad ng negatibong density ng enerhiya o pagtataboy sa halip na maakit ng gravity. Ang kakaibang bagay ay ginagamit sa ilang mga teorya, halimbawa, sa teorya ng istraktura ng mga wormhole. Ang pinakatanyag na kinatawan ng kakaibang bagay ay ang vacuum sa isang rehiyon na may negatibong presyon na ginawa ng epekto ng Casimir.

- Ano ang mga wormhole?

Sa mga tuntunin ng teoretikal na paglalakbay, may mga madadaanan at hindi madaanan na mga wormhole. Hindi madaanan - ito ang mga kung saan ang daanan ay nawasak, at ito ay nangyayari nang napakabilis na walang bagay na may oras lamang upang pumunta mula sa isang dulo patungo sa isa pa. Siyempre, ang pangalawang uri ng mga wormhole, na madadaanan, ang pinakakawili-wiling pag-aralan. Mayroong kahit isang magandang teorya na nagsasabi na ang iniisip natin noon bilang napakalaking black hole sa mga sentro ng mga kalawakan ay talagang mga bibig ng mga wormhole. Ang teorya na ito ay halos hindi binuo at hindi natagpuan, siyempre, sa ngayon ay walang kumpirmasyon, ito ay umiiral, sa halip, bilang isang uri ng ideya. Ang kakanyahan nito ay na sa labas ng wormhole ay makikita mo lamang na sa gitna ng kalawakan ay mayroong isang tiyak na spherically simetriko na bagay, ngunit kung ano ito - isang wormhole o isang black hole - hindi mo masasabi, dahil nasa labas ka ng bagay na ito.

Sa katunayan, maaari silang makilala lamang sa pamamagitan ng isang parameter - masa. Kung ang masa ay lumalabas na negatibo, kung gayon ito ay malamang na isang wormhole, ngunit kung ang masa ay positibo, kung gayon ang karagdagang impormasyon ay kailangan dito, dahil ang isang itim na butas ay maaari ding maging isang wormhole. Ang negatibong masa sa pangkalahatan ay isa sa mga pangunahing sandali ng buong kuwento na may mga wormhole. Dahil para maging passable, ang isang wormhole ay dapat punan ng tinatawag na exotic substance, isang substance na ang energy density ay negatibo man lang sa mga lugar, sa ilang mga punto. Sa klasikal na antas, walang sinuman ang nakakita ng ganoong sangkap, ngunit alam nating sigurado na maaari itong, sa prinsipyo, umiral. Nairehistro na ang mga quantum effect na humahantong sa paglitaw ng naturang substance. Ito ay isang medyo kilalang phenomenon at tinatawag na Casimir effect. Ito ay opisyal na nakarehistro. At ito ay tiyak na konektado sa pagkakaroon ng negatibong density ng enerhiya, na lubhang kagila.

Ang epekto ng Casimir ay isang epekto na binubuo ng magkaparehong atraksyon ng pagsasagawa ng mga hindi sinisingil na katawan sa ilalim ng pagkilos ng mga pagbabago sa dami sa vacuum. Kadalasan, pinag-uusapan natin ang tungkol sa dalawang magkatulad na hindi naka-charge na mga ibabaw ng salamin na inilagay sa malapit na distansya, ngunit ang epekto ng Casimir ay umiiral din na may mas kumplikadong mga geometry. Ang sanhi ng epekto ay ang pagbabago-bago ng enerhiya ng pisikal na vacuum dahil sa patuloy na pagsilang at pagkawala ng mga virtual na particle sa loob nito. Ang epekto ay hinulaang ng Dutch physicist na si Hendrik Casimir noong 1948 at kalaunan ay nakumpirma sa pamamagitan ng eksperimento.

Sa pangkalahatan, sa quantum science, ang negatibong density ng enerhiya ay medyo karaniwang bagay, na nauugnay, halimbawa, sa pagsingaw ni Hawking. Kung mayroong ganoong density, maaari nating itanong ang sumusunod na tanong: gaano kalaki ang masa ng isang black hole (ang parameter ng gravitational field na nilikha nito)? Mayroong solusyon sa problemang ito na naaangkop sa mga black hole - iyon ay, mga bagay na may positibong masa, at mayroong solusyon na naaangkop sa negatibong masa. Kung mayroong sapat na kakaibang bagay sa wormhole, kung gayon ang panlabas na masa ng bagay na ito ay magiging negatibo. Samakatuwid, ang isa sa mga pangunahing uri ng "obserbasyon" ng mga wormhole ay ang pagsubaybay sa mga bagay na maaaring ipagpalagay na may negatibong masa. At kung makakita tayo ng ganoong bagay, kung gayon na may medyo mataas na antas ng posibilidad na posible na sabihin na ito ay isang wormhole.

Ang mga wormhole ay nahahati din sa intra-world at inter-world. Kung sisirain natin ang lagusan sa pagitan ng dalawang bibig ng pangalawang uri ng mga butas, makikita natin ang dalawang ganap na walang kaugnayang uniberso. Ang nasabing wormhole ay tinatawag na interworld. Ngunit kung gagawin natin ang parehong at makita na ang lahat ay maayos - nanatili tayo sa parehong Uniberso - kung gayon mayroon tayong intraworld wormhole. Ang dalawang uri ng wormhole na ito ay may maraming pagkakatulad, ngunit mayroon ding mahalagang pagkakaiba. Ang katotohanan ay ang isang intraworld wormhole, kung mayroon man, ay may posibilidad na maging isang time machine. Sa totoo lang, ito ay laban sa background ng pagpapalagay na ito na ang huling surge ng interes sa wormhole ay lumitaw.

Wormhole gaya ng naisip ng isang artista

Sa kaso ng isang intraworld wormhole, mayroong dalawang magkaibang paraan upang tumingin sa kapitbahay: direkta sa pamamagitan ng tunnel, o sa paikot-ikot na paraan. Kung sinimulan mong ilipat ang isang bibig ng wormhole na may kaugnayan sa isa pa, kung gayon, alinsunod sa kilalang kambal na kabalintunaan, ang pangalawang tao, na bumalik mula sa paglalakbay, ay mas bata kaysa sa natitira. At sa kabilang banda, kapag tumingin ka sa lagusan - pareho kayong nakaupo sa mga laboratoryo na hindi gumagalaw, sa iyong pananaw, walang nangyayari sa iyo, ang iyong mga orasan ay naka-synchronize. Kaya, mayroon kang teoretikal na posibilidad na sumisid sa tunnel na ito at makalabas sa isang sandali na, mula sa punto ng view ng isang panlabas na tagamasid, nauuna ang sandali kung kailan ka sumisid. Ang pagkaantala na dinala sa isang naaangkop na antas ay magbibigay ng posibilidad ng gayong paikot na paglalakbay sa espasyo-oras, kapag bumalik ka sa iyong orihinal na lugar ng pag-alis at nakipagkamay sa iyong nakaraang pagkakatawang-tao.

Ang kambal na kabalintunaan ay isang eksperimento sa pag-iisip na sumusubok na "patunayan" ang hindi pagkakapare-pareho ng espesyal na teorya ng relativity. Ayon sa SRT, mula sa punto ng view ng "nakatigil" na mga tagamasid, ang lahat ng mga proseso ng gumagalaw na mga bagay ay bumagal. Sa kabilang banda, idineklara ng prinsipyo ng relativity ang pagkakapantay-pantay ng mga inertial frames of reference. Batay dito, nabuo ang isang argumento na humahantong sa isang maliwanag na kontradiksyon. Para sa kalinawan, isinasaalang-alang ang kuwento ng dalawang kambal na kapatid. Ang isa sa kanila (isang manlalakbay) ay sumakay sa isang space flight, at ang pangalawa (isang homebody) ay nananatili sa Earth. Kadalasan, ang "kabalintunaan" ay binubuo ng mga sumusunod:

Mula sa pananaw ng homebody, ang gumagalaw na orasan ng manlalakbay ay may mabagal na oras ng pagtakbo, kaya kapag bumabalik, dapat itong nasa likod ng orasan ng homebody. Sa kabilang banda, ang Earth ay gumagalaw na may kaugnayan sa manlalakbay, kaya ang orasan ng homebody ay dapat na nasa likod. Sa katunayan, ang mga kapatid ay pantay, samakatuwid, pagkatapos bumalik, ang kanilang mga relo ay dapat magpakita ng parehong oras. Gayunpaman, ayon sa SRT, mahuhuli ang relo ng manlalakbay. Sa gayong paglabag sa maliwanag na simetrya ng magkakapatid, nakikita ang isang kontradiksyon.

Ano ang pangunahing pagkakaiba sa pagitan ng isang wormhole at isang black hole?

Una sa lahat, dapat sabihin na mayroong dalawang uri ng mga itim na butas - ang mga nabuo bilang isang resulta ng pagbagsak ng mga bituin, at ang mga orihinal na umiiral, ay lumitaw kasama ang paglitaw ng Uniberso mismo. Ito ay dalawang pangunahing magkakaibang uri ng mga black hole. Noong unang panahon, may isang "white hole", ngayon ay bihira na itong ginagamit. Ang isang puting butas ay ang parehong itim na butas, ngunit umuusbong pabalik sa panahon. Ang bagay ay lumilipad lamang sa isang black hole, ngunit hinding-hindi makakatakas mula doon. Mula sa isang puting butas, sa kabaligtaran, ang bagay ay lilipad lamang, ngunit imposibleng makapasok dito sa anumang paraan. Sa katunayan, ito ay isang napaka-natural na bagay, kung ating matatandaan na ang Pangkalahatang Teorya ng Relativity ay simetriko sa oras, na nangangahulugan na kung mayroong mga itim na butas, dapat na mayroong mga puti. Ang kanilang kabuuan ay isang wormhole.

Black hole sa representasyon ng artist

- Ano ang nalalaman tungkol sa panloob na istraktura ng mga wormhole?

Sa ngayon, ang mga modelo ay binuo lamang sa ganitong kahulugan. Sa isang banda, alam namin na ang hitsura ng kakaibang bagay na ito ay maaaring makita kahit na sa eksperimento, at mayroon pa ring maraming mga katanungan. Ang tanging modelo ng isang wormhole na kilala sa akin na higit o hindi gaanong pare-pareho sa realidad ay ang modelo ng isang wormhole sa simula (mula sa simula ng Universe). Dahil sa pagsingaw na ito, ang naturang butas ay nananatiling madadaanan sa loob ng mahabang panahon.

- Ano ba talaga ang ginagawa mo?

Ako ay nakikibahagi sa purong teoretikal na aktibidad, kung ano ang karaniwang tinatawag na sanhi ng istraktura ng espasyo-oras ay ang klasikal na Teorya ng Relativity, minsan semi-classical (ang quantum, tulad ng alam natin, ay hindi pa umiiral).

Sa klasikal na di-relativistic na teorya, ang isa ay maaaring makabuo ng medyo nakakumbinsi na ebidensya na ang paglalakbay sa oras ay hindi maaaring umiral, ngunit sa pangkalahatang relativity ay walang ganoong ebidensya. At si Einstein, noong siya ay nagbuo pa lamang ng kanyang teorya, ay alam ito. Iniisip niya kung may paraan ba para maalis ang posibilidad na iyon. Pagkatapos ay hindi niya nakayanan ang gawaing ito, tulad ng sinabi niya sa kalaunan. At kahit na lumikha si Einstein ng isang wika upang pag-aralan ang isyung ito, ang gawain ay nanatiling akademiko. Ang pagsulong ng interes dito ay naganap noong huling bahagi ng 1940s, nang iminungkahi ni Gödel ang isang modelong kosmolohikal na naglalaman ng mga saradong kurba. Ngunit dahil ang Gödel ay palaging nag-aalok ng isang bagay na kakaiba, ito ay ginagamot nang may interes, ngunit walang malubhang pang-agham na kahihinatnan. At pagkatapos, sa isang lugar sa pagtatapos ng huling siglo, salamat pangunahin sa science fiction - halimbawa, ang pelikulang "Contact" kay Jodie Foster - muling nabuhay ang interes sa paksa ng paglalakbay sa oras gamit ang mga wormhole. Ang may-akda ng nobela, kung saan nakasulat ang script ng pelikula, ay isang napaka sikat na astronomo, popularizer ng agham, si Carl Sagan. Sineseryoso niya ang bagay na iyon at tinanong niya ang kanyang kaibigan, isang napaka sikat na relativist, si Kip Thorne, upang makita kung ang lahat ng inilarawan sa pelikula ay posible mula sa punto ng view ng agham. At naglathala siya ng isang semi-tanyag na artikulo sa magazine para sa mga guro sa pisika ng Amerikano na "Wormholes bilang isang tool para sa pag-aaral ng General Theory of Relativity", kung saan isinasaalang-alang niya ang posibilidad ng paglalakbay sa oras sa pamamagitan ng mga wormhole. At dapat kong sabihin na sa oras na iyon ang ideya ng paglalakbay sa pamamagitan ng mga black hole ay popular sa science fiction. Ngunit naunawaan niya na ang isang itim na butas ay isang ganap na hindi madaanan na bagay - ang paglalakbay sa kanila ay imposible, kaya itinuturing niya ang mga wormhole bilang isang pagkakataon para sa paglalakbay sa oras. Kahit na ito ay kilala noon, ngunit sa ilang kadahilanan ay napagtanto ng mga tao ang kanyang mga konklusyon bilang isang ganap na sariwang ideya, at nagmadali upang siyasatin ito. Bukod dito, ang diin ay sa pag-aakalang hindi maaaring umiral ang isang time machine, ngunit nagpasya kaming alamin kung bakit. At medyo mabilis na dumating ang pagkaunawa na walang malinaw na pagtutol sa pagkakaroon ng naturang makina sa lahat. Simula noon, nagsimula ang mas malalaking pag-aaral, nagsimulang lumitaw ang mga teorya. Talaga, ginagawa ko na ito mula pa noon.

Ang Contact ay isang 1997 science fiction na pelikula. Sa direksyon ni Robert Zemeckis. Pangunahing balangkas: Inialay ni Ellie Arroway (Judy Foster) ang kanyang buong buhay sa agham, naging miyembro siya ng isang proyekto upang maghanap ng extraterrestrial intelligence. Ang lahat ng mga pagtatangka upang maghanap ng mga extraterrestrial na signal ay walang bunga, at ang hinaharap ng kanyang proyekto ay nasa panganib. Nawalan ng pag-asa si Ellie na makahanap ng suporta, ngunit hindi inaasahang nakatanggap ng tulong mula sa sira-sirang bilyonaryo na si Hadden. At narito ang resulta - kinuha ni Ellie ang signal. Ipinapakita ng signal decoding na naglalaman ito ng paglalarawan ng isang teknikal na device. Ang layunin nito ay hindi malinaw, ngunit ang isang lugar para sa isang tao ay binalak sa loob.

Pagkatapos buuin at ilunsad ang device, naglalakbay si Ellie sa wormhole system at dinadala, marahil sa isang planeta sa ibang star system. Pagkagising doon, sa dalampasigan, nakilala niya ang isang kinatawan ng isa pang sibilisasyon, na pinili ang imahe ng kanyang yumaong ama. Sa pagtingin sa paligid, napagtanto ng pangunahing tauhang babae na ang lugar na ito ay muling nilikha ng isang dayuhan na isip sa kanyang isip sa imahe ng isang guhit na kanyang iginuhit noong bata pa. Sinabi sa kanya ng dayuhan na pinapayagan ka ng device na ayusin ang isang sistema ng mga interstellar na komunikasyon, at ang Earth mula ngayon ay magiging miyembro ng komunidad ng mga sibilisasyon ng Uniberso.

Bumalik si Ellie sa Earth. Mula sa pananaw ng mga tagamasid sa labas, walang nangyari sa kanya pagkatapos ng paglulunsad ng pag-install, at ang kanyang katawan ay hindi umalis sa ating planeta. Natagpuan ni Ellie ang kanyang sarili sa isang kabalintunaan na sitwasyon. Bilang isang siyentipiko, mula sa punto ng view ng mahigpit na agham, hindi niya makumpirma ang kanyang mga salita sa anumang paraan. Lumilitaw din ang isa pang pangyayari: ang video camera na nakakabit kay Ellie sa paglalakbay ay walang naitala, ngunit ang tagal ng walang laman na pag-record ay hindi ilang segundo, ngunit 18 oras ...

Posible bang "gumawa" ng wormhole?

Tungkol lamang dito mayroong isang mahigpit na resultang pang-agham. Ito ay dahil sa ang katunayan na walang eksaktong mga resulta sa pag-aaral ng mga wormhole. Mayroong isang teorama na napatunayan nang napakahabang panahon, at ito ang sinasabi nito. Mayroong isang bagay tulad ng global hyperbolicity. Sa kasong ito, hindi mahalaga kung ano ang ibig sabihin nito, ngunit ang punto ay habang at dahil ang espasyo ay hyperbolic sa buong mundo, imposibleng lumikha ng isang wormhole - maaari itong umiral sa kalikasan, ngunit hindi ito gagana upang gawin ito. iyong sarili. Kung pinamamahalaan mong masira ang pandaigdigang hyperbolicity, marahil maaari kang lumikha ng isang wormhole. Ngunit ang katotohanan ay ang paglabag na ito sa kanyang sarili ay isang kakaibang bagay, kaya hindi gaanong naiintindihan at hindi gaanong naiintindihan, na ang side effect ng pagsilang ng isang wormhole ay medyo maliit na bagay kumpara sa mismong katotohanan na nagawa mong lumabag sa pandaigdigang hyperbolicity . Mayroong isang napaka-tanyag na bagay na nangyayari dito na tinatawag na "mahigpit na cosmic censorship na prinsipyo" na nagsasabing ang espasyo ay palaging hyperbolic sa buong mundo. Ngunit ito, sa prinsipyo, ay walang iba kundi isang pagnanais. Walang patunay na ang prinsipyong ito ay totoo, mayroon lamang ilang panloob na katiyakan, karaniwan sa maraming tao, na ang space-time ay dapat na hyperbolic sa buong mundo. Kung ito ay gayon, imposibleng lumikha ng isang wormhole - kailangan mong maghanap ng isang umiiral na. Samantala, ang matinding pag-aalinlangan tungkol sa katapatan ng prinsipyo ng cosmic censorship ay ipinahayag ng may-akda mismo - si Roger Penrose, ngunit iyon ay isa pang kuwento.

- Iyon ay, ang ilang malubhang gastos sa enerhiya ay kinakailangan upang lumikha ng isang wormhole?

Napakahirap magsabi ng isang bagay dito. Ang problema ay kapag ang iyong pandaigdigang hyperbolicity ay nilabag, ang predictability ay nilalabag din sa parehong oras - ito ay halos ang parehong bagay. Maaari mong kahit papaano ay geometrical na baguhin ang espasyo sa paligid mo, halimbawa, kumuha ng bag at ilagay ito sa ibang lugar. Ngunit may ilang mga limitasyon kung saan maaari mong gawin ito, lalo na ang limitasyon na ipinataw ng predictability. Halimbawa, minsan masasabi mo kung ano ang mangyayari sa loob ng 2 segundo, at kung minsan ay hindi mo magagawa. Ang gilid ng kung ano ang maaari o hindi mo mahulaan ay tiyak na nakasalalay sa pandaigdigang hyperbolicity. Kung ang iyong space-time ay hyperbolic sa buong mundo, maaari mong hulaan ang ebolusyon nito. Kung ipagpalagay natin na sa isang punto ay lumalabag ito sa pandaigdigang hyperbolicity, ang lahat ay nagiging napakasama sa predictability. Samakatuwid, ang isang kamangha-manghang bagay ay lumitaw, halimbawa, na dito at ngayon ang isang wormhole ay maaaring magkatotoo, kung saan ang isang leon ay tumalon. Ito ay magiging isang kakaibang kababalaghan, ngunit hindi ito lalabag sa anumang mga batas ng pisika. Sa kabilang banda, maaari kang gumastos ng maraming pagsisikap, pera at mga mapagkukunan upang mapadali ang prosesong ito. Ngunit ang resulta ay magiging pareho pa rin - sa parehong mga kaso, hindi mo alam kung ang isang wormhole ay lilitaw o hindi. Sa klasikal na pisika, wala tayong magagawa tungkol dito - kung gusto nito, lilitaw ito, kung ayaw nito, hindi ito lilitaw - ngunit ang quantum science ay hindi pa nagbibigay sa atin ng anumang mga pahiwatig sa bagay na ito.

Ang prinsipyo ng "cosmic censorship" ay binuo noong 1969 ni Roger Penrose sa sumusunod na matalinghagang anyo: "Ang kalikasan ay kinasusuklaman ang hubad na singularidad." Sinasabi nito na ang mga space-time singularities ay lumilitaw sa mga lugar na, tulad ng loob ng mga black hole, ay nakatago mula sa mga nagmamasid. Ang prinsipyong ito ay hindi pa napatunayan, at may mga dahilan upang pagdudahan ang ganap na kawastuhan nito (halimbawa, ang pagbagsak ng dust cloud na may malaking angular na momentum ay humahantong sa isang "hubad na singularity", ngunit hindi alam kung ang solusyon na ito ng Ang mga equation ng Einstein ay matatag na may paggalang sa mga maliliit na kaguluhan ng paunang data).

Ang pormulasyon ni Penrose (isang malakas na anyo ng cosmic censorship) ay nagmumungkahi na ang spacetime sa kabuuan ay hyperbolic sa buong mundo.

Nang maglaon, iminungkahi ni Stephen Hawking ang isa pang pormulasyon (isang mahinang anyo ng cosmic censorship), kung saan ang pandaigdigang hyperbolicity ng "hinaharap" na bahagi ng space-time ang ipinapalagay.