Летимо в іншу галактику? Фізики придумали, як створити кротову нору

15 вересня 2019, 07:43
Вы также можете прочесть этот материал на русском языке

Вчені з Каліфорнійського університету придумали, як теоретично можна прокласти шлях через кротову нору. Для цього треба чорні діри з протилежним електричним зарядом і космічні струни.

Кротова нора або червоточина — це один з найбажаніших об'єктів для вчених-астрофізиків, який може не тільки перемістити людину на величезні космічні відстані, але і довести, що всі припущення з приводу чорних дір та їх фантастичних властивостей є правдою.

Відео дня

Довгий час кротові нори залишаються в центрі творів письменників-фантастів і режисерів науково-фантастичних фільмів. Якби не дослідження і припущення вчених з приводу цих незвичайних об'єктів — Стенлі Кубрик не зняв би свою Космічну одіссею, Джонатан Нолан не написав би сценарій до Інтерстеллару, а у Моргана Фрімена не було б своєї передачі на телеканалі Discovery.

Що таке Кротова нора?

Червоточинами називають гіпотетичні об'єкти, які з'єднують дві точки простору-часу і викривляють його, формуючи свого роду тунель. У теорії, все, що потрапляє до кротової нори може зробити гіперпросторовий стрибок і подолати величезні відстані (наприклад, за лічені миті перенестися в іншу галактику).

В енциклопедії Британіка йдеться: «Кротова нора — це рішення рівнянь поля в загальній теорії відносності Альберта Ейнштейна, яке нагадує тунель між двома чорними дірами або іншими точками в просторі-часі. Такий тунель забезпечив би найкоротший шлях між його кінцевими точками».

У буквальному сенсі, червоточина дозволяє просвердлити простір, як зігнутий аркуш паперу, щоб не пересуватися по всій його поверхні, а пройти безпосередньо через отвір.

mirkosmosa.ru
Фото: mirkosmosa.ru

Вважається, що найбільш поширений варіант кротових нір — це тунель між двома чорними дірами. Але, проблема в тому, що чорні діри оточені радіацією, космічним пилом та газами, які можуть дестабілізувати крихкі червоточини. І це не кажучи вже про сингулярність чорних дір, яка, знову ж за припущенням вчених, буквально сплющує і поглинає усі об'єкти в ній, впливаючи сильним гравітаційним полем та надзвичайно високими температурами при незворотному прискоренні.

Тому, однією з умов існування кротових нір є так звана екзотична матерія, — це речовина має негативну щільність енергії і потенційно може стабілізувати об'єкти, які потрапляють до кротової нори від надмірних перевантажень і руйнівного прискорення.

Досі невідомо, що може виступити в ролі екзотичної матерії, і чи існує вона взагалі. Хоча, нещодавно вчені з Каліфорнійського університету в Санта-Барбарі опублікували дослідження, в якому запропонували, як можна створити кротову нору.

Інструкція зі створення червоточини

Фізики Зікао Фу, Бріанна Градо-Уайт і Дональд Марольф припустили, що для протидії руйнівному ефекту чорних дір та нестабільності кротових нір потрібно використовувати чорні діри з протилежним електричним зарядом. Ще на початку минулого століття німецький інженер Ганс Рейсснер і фінський фізик-теоретик Гуннар Нордстрьом в теорії довели існування таких об'єктів за допомогою математичних розрахунків.

Чорні діри з протилежним електричним зарядом дозволять не тільки увійти в червоточину, але і вибратися з неї, оскільки простір всередині такої кротової нори буде сповільнюватися і в буквальному сенсі крутитися назад, виштовхуючи звідти об'єкти.

quora.com
Фото: quora.com

Проте, питання нестабільності залишається актуальним навіть для чорних дір з протилежним електричним зарядом: будь-який об'єкт, який потрапить в тунель між такими чорними дірами, може легко порушити крихкий зв’язок між ними і перетворити їх назад в одну чорну діру з нейтральним зарядом, залишившись там назавжди.

Тут і вступає в силу вищезгадана екзотична матерія.

Для стабільного існування кротові нори між двома чорними дірами з протилежним електричним зарядом вчені з Каліфорнії запропонували використовувати так звані космічні струни. Цей гіпотетичний об'єкт має діаметр найменшої частинки (приблизно діаметр протона), але може розтягуватись на неймовірні космічні відстані у десятки парсек (один парсек = 3,26 світлових років або 30,8 трлн км).

Це відбувається через неймовірну щільність таких струн, навіть кілька міліметрів яких можуть важити мільйони тонн.

Поки дослідники не змогли довести існування космічних струн і ми не знаємо, чи є вони взагалі де-небудь у Всесвіті. Але раз ми вже говоримо про створення кротові нори, і в теорії ці струни можуть існувати — чому б не скористатися ними?

nationalgeographic.com
Фото: nationalgeographic.com

Зікао Фу, Бріанна Градо-Уайт і Дональд Марольф пропонують використовувати здатність космічних струн розтягуватися на величезні відстані і запустити їх крізь нашу червоточину з протилежно заряджених чорних дір. На думку вчених це повинно не тільки запобігти тому, щоб чорні діри з'єднались одна з одною, але і стабілізувати тунель між ними, діючи як негативна маса, яка буде гасити усі вібрації.

По суті, космічні струни є головним елементом в створенні червоточини і виступають в ролі шосе, яке проходить через звичайний простір, заходить в одну чорну діру і виходить з іншої, прокладаючи шлях для гіперпросторового стрибка.

І куди ми залетимо?

Попри дослідження і розрахунки американських фізиків, навіть якщо їм вдасться створити стабільну кротову нору в реальності - це не означає, що такий портал обов’язково з'єднає дві точки простору-часу і сформує найкоротший шлях між ними.

Як уже писало НВ, пару місяців тому вчені з Гарвардського університету припустили, що кротові нори можуть заплутувати і збільшувати відстані між двома точками у космосі.

quantamagazine.org
Фото: quantamagazine.org

Професор фізики Даніель Яфферіс взяв за основу теорію, в якій не існує екзотичної матерії, і кінцеві точки кротові нори з'єднані одна з одною безпосередньо. Відповідно до теорії моста Ейнштейна — Розена або непрохідної діри, кротова нора формує заплутаність елементарних частинок, навіть якщо вони розташовані на відстані у мільярди світлових років один від одного.

Грунтуючись на цьому, Яфферіс припустив, що елементарні світлові частинки — фотони — також можуть проходити крізь кротові нори. Провівши теоретичні експерименти зі своїми напарниками Пінгом Гао і Ароном Уоллом з Гарвардського і Стенфордського університетів, вчені зробили висновок, що проходження крізь кротові нори може бути зовсім не найкоротшим шляхом для подолання величезних відстаней у Всесвіті.

«Проходження кротячих нір займає більше часу, ніж прямий рух, тому вони не дуже корисні для космічних подорожей», — каже Даніель Яфферіс. Згідно з результатами роботи фізиків, фактична відстань між двома чорними дірами у космічному просторі є меншою, ніж відстань між ними у кротовій норі.

«Це дає причинно-наслідковий аналіз областей, які в іншому випадку були б поза полем видимості. Це вікно до досвіду спостерігача всередині простору-часу, яке доступне ззовні. Я думаю, що це навчить нас глибоким речам про відповідність вимірювань та гравітації, квантової гравітації і навіть, можливо, про новий спосіб формулювання квантової механіки», — пояснює професор з Гарварду.

poster
Підписатись на щоденну email-розсилку
матеріалів розділу Техно
Розсилка про те як технології змінють світ
Щопонеділка

Приєднуйтесь до нас у соцмережах Facebook, Telegram та Instagram.

Показати ще новини
Радіо НВ
X