Textul lucrării este postat fără imagini și formule.
Versiunea completa munca este disponibilă în fila „Fișiere de lucru” în format PDF

Introducere

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

În timp ce selectam material pentru proiectul de cercetare și dezvoltare pe tema „Găuri negre”, am dat peste conceptul de „găuri de vierme”. Acest subiect ne-a interesat și am făcut o comparație între ei.

Scopul lucrării: Analiza comparativă a găurilor negre și a găurilor de vierme.

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

2. Faceți o analiză detaliată a informațiilor primite;

3. Comparați găurile negre și găurile de vierme;

4. Creați un film educațional pentru elevi.

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

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

Subiect de studiu: versiuni despre existența găurilor de vierme.

Metode: studiul literaturii; utilizarea resurselor de internet.

Semnificație practică Această lucrare este de a folosi materialul colectat în scopuri educaționale în lecțiile de fizică și în activitățile extrașcolare la această materie.

Lucrarea prezentată a folosit materiale din articole științifice, periodice și resurse de pe Internet.

Capitolul 1. Context istoric

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

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

Pentru o lungă perioadă de timp această lucrare nu a trezit prea mult interes în rândul astrofizicienilor. Dar în anii 90 ai secolului XX, interesul pentru astfel de obiecte a început să revină. În primul rând, revenirea interesului a fost asociată cu descoperirea energiei întunecate în cosmologie.

Termenul în limba engleză care a fost adoptat pentru „găuri de vierme” încă din anii 90 a devenit „găură de vierme”, dar astrofizicienii americani Mizner și Wheeler au fost primii care au propus acest termen încă din 1957. „gaura de vierme” este tradus în rusă ca „gaura de vierme”. Mulți astrofizicieni vorbitori de limbă rusă nu le-a plăcut acest termen, iar în 2004 s-a decis să se organizeze un vot asupra diferiților termeni propuși pentru astfel de obiecte. Printre termenii sugerați au fost: „găură de vierme”, „găură de vierme”, „găură de vierme”, „pod”, „găură de vierme”, „tunel” etc. La vot au participat astrofizicieni vorbitori de limbă rusă care au publicații științifice pe această temă. În urma acestui vot, termenul „găură de vierme” a câștigat.

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

Capitolul 2. Gaură de vierme și gaură neagră

2.1. Mole Hole

O gaură de vierme este o presupusă caracteristică a spațiului-timp, care în fiecare moment al timpului este un „tunel” în spațiu.

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

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

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

Găurile de vierme prin care lumina și alte materii pot trece în ambele direcții se numesc găuri de vierme traversabile. Există și găuri de vierme impracticabile. Acestea sunt obiecte care în exterior (la fiecare dintre intrări) sunt ca o gaură neagră, dar în interiorul unei astfel de gauri negre nu există singularitate (singularitatea în fizică este densitatea infinită a materiei, care sfâșie și distruge orice altă materie care cade în ea). ). Mai mult, proprietatea singularității este obligatorie pentru găurile negre obișnuite. Iar gaura neagră în sine este determinată de prezența unei suprafețe (sfere), de sub care nici măcar lumina nu poate scăpa. Această suprafață este numită orizontul găurii negre (sau orizontul evenimentelor).

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

Caracteristicile găurilor de vierme sunt următoarele caracteristici:

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

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

Conceptele de timp și distanță în spațiu-timp curbat încetează să mai existe valori absolute, adică așa cum am fost întotdeauna obișnuiți în mod subconștient să le considerăm.

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

2.2. Gaură neagră

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

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

Există patru scenarii pentru formarea găurilor negre:

doua realiste:

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

prăbușirea părții centrale a galaxiei sau a gazului protogalactic;

si doua ipotetice:

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

apariția reacțiilor nucleare de înaltă energie.

Condițiile în care starea finală a evoluției stelare este o gaură neagră nu au fost studiate suficient de bine, deoarece acest lucru necesită cunoașterea comportamentului și stărilor materiei la densități extrem de mari care sunt inaccesibile studiului experimental.

Ciocnirea găurilor negre cu alte stele, precum și coliziunea stelelor neutronice, provocând formarea gaură neagră, duce la radiații gravitaționale puternice, care se așteaptă să fie detectabile în următorii ani cu ajutorul telescoapelor gravitaționale. În prezent, există rapoarte de observații de coliziuni în intervalul de raze X.

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

Cercetătorii privind găurile negre fac diferența între găurile negre primordiale și cele cuantice. Găurile negre primordiale au în prezent statutul de ipoteză. Dacă în momentele inițiale ale vieții Universului au existat suficiente abateri de la uniformitatea câmpului gravitațional și a densității materiei, atunci găurile negre s-ar putea forma din ele prin prăbușire. Mai mult, masa lor nu este limitată de jos, ca într-un colaps stelar - masa lor ar putea fi probabil destul de mică. Descoperirea găurilor negre primordiale prezintă un interes deosebit datorită posibilității de a studia fenomenul de evaporare a găurilor negre. Ca rezultat al reacțiilor nucleare, pot apărea găuri negre microscopice stabile, așa-numitele găuri negre cuantice. Pentru o descriere matematică a unor astfel de obiecte, este necesară o teorie cuantică a gravitației.

Concluzie

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

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

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

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

Lista surselor și literaturii utilizate

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

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

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

Zima, K. „Gaura de vierme” - coridorul timpului / K. Zima // Vesti.ru [Resursa electronică]. - Mod de acces // http://www.vesti.ru/doc.html?id=628114 (20.09.2017).

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

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

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

Lebedev, V. Omul într-o gaură de vierme (recenzie) / V. Lebedev // Lebăda. Almanah independent. [Resursă electronică]. - Mod de acces // http://lebed.com/2016/art6871.htm (30.09.2017).

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

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

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

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

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

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

- Serghei Vladilenovich, ce este o gaură de vierme?

Nu există o definiție foarte strictă. Astfel de definiții sunt necesare atunci când demonstrați unele teoreme, dar aproape că nu există teoreme stricte, deci sunt limitate în principal la concepte și imagini figurative. Imaginează-ți că am scos o minge din spațiul nostru tridimensional dintr-o cameră și am scos exact aceeași minge într-o altă cameră și am lipit granițele rezultate ale acestor găuri împreună. Astfel, când într-o cameră pășim în această fostă minge, devenită gaură, vom ieși într-o altă cameră - din gaura care s-a format în locul altei mingi. Dacă spațiul nostru nu ar fi tridimensional, ci bidimensional, ar arăta ca o foaie de hârtie de care este lipit un stilou. Analogul tridimensional și dezvoltarea lui în timp se numește gaură de vierme.

- Cum studiază găurile de vierme în general?

Aceasta este o activitate pur teoretică. Nimeni nu a văzut vreodată găuri de vierme și, în general, nu există nicio certitudine că ele chiar există. Au început să studieze găurile de vierme, pornind de la întrebarea: există mecanisme în natură care să ne garanteze că astfel de vizuini nu pot exista în natură? Aceste mecanisme nu au fost găsite, așa că putem presupune că găurile de vierme sunt un fenomen real.

- Este posibil, în principiu, să vezi o gaură de vierme?

Desigur. Dacă într-o cameră încuiată o persoană se târăște brusc de nicăieri, atunci observați o gaură de vierme. Găurile de vierme ca obiect de studiu au fost inventate și promovate de fizicianul teoretician american John Wheeler, care cu ajutorul lor a vrut să explice, nici mai mult, nici mai puțin, sarcinile electrice. Lasă-mă să explic. Descrierea unui câmp electric liber din punctul de vedere al fizicii teoretice nu este o sarcină foarte dificilă. Dar descrierea unei sarcini electrice din același punct de vedere este foarte dificilă. O sarcină electrică apare în acest sens ca un lucru foarte misterios: un fel de substanță, separată de câmp, de origine necunoscută, și nu este clar cum să o manipulăm în fizica clasică. Ideea lui Wheeler a fost următoarea. Să presupunem că avem o gaură de vierme microscopică, care este pătrunsă de linii de forță - aceste linii intră în ea la un capăt și ies din celălalt. Un observator din exterior care nu știe că aceste două capete sunt conectate prin linii de forță va percepe un astfel de obiect ca o simplă sferă în spațiu, va examina câmpul din jurul lui și va arăta ca câmpul unei sarcini punctuale. Numai observatorul va crede că acesta este un fel de substanță misterioasă care are o sarcină etc. și totul pentru că nu știe că de fapt este o gaură de vierme. Desigur, aceasta este o idee foarte elegantă și mulți au încercat să o dezvolte, dar nu au făcut prea multe progrese, deoarece electronii sunt, până la urmă, obiecte cuantice și, firește, nimeni nu știe cum să descrie găurile de vierme la nivelul cuantic. nivel. Dar dacă presupunem că ipoteza este adevărată, atunci găurile de vierme sunt mai mult decât un fenomen cotidian; tot ceea ce este legat de electricitate va depinde în cele din urmă de ele.

materie exotica - concept clasic fizică, care descrie orice substanță (de obicei ipotetică) care încalcă una sau mai multe condiții clasice sau nu constă din barioni cunoscuți. Astfel de substanțe pot avea calități precum densitatea de energie negativă sau pot fi respinse mai degrabă decât atrase din cauza gravitației. Materia exotică este folosită în unele teorii, de exemplu, în teoria despre structura găurilor de vierme. Cel mai cunoscut reprezentant materia exotică este un vid într-o regiune cu presiune negativă produsă de efectul Casimir.

- Ce tipuri de găuri de vierme există?

Din punct de vedere al călătoriilor teoretice, există găuri de vierme transitabile și impracticabile. De netrecut sunt cele prin care trecerea este distrusă, iar acest lucru se întâmplă atât de repede încât niciun obiect nu are pur și simplu timp să treacă de la un capăt la altul. Desigur, cel mai interesant de studiat este al doilea tip de găuri de vierme - cele transitabile. Există chiar și o teorie frumoasă care spune: ceea ce obișnuiam să credem ca fiind găuri negre supermasive în centrele galaxiilor sunt de fapt gurile găurilor de vierme. Această teorie este aproape nedezvoltată și, firește, nu a găsit încă nicio confirmare; ea există, mai degrabă, ca un fel de idee. Esența ei este că în afara găurii de vierme vezi doar că în centrul galaxiei există un anumit obiect simetric sferic, dar ce este - o gaură de vierme sau o gaură neagră - nu poți spune, deoarece ești în afara acestui obiect.

De fapt, ele pot fi distinse doar printr-un singur parametru - masa. Dacă masa se dovedește a fi negativă, atunci aceasta este probabil o gaură de vierme, dar dacă masa este pozitivă, atunci sunt necesare informații suplimentare, deoarece o gaură neagră se poate dovedi a fi și o gaură de vierme. Masa negativă în general este unul dintre momentele centrale ale întregii povești cu găuri de vierme. Pentru ca, pentru a fi transitabila, o gaura de vierme trebuie umpluta cu ceea ce se numeste o substanta exotica - o substanta in care, cel putin pe alocuri, pe alocuri, densitatea energetica este negativa. La nivel clasic, nimeni nu a văzut vreodată o asemenea substanță, dar știm sigur că în principiu poate exista. Au fost înregistrate efecte cuantice care duc la apariția unei astfel de substanțe. Acesta este un fenomen destul de cunoscut și se numește efectul Casimir. A fost înregistrată oficial. Și este legat tocmai de existența densității energetice negative, care este foarte inspiratoare.

Efectul Casimir este un efect constând în atracția reciprocă a corpurilor conducătoare neîncărcate sub influența fluctuațiilor cuantice în vid. Cel mai adesea vorbim de două suprafețe paralele neîncărcate de oglindă plasate la o distanță apropiată, dar efectul Casimir există și în geometrii mai complexe. Motivul efectului este fluctuațiile de energie în vidul fizic din cauza nașterii și dispariției constante a particulelor virtuale din acesta. Efectul a fost prezis de fizicianul olandez Hendrik Casimir în 1948 și ulterior confirmat experimental.

În general, în știința cuantică, densitatea energiei negative este un lucru destul de comun, care este asociat, de exemplu, cu evaporarea lui Hawking. Dacă există o astfel de densitate, putem pune următoarea întrebare: cât de mare este masa găurii negre (parametrul câmpului gravitațional pe care îl creează)? Există o soluție la această problemă care se aplică găurilor negre - adică obiectelor cu masă pozitivă și există o soluție care se aplică masei negative. Dacă există multă materie exotică în gaura de vierme, atunci masa acestui obiect în exterior va fi negativă. Prin urmare, unul dintre principalele tipuri de „observări” ale găurilor de vierme este urmărirea obiectelor despre care se poate presupune că au masă negativă. Și dacă găsim un astfel de obiect, atunci cu un grad destul de mare de probabilitate putem spune că aceasta este o gaură de vierme.

Găurile de vierme sunt, de asemenea, împărțite în intra-lume și inter-lume. Dacă distrugem tunelul dintre cele două guri ale celui de-al doilea tip de gaură, vom putea vedea două universuri complet neînrudite. O astfel de gaură de vierme se numește interlume. Dar dacă facem același lucru și vedem că totul este în regulă - rămânem în același Univers - atunci avem în fața noastră o gaură de vierme intra-lume. Aceste două tipuri de găuri de vierme au multe în comun, dar există și diferențe importante. Faptul este că o gaură de vierme din interiorul lumii, dacă există, tinde să se transforme într-o mașină a timpului. De fapt, pe fundalul acestei presupuneri a apărut cea mai recentă creștere a interesului pentru găurile de vierme.

Impresia artistică a unei găuri de vierme

©depositphotos.com

În cazul unei găuri de vierme din interiorul lumii, există două moduri diferite de a te uita la vecinul tău: direct prin tunel sau într-un sens rotund. Dacă începeți să mutați o gură a unei găuri de vierme față de cealaltă, atunci, în conformitate cu binecunoscutul paradox al gemenilor, a doua persoană, care se întoarce dintr-o călătorie, se va dovedi a fi mai tânără decât cea rămasă. Pe de altă parte, când privești prin tunel, amândoi stați în laboratoare nemișcate din punctul vostru de vedere, nu vi se întâmplă nimic, ceasurile voastre sunt sincronizate. Astfel, ai posibilitatea teoretică de a te scufunda în acest tunel și a ieși la iveală într-un moment care, din punctul de vedere al unui observator extern, precede momentul în care te-ai scufundat. O întârziere adusă la gradul corespunzător va da naștere la posibilitatea unei astfel de călătorii circulare prin spațiu-timp, atunci când vă întoarceți la locul inițial de plecare și strângeți mâna încarnării anterioare.

Paradoxul gemenilor este un experiment de gândire care încearcă să „demonstreze” inconsecvența teoriei speciale a relativității. Potrivit STR, din punctul de vedere al observatorilor „staționari”, toate procesele din obiectele în mișcare încetinesc. Pe de altă parte, principiul relativității declară egalitatea sistemelor de referință inerțiale. Pe aceasta se construiește un raționament care duce la o aparentă contradicție. Pentru claritate, este luată în considerare povestea a doi frați gemeni. Unul dintre ei (călătorul) pleacă într-un zbor spațial, iar al doilea (călător) rămâne pe Pământ. Cel mai adesea, „paradoxul” este formulat după cum urmează:

Din punctul de vedere al cartofii de canapea, ceasul călătorului în mișcare este în mișcare lentă, așa că atunci când se întoarce, trebuie să rămână în urma ceasului călătorului. Pe de altă parte, Pământul se mișca în raport cu călătorul, așa că ceasul cartofului de canapea trebuie să rămână în urmă. De fapt, frații au drepturi egale, prin urmare, după întoarcere, ceasurile lor ar trebui să arate aceeași oră. Totuși, potrivit SRT, ceasul călătorului va rămâne în urmă. În această încălcare a simetriei aparente a fraților se vede o contradicție.

- Care este diferența fundamentală dintre o gaură de vierme și o gaură neagră?

În primul rând, trebuie spus că există două tipuri de găuri negre - cele care s-au format ca urmare a prăbușirii stelelor și cele care au existat inițial, au apărut odată cu apariția Universului însuși. Aceste două sunt fundamentale tipuri diferite găuri negre. La un moment dat exista un astfel de concept ca „gaura albă”, dar acum este rar folosit. O gaură albă este aceeași gaură neagră, dar care evoluează înapoi în timp. Materia zboară într-o gaură neagră, dar nu poate scăpa niciodată de acolo. Dimpotrivă, materia zboară doar dintr-o gaură albă, dar nu este în niciun fel posibil să intri în ea. De fapt, acesta este un lucru foarte firesc dacă ne amintim că Teoria Generală a Relativității este simetrică în timp, ceea ce înseamnă că dacă există găuri negre, trebuie să existe și albe. Totalitatea lor reprezintă o gaură de vierme.

O gaură neagră așa cum a imaginat-o un artist

©VICTOR HABBICK VISIONS/SPL/Getty

- Ce se știe despre structura internă a găurilor de vierme?

Până acum, modelele în acest sens se construiesc doar. Pe de o parte, știm că aspectul acestei materii exotice poate fi descoperit chiar și experimental, dar încă mai rămân multe întrebări. Singurul model al unei găuri de vierme cunoscut de mine care este mai mult sau mai puțin în concordanță cu realitatea este modelul unei găuri de vierme care se evaporă inițial (de la originea Universului). Datorită acestei evaporări, o astfel de gaură rămâne transitabilă mult timp.

- La ce lucrezi mai exact?

Sunt angajat în activități pur teoretice, ceea ce se poate numi în general structura cauzală a spațiului-timp este Teoria relativității clasică, uneori semiclasică (teoria cuantică nu există încă, așa cum se știe).

În teoria clasică non-relativistă se poate veni cu dovezi destul de convingătoare că călătoria în timp nu poate exista, dar în relativitatea generală nu există astfel de dovezi. Și Einstein, când tocmai își dezvolta teoria, și-a dat seama de asta. Se întrebă dacă există vreo modalitate de a exclude această posibilitate. Apoi nu a reușit să facă față acestei sarcini, așa cum a spus el însuși mai târziu. Și deși Einstein a creat un limbaj pentru a studia această întrebare, sarcina a rămas academică. A existat o creștere a interesului față de ea la sfârșitul anilor 1940, când Gödel a propus un model cosmologic care conține astfel de curbe închise. Dar din moment ce Gödel a propus întotdeauna ceva exotic, acesta a fost tratat cu interes, dar fără consecințe științifice grave. Și apoi, undeva la sfârșitul secolului trecut, datorită în principal științifico-fantasției - de exemplu, filmul „Contact” cu Jodie Foster - interesul pentru tema călătoriei în timp folosind găurile de vierme a fost reînviat. Autorul romanului pe care este scris scenariul filmului este foarte faimosul astronom și popularizator al științei Carl Sagan. A luat problema foarte în serios și l-a rugat pe prietenul său, și el un relativist foarte faimos, Kip Thorne, să vadă dacă tot ceea ce este descris în film este posibil din punct de vedere științific. Și a publicat un articol semi-popular într-o revistă pentru profesorii americani de fizică, „Găurile de vierme ca instrument pentru studierea teoriei generale a relativității”, unde a luat în considerare posibilitatea călătoriei în timp prin găurile de vierme. Și trebuie să spun că la acea vreme ideea de a călători prin găurile negre era populară în science fiction. Dar a înțeles că o gaură neagră este un obiect absolut impracticabil - călătoria prin ele este imposibilă, așa că a considerat găurile de vierme o posibilitate de călătorie în timp. Deși acest lucru era cunoscut înainte, din anumite motive oamenii au perceput concluziile lui ca pe o idee complet proaspătă și s-au grăbit să o investigheze. Mai mult, s-a pus accent pe prezumția că o mașină a timpului nu poate exista, dar au decis să afle de ce. Și destul de repede s-a înțeles că nu există obiecții evidente la existența unei astfel de mașini. De atunci, au început cercetări la scară mai largă și au început să apară teorii. În general, fac asta de atunci.

Contact este un film științifico-fantastic din 1997. Regia: Robert Zemeckis. Intriga principală: Ellie Arroway (Judy Foster) și-a dedicat întreaga viață științei, devine participantă la un proiect de căutare a inteligenței extraterestre. Toate încercările de a căuta semnale extraterestre sunt inutile, iar viitorul proiectului ei este în pericol. Ellie disperă să găsească sprijin, dar primește în mod neașteptat ajutor de la miliardarul excentric Hadden. Și iată rezultatul - Ellie preia semnalul. Decodificarea semnalului arată că acesta conține o descriere dispozitiv tehnic. Scopul său este neclar, dar în interior există spațiu pentru o persoană.

După ce a creat și lansat dispozitivul, Ellie pleacă într-o călătorie prin sistemul găurilor de vierme și este transportată, probabil, pe o planetă dintr-un alt sistem stelar. Trezindu-se acolo, pe malul mării, întâlnește un reprezentant al unei alte civilizații, care și-a ales imaginea răposatului ei tată. Privind în jur, eroina își dă seama că această zonă a fost recreată de o minte extraterestră în mintea ei, în imaginea unui desen pe care l-a desenat în copilărie. Extratereștrul îi spune că dispozitivul face posibilă organizarea unui sistem de rute de comunicații interstelare, iar Pământul devine de acum înainte un membru al comunității civilizațiilor Universului.

Ellie se întoarce pe Pământ. Din punctul de vedere al observatorilor din afară, nu s-a întâmplat nimic cu ea după lansarea instalației, iar corpul ei nu a părăsit planeta noastră. Ellie se află într-o situație paradoxală. Fiind om de știință, din punctul de vedere al științei stricte, nu își poate confirma în niciun fel cuvintele. Devine clară și o altă împrejurare: camera video atașată lui Ellie în timpul călătoriei nu a înregistrat nimic, dar durata înregistrării goale nu a fost de câteva secunde, ci de 18 ore...

- Este posibil să „facem” o gaură de vierme?

Există un rezultat științific strict în acest sens. Acest lucru se datorează faptului că nu există rezultate exacte privind studiul găurilor de aluniță. Există o teoremă care a fost demonstrată cu mult timp în urmă și spune asta. Există așa ceva ca hiperbolicitatea globală. În acest caz, nu contează deloc ce înseamnă, dar ideea este că deocamdată și din moment ce spațiul este hiperbolic la nivel global, este imposibil să creezi o gaură de vierme - poate exista în natură, dar nu vei putea să-l faci singur. Dacă reușiți să perturbați hiperbolicitatea globală, atunci poate că veți putea crea o gaură de vierme. Dar adevărul este că această încălcare în sine este un lucru atât de exotic, atât de prost studiat și prost înțeles, încât produsul secundar sub forma nașterii unei găuri de vierme este deja un lucru relativ minor în comparație cu însuși faptul că ai reușit. pentru a încălca hiperbolicitatea globală. Există un lucru foarte faimos aici, numit „principiul cenzurii cosmice stricte”, care spune că spațiul este întotdeauna hiperbolic la nivel global. Dar aceasta, în principiu, nu este altceva decât o dorință. Nu există nicio dovadă a corectitudinii acestui principiu, există pur și simplu o anumită încredere internă inerentă multor oameni că spațiu-timp trebuie să fie la nivel global hiperbolic. Dacă este așa, este imposibil să creați o gaură de vierme - trebuie să căutați una existentă. Între timp, îndoieli severe cu privire la corectitudinea principiului cenzurii cosmice au fost exprimate chiar de autorul, Roger Penrose, dar aceasta este o altă poveste.

- Deci, crearea unei găuri de vierme necesită o cheltuială serioasă de energie?

E foarte greu să spui ceva aici. Problema este că atunci când hiperbolicitatea globală este încălcată, atunci este încălcată și predictibilitatea - acesta este practic același lucru. Puteți schimba cumva geometric spațiul din apropiere, de exemplu, luați o geantă și puneți-o în alt loc. Dar există anumite limite în care poți face acest lucru, în special limita impusă de predictibilitate. De exemplu, uneori poți spune ce se va întâmpla în 2 secunde, iar uneori nu poți. Linia a ceea ce poți sau nu poți prezice se află tocmai în hiperbolicitatea globală. Dacă spațiul-timp este hiperbolic la nivel global, îi poți prezice evoluția. Dacă presupunem că la un moment dat încalcă hiperbolicitatea globală, totul devine foarte rău cu predictibilitate. Prin urmare, apare un lucru uimitor, de exemplu, astfel încât chiar aici și acum se poate materializa o gaură de vierme, prin care va sări un leu. Va fi un fenomen exotic, dar nu va încălca nicio lege a fizicii. Pe de altă parte, puteți cheltui mult efort, bani și resurse pentru a facilita cumva acest proces. Dar rezultatul va fi în continuare același - în ambele cazuri nu știți dacă va apărea sau nu o gaură de vierme. În fizica clasică, nu putem face nimic în privința asta - dacă dorește, va apărea, dacă nu vrea, nu va apărea - dar știința cuantică nu ne oferă încă niciun indiciu cu privire la această problemă.

Principiul „cenzurii cosmice” a fost formulat în 1969 de Roger Penrose sub următoarea formă figurativă: „Natura detestă singularitatea goală”. Afirmă că singularitățile spațiu-timp apar în locuri care, precum interioarele găurilor negre, sunt ascunse de observatori. Acest principiu nu a fost încă dovedit și există motive pentru a ne îndoi de corectitudinea lui absolută (de exemplu, prăbușirea unui nor de praf cu moment unghiular mare duce la o „singularitate goală”, dar nu se știe dacă această soluție a ecuațiilor lui Einstein este stabilă în raport cu micile perturbări ale datelor inițiale).

Formularea Penrose (o formă puternică de cenzură cosmică) presupune că spațiu-timpul în ansamblu este hiperbolic la nivel global.

Mai târziu, Stephen Hawking a propus o formulare diferită (o formă slabă de cenzură cosmică), care presupune doar hiperbolicitatea globală a componentei „viitoare” a spațiu-timpului.

21:11 09/11/2018

👁 1 719

Acest text reprezintă a treia versiune a cărții mele despre găurile de vierme și. Am încercat să-l fac de înțeles pentru cea mai largă gamă posibilă de cititori. Înțelegerea materialului nu necesită educație specială din partea cititorului; ideile cele mai generale din curs vor fi destul de suficiente liceuși curiozitatea cognitivă. Textul nu conține formule și nu conține concepte complexe. Pentru a face lucrurile mai ușor de înțeles, am încercat să folosesc ilustrații explicative acolo unde este posibil. Această versiune a fost completată cu noi secțiuni și ilustrații. La text s-au făcut și corecturi, precizări și precizări. Dacă vreo secțiune a cărții pare plictisitoare sau de neînțeles pentru cititor, atunci poate fi omisă în timpul citirii, fără prea multă deteriorare a înțelegerii.

Ceea ce se numește în mod obișnuit „găură de vierme” în astrofizică

ÎN anul trecut Au existat multe rapoarte în mass-media despre descoperirea de către oamenii de știință a anumitor obiecte ipotetice numite „găuri de vierme”. Mai mult decât atât, există chiar rapoarte ridicole de detecție observațională a unor astfel de obiecte. Am citit chiar în tabloide despre utilizarea practică a anumitor „găuri de vierme”. Din păcate, cele mai multe dintre aceste rapoarte sunt foarte departe de adevăr; în plus, chiar și conceptul de astfel de „găuri de vierme” adesea nu are nimic în comun cu ceea ce se numește în mod obișnuit „găuri de vierme” în astrofizică.

Toate acestea m-au determinat să scriu o prezentare populară (și în același timp de încredere) a teoriei „găurilor de vierme” în astrofizică. Dar mai întâi lucrurile.

Mai intai putina istorie:

Teoria bazată pe știință a găurilor de vierme a apărut în astrofizică în 1935, odată cu munca de pionierat a lui Einstein și Rosen. Dar în acea lucrare de pionierat, „gaura de vierme” a fost numită de către autori o „punte” între diverse părți Univers (termen englezesc „pod”). Multă vreme, această lucrare nu a trezit prea mult interes în rândul astrofizicienilor.

Dar în anii 90 ai secolului trecut, interesul pentru astfel de obiecte a început să revină. În primul rând, revenirea interesului a fost asociată cu o descoperire în cosmologie, dar vă voi spune puțin mai târziu de ce și care este legătura.

Termenul în limba engleză care a prins rădăcini pentru „găuri de vierme” din anii 90 a devenit „găură de vierme”, dar primii care au propus acest termen în 1957 au fost astrofizicienii americani Mizner și Wheeler (acesta este același Wheeler care este considerat „părintele ” a bombelor cu hidrogen americane). „gaura de vierme” este tradus în rusă ca „gaura de vierme”. Mulți astrofizicieni vorbitori de limbă rusă nu le-a plăcut acest termen, iar în 2004 s-a decis să se organizeze un vot asupra diferiților termeni propuși pentru astfel de obiecte. Printre termenii sugerați au fost: „găură de vierme”, „găură de vierme”, „găură de vierme”, „pod”, „găură de vierme”, „tunel” etc. La vot au participat astrofizicieni vorbitori de limbă rusă care au publicații științifice pe această temă (inclusiv eu). În urma acestui vot, termenul „găură de vierme” a câștigat, iar de acum înainte voi scrie acest termen fără ghilimele.

1. Deci, ce se numește în mod obișnuit o gaură de vierme?

În astrofizică, găurile de vierme au o definiție matematică clară, dar aici (din cauza complexității) nu o voi da, iar pentru cititorul nepregătit voi încerca să dau definiția în cuvinte simple.

Puteți da diferite definiții găurilor de vierme, dar ceea ce este comun tuturor definițiilor este proprietatea că o găuri de vierme trebuie să conecteze două regiuni necurbate ale spațiului. Joncțiunea se numește gaură de vierme, iar secțiunea sa centrală se numește gâtul găurii de vierme. Spațiul din apropierea gâtului găurii de vierme este destul de puternic curbat. Conceptele de „necurbat” sau „curbat” necesită o explicație detaliată aici. Dar nu voi explica acest lucru acum și îl rog pe cititor să aibă răbdare până la următoarea secțiune, în care voi explica esența acestor concepte.

O gaură de vierme poate conecta fie două universuri diferite, fie același univers în părți diferite. În acest din urmă caz, distanța prin gaura de vierme (între intrările sale) poate fi mai mică decât distanța dintre intrările măsurată din exterior (deși acest lucru nu este deloc necesar).

În plus, voi folosi cuvântul „univers” (cu o literă mică) pentru a mă referi la partea din spațiu-timp care este limitată de intrările în găurile de vierme și găurile negre, iar cuvântul „Univers” (cu literă mare) va înseamnă tot spațiu-timp, nu nimic limitat.

Strict vorbind, conceptele de timp și distanță în spațiu-timp curbat încetează să mai fie valori absolute, i.e. așa cum am fost întotdeauna obișnuiți în mod subconștient să le considerăm. Dar acestor concepte le dau o semnificație complet fizică: vorbim de timpul potrivit, măsurat de un observator care se mișcă liber (fără rachetă sau orice alte motoare) aproape cu viteza luminii (teoreticienii îl numesc de obicei observator ultra-relativist).

Evident, este practic imposibil să se creeze un astfel de observator din punct de vedere tehnic, dar acționând în spiritul lui Einstein, ne putem imagina un experiment de gândire în care observatorul pune în șa un foton (sau o altă particulă ultra-relativistă) și se deplasează pe el pe cea mai scurtă traiectorie. (ca baronul Munchausen pe un nucleu).

Aici merită amintit că fotonul se mișcă pe cea mai scurtă cale prin definiție; o astfel de cale este numită linia geodezică zero în teoria generală a relativității. În spațiul obișnuit necurbat, două puncte pot fi conectate printr-o singură linie geodezică zero. În cazul unei găuri de vierme care conectează intrările în același univers, pot exista cel puțin două astfel de căi pentru un foton (și ambele sunt cele mai scurte, dar inegale), iar una dintre aceste căi trece prin gaura de vierme, iar cealaltă nu.

Ei bine, se pare că am dat o definiție simplificată pentru o gaură de vierme în cuvinte umane simple (fără a folosi matematica). Cu toate acestea, merită menționat că găurile de vierme prin care lumina și alte materii pot trece în ambele direcții se numesc găuri de vierme traversabile (de acum înainte le voi numi pur și simplu găuri de vierme). Pe baza cuvântului „pasabil”, apare întrebarea: există găuri de vierme impracticabile? Da, am. Acestea sunt obiecte care în exterior (la fiecare dintre intrări) sunt ca o gaură neagră, dar în interiorul unei astfel de gauri negre nu există o singularitate (în fizică, o singularitate este o densitate infinită a materiei care sfâșie și distruge orice altă materie care cade în aceasta). Mai mult, proprietatea singularității este obligatorie pentru găurile negre obișnuite. Iar gaura neagră în sine este determinată de prezența unei suprafețe (sfere), de sub care nici măcar lumina nu poate scăpa. Această suprafață este numită orizontul găurii negre (sau orizontul evenimentelor).

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

2. Tunel de curbură? Curbura a ce?

La prima vedere, crearea unui tunel de găuri de vierme dintr-un spațiu curbat pare destul de atractivă. Dar când te gândești la asta, începi să ajungi la concluzii absurde.
Dacă te afli în acest tunel, ce pereți te pot împiedica să scapi din el în direcția transversală?

Și din ce sunt făcuți acești pereți?

Ne poate împiedica cu adevărat spațiul gol să trecem prin ele?
Sau nu este gol?

Pentru a înțelege acest lucru (nici măcar nu sugerez să ne imaginăm), să luăm în considerare spațiul care nu este curbat de gravitație. Cititorul să considere că acesta este un spațiu obișnuit cu care este întotdeauna obișnuit să se ocupe și în care trăiește. În cele ce urmează voi numi un astfel de spațiu plat.

Figura 1. (desen original al autorului)
Reprezentarea schematică a curburii spațiului bidimensional. Numerele indică etapele succesive de tranziție: de la stadiul spațiului necurbat (1) la stadiul unei găuri de vierme bidimensionale (7).

Să luăm ca început un punct „O” în acest spațiu și să desenăm un cerc în jurul lui - vezi figura nr. 1 din figura 1. Lăsați atât acest punct, cât și acest cerc să se afle pe un plan în spațiul nostru plat. După cum știm cu toții foarte bine de la cursul de matematică din școală, raportul dintre lungimea acestui cerc și raza este egal cu 2π, unde numărul π = 3,1415926535... Mai mult: raportul dintre modificarea circumferinței și modificarea corespunzătoare a razei va fi, de asemenea, egală cu 2π (în continuare, pentru concizie, vom spune doar ATITUDINE).

Acum să plasăm un corp cu masa M în punctul nostru „O”. Dacă credem în teoria și experimentele lui Einstein (care au fost efectuate în mod repetat atât pe Pământ, cât și în sistem solar), atunci spațiul-timp din jurul corpului va fi curbat și RATIO-ul menționat mai sus va fi mai mic de 2π. Mai mult, cu cât masa M este mai mare, cu atât este mai mică – vezi figurile nr. 2 – 4 din figura 1. Aceasta este curbura spațiului! Dar nu numai spațiul este curbat, și timpul este curbat și este mai corect să spunem că tot spațiu-timp este curbat, pentru că în teoria relativității, unul nu poate exista fără celălalt - nu există o graniță clară între ele.

În ce direcție este îndoit? - tu intrebi.
Jos (sub avion) ​​sau invers - sus?

Răspunsul corect este că curbura va fi aceeași pentru orice plan trasat prin punctul „O”, iar direcția nu are nicio legătură cu aceasta. Proprietatea însăși geometrică a spațiului se modifică astfel încât raportul dintre circumferință și rază se schimbă și! Unii oameni de știință cred că curbura spațiului are loc în direcția unei noi (a patra) dimensiune. Dar teoria relativității în sine nu are nevoie de o dimensiune suplimentară; trei dimensiuni spațiale și una de timp sunt suficiente pentru aceasta. De obicei, dimensiunii timpului i se atribuie un indice de zero, iar spațiu-timp este desemnat ca 3+1.
Cât de gravă va fi această curbură?

Pentru un cerc care este ecuatorul nostru, scăderea relativă a RATIO va fi 10-9, adică. pentru Pământ (lungimea ecuatorului)/(raza Pământului) ≈ 2π (1 – 10-9)!!! Aceasta este o completare atât de nesemnificativă. Dar pentru un cerc care este ecuatorul, această scădere este deja de aproximativ 10-5 și, deși și aceasta este foarte mică, instrumentele moderne măsoară cu ușurință această valoare.

Dar există mai multe obiecte exotice în spațiu decât doar planete și stele. De exemplu, pulsarii, care sunt stele neutronice (compuse din neutroni). Gravitația de pe suprafața pulsarilor este monstruoasă, iar densitatea medie a materiei este de aproximativ 1014 g/cm3 - materie incredibil de grea! Pentru pulsari, scăderea acestui RATIO este deja de aproximativ 0,1!

Dar pentru găurile negre și găurile de vierme scăderea acestui RATIO ajunge la unitate, adică. ATITUDINA în sine ajunge la zero! Aceasta înseamnă că atunci când vă deplasați spre centru, circumferința nu se modifică în apropierea orizontului sau a gâtului. Zona sferei din jurul găurilor negre sau găurilor de vierme, de asemenea, nu se schimbă. Strict vorbind, pentru astfel de obiecte definiția obișnuită a lungimii nu mai este potrivită, dar asta nu schimbă esența. Mai mult, pentru o gaură de vierme simetrică sferic situația nu depinde de direcția din care ne îndreptăm spre centru.

Cum îți poți imagina asta?

Dacă luăm în considerare o gaură de vierme, aceasta înseamnă că am ajuns la o sferă de arie minimă Smin=4π rmin2 cu raza gâtului rmin. Această sferă de suprafață minimă se numește gâtul găurii de vierme. Cu o mișcare suplimentară în aceeași direcție, constatăm că aria sferei începe să crească - asta înseamnă că am trecut de gât, ne-am mutat într-un alt spațiu și ne-am îndepărtat de centru.

Ce se întâmplă dacă dimensiunile corpului în cădere depășesc dimensiunile gâtului?

Pentru a răspunde la această întrebare, să trecem la o analogie bidimensională - vezi Figura 2.

Să presupunem că corpul este o figură bidimensională (un design decupat din hârtie sau alt material), iar acest design alunecă de-a lungul unei suprafețe care este o pâlnie (ca cea pe care o avem într-o cadă când apa curge în ea). Mai mult, desenul nostru alunecă în direcția gâtului pâlniei, astfel încât să fie apăsat pe suprafața pâlniei cu întreaga sa suprafață. Este evident că, pe măsură ce designul se apropie de gât, curbura suprafeței pâlniei crește, iar suprafața designului începe să se deformeze în conformitate cu forma pâlniei într-un anumit loc în proiect. Desenul nostru (deși este hârtie), la fel ca orice corp fizic, are proprietăți elastice care împiedică deformarea acestuia.

În același timp, materialul designului are un efect fizic asupra materialului din care este făcută pâlnia. Putem spune că atât pâlnia cât și desenul exercită forțe elastice unul asupra celuilalt.

1. Desenul este atât de deformat încât va aluneca prin pâlnie, iar în acest caz se poate prăbuși (rupe).
2. Modelul și pâlnia nu sunt suficient de deformate pentru ca modelul să alunece (pentru aceasta, modelul trebuie să fie suficient de mare și suficient de puternic). Apoi desenul se va bloca în pâlnie și îi va bloca gâtul pentru alte corpuri.
3. Desenul (mai precis, materialul desenului) va distruge (smulge) materialul pâlniei, adică. o astfel de gaură de vierme bidimensională va fi distrusă.
4. Desenul va aluneca pe lângă gâtul pâlniei (eventual atingându-l cu marginea). Dar acest lucru se va întâmpla numai dacă nu ți-ai concentrat designul suficient de precis pe direcția decolteului.

Aceleași patru opțiuni sunt, de asemenea, posibile pentru căderea tridimensională corpuri fiziceîn găuri de vierme tridimensionale. Așa iluzoriu, folosind modele de jucărie ca exemplu, am încercat să descriu o gaură de vierme sub formă de tunel fără pereți.

În cazul unei găuri de vierme tridimensionale (în spațiul nostru), forțele elastice ale materialului pâlniei, discutate în secțiunea anterioară, sunt înlocuite cu forțe gravitaționale ale mareelor ​​- acestea sunt aceleași forțe care provoacă fluxuri și reflux pe Pământ sub influența și.

În găurile de vierme și găurile negre, forțele mareelor ​​pot atinge niveluri monstruoase. Ele sunt capabile să rupă și să distrugă orice obiect sau materie și, în apropierea singularității, aceste forțe devin în general infinite! Cu toate acestea, putem presupune un model de gaură de vierme în care forțele de maree sunt limitate și, astfel, este posibil ca robotul nostru (sau chiar un om) să treacă printr-o astfel de gaură de vierme fără a-i face rău.

Forțele de maree, conform clasificării lui Kip Thorne, sunt de trei tipuri:

1. Forțele de tensiune-compresiune mareale
2. Forțele de maree de deformare prin forfecare
3. Forțe de maree de deformare de torsiune

Figura 3. (Figura luată din raportul lui Kip Thorne - laureat Nobelîn fizică 2017) În stânga este o ilustrare a acțiunii forțelor de tensiune-compresie mareale. În dreapta este o ilustrare a acțiunii forțelor de torsiune-forfecare a mareelor.

Deși ultimele 2 tipuri pot fi reduse la unul singur - vezi Figura 3.

4.Teoria generală a relativității a lui Einstein

În această secțiune, voi vorbi despre găurile de vierme în cadrul teoriei generale a relativității creată de Einstein. Voi discuta diferențele față de găurile de vierme din alte teorii ale gravitației într-o secțiune ulterioară.

De ce mi-am început analiza cu teoria lui Einstein?

Până în prezent, teoria relativității a lui Einstein este cea mai simplă și mai frumoasă dintre teoriile nerefuzate ale gravitației: nici un singur experiment până în prezent nu a infirmat-o. Rezultatele tuturor experimentelor sunt în perfect acord cu acesta timp de 100 de ani!!! În același timp, teoria relativității este foarte complexă din punct de vedere matematic.

De ce o teorie atât de complexă?

Pentru că toate celelalte teorii consistente se dovedesc a fi și mai complicate...

Figura 4. (figura luată din cartea lui A.D. Linde „Cosmologie inflaționară”)
În stânga este un model al unui Univers inflaționist haotic multi-element fără găuri de vierme, în dreapta este același, dar cu găuri de vierme.

Astăzi, modelul „inflației haotice” stă la baza cosmologiei moderne. Acest model funcționează în cadrul teoriei lui Einstein și presupune existența (în afară de al nostru) a unui număr infinit de alte universuri care apar după „big bang”, formând în timpul „exploziei” așa-numita „spumă spațiu-timp”. Primele momente din timpul și după această „explozie” stau la baza modelului „inflației haotice”.

În aceste momente pot apărea tuneluri spatio-temporale primare (găuri de vierme relicte), care probabil persistă după inflație. Mai mult, aceste găuri de vierme relicte conectează diferite regiuni ale universului nostru și ale altor universuri - vezi Figura 4. Acest model a fost propus de compatriotul nostru Andrei Linde, care acum este profesor la Universitatea Stanford. Acest model deschide o oportunitate unică de a studia Universul cu mai multe elemente și de a descoperi un nou tip de obiecte - intrările în găurile de vierme.

Ce condiții sunt necesare pentru existența găurilor de vierme?

Un studiu al modelelor de găuri de vierme arată că materia exotică este necesară pentru existența lor stabilă în cadrul teoriei relativității. Uneori, o astfel de materie este numită și materie fantomă.

De ce este nevoie de o astfel de chestiune?

După cum am scris mai sus, este nevoie de gravitație puternică pentru existența spațiului curbat. În teoria relativității a lui Einstein, gravitația și spațiu-timp curbat există inextricabil una de cealaltă. Fără suficientă materie concentrată, spațiul curbat se îndreaptă și energia acestui proces este radiată la infinit sub formă de unde gravitaționale.
Dar gravitația puternică în sine nu este suficientă pentru existența stabilă a unei găuri de vierme - în acest fel puteți obține doar o gaură neagră și (în consecință) un orizont de evenimente.

Pentru a preveni formarea orizontului de evenimente al unei găuri negre, este nevoie de materie fantomă. De obicei, materia exotică sau fantomă înseamnă o încălcare a condițiilor energetice de către o astfel de materie. Acesta este deja un concept matematic, dar nu vă alarmați - îl voi descrie fără matematică. După cum știți dintr-un curs de fizică școlar, fiecare corp fizic solid are forțe elastice care rezistă la deformarea acestui corp (am scris despre asta în secțiunea anterioară). În mai mult caz general materia arbitrară (lichid, gaz etc.) vorbește despre presiunea intrinsecă a materiei, sau mai exact despre dependența acestei presiuni de densitatea materiei.

Fizicienii numesc această relație ecuația stării materiei.
Deci, pentru ca condițiile energetice ale materiei să fie încălcate, este necesar ca suma presiunii și a densității de energie să fie negativă (densitatea de energie este densitatea de masă înmulțită cu viteza luminii la pătrat).

Ce înseamnă?

Ei bine, în primul rând, dacă luăm în considerare masa pozitivă, atunci presiunea unei astfel de materii fantomă trebuie să fie negativă. Și în al doilea rând, presiunea materiei fantomă în modul ar trebui să fie suficient de mare pentru a da o valoare negativă atunci când este adăugată la densitatea de energie.

Există o versiune și mai exotică a materiei fantomă: atunci când luăm în considerare imediat densitatea negativă a masei și atunci presiunea nu joacă un rol fundamental, dar vom discuta mai târziu.

Și și mai surprinzător este faptul că în teoria relativității densitatea materiei (energia) depinde de cadrul de referință în care le considerăm. Pentru materia fantomă, aceasta duce la faptul că există întotdeauna un cadru de referință (se mișcă în raport cu cadrul de laborator aproape cu viteza luminii) în care densitatea materiei fantomă devine negativă. Din acest motiv, nu există nicio diferență fundamentală pentru materia fantomă: dacă densitatea ei este pozitivă sau negativă.

O astfel de materie există măcar?

Și acum este timpul să ne amintim de descoperirea energiei întunecate în cosmologie (nu o confundați cu conceptul de „materie întunecată” - aceasta este o substanță complet diferită). Energia întunecată a fost descoperită în anii 90 ai secolului trecut și a fost necesară pentru a explica expansiunea accelerată observată a universului. Da, da - universul nu se extinde doar, ci se extinde cu accelerație.

7. Cum s-ar fi putut forma găurile de vierme în Univers

Toate teoriile metrice ale gravitației (și teoria lui Einstein printre ele) afirmă principiul conservării topologiei. Aceasta înseamnă că, dacă o gaură de vierme are o topologie, atunci în timp nu va putea avea alta. Aceasta înseamnă, de asemenea, că dacă un spațiu nu are topologia unui tor, atunci obiectele cu topologia unui tor nu vor putea apărea în același spațiu.

Prin urmare, găurile inelare (găuri de vierme cu topologie de tor) nu pot apărea într-un Univers în expansiune și nu pot dispărea! Acestea. dacă în timpul „big-bang-ului” topologia a fost perturbată (procesul „big-bang-ului” poate să nu fie descris de o teorie metrică - de exemplu, teoria lui Einstein), atunci în primele momente ale exploziei, în „spațiul- spumă de timp” (am scris despre asta mai sus - găuri inelare, care se pot transforma apoi în găuri de vierme impracticabile cu aceeași topologie de tor, dar nu vor mai putea dispărea complet - de aceea sunt numite găuri de vierme relicte.

Dar găurile de vierme cu topologia unei sfere în teoria lui Einstein pot apărea și dispărea (deși în limbaj strict topologic aceasta nu va fi aceeași topologie a unei sfere ca pentru găurile de vierme care conectează universuri diferite, dar nu voi intra mai adânc în aceste jungle matematice aici. ). Pot ilustra din nou modul în care se poate forma formarea găurilor de vierme cu topologia unei sfere folosind exemplul unei analogii bidimensionale - vezi figurile nr. 5 - 7 din Figura 1. Astfel de găuri de vierme bidimensionale se pot „umfla” ca un copil. minge de cauciuc în orice punct al unui „univers” de cauciuc plat. În plus, în procesul unei astfel de „inflații”, topologia nu este încălcată nicăieri - nu există întreruperi nicăieri. În spațiul tridimensional (sfera tridimensională), totul se întâmplă prin analogie - așa cum am descris mai sus.

8. Este posibil să faci o mașină a timpului dintr-o gaură de vierme?

Printre operele literare puteți găsi multe romane diferite despre o mașină a timpului. Din păcate, cele mai multe dintre ele sunt mituri care nu au nimic de-a face cu ceea ce se numește în mod obișnuit MAȘINA TIMPULUI în fizică. Deci, în fizică, o mașină a timpului este de obicei numită liniile lumii închise ale corpurilor materiale. Prin linia lumii înțelegem traiectoria unui corp desenat nu în spațiu, ci în spațiu-timp!

Mai mult, lungimea acestor linii trebuie să aibă dimensiuni macroscopice. Ultima cerință se datorează faptului că în fizica cuantică (în microlume) liniile lumii închise de particule sunt obișnuite. Dar lumea cuantică este o chestiune complet diferită. În ea, de exemplu, există un efect de tunel cuantic, care permite unei microparticule să treacă printr-o barieră potențială (printr-un perete opac). Îți amintești de eroul Ivanushka (interpretat de Alexander Abdulov) din filmul Vrăjitorii, unde a pășit prin perete? Un basm, desigur, dar din punct de vedere pur științific, un corp macroscopic mare are și posibilitatea de a trece printr-un perete (tunnel cuantic).

Dar dacă calculăm această probabilitate, se dovedește a fi atât de mic încât numărul necesar de încercări (care este egal cu unul împărțit la această mică probabilitate) necesar pentru tunelul cuantic de succes este aproape infinit. Mai precis, numărul de astfel de încercări ar trebui să depășească numărul tuturor particulelor elementare din Univers!

Aceasta este aproximativ aceeași situație cu încercarea de a crea o mașină a timpului dintr-o buclă cuantică - aproape de necrezut.

Dar vom reveni în continuare la problema creării unei mașini a timpului folosind o gaură de vierme. Pentru aceasta (cum am spus deja) avem nevoie de linii lumii închise. Astfel de linii, apropo, există în interiorul găurilor negre rotative. Apropo, ele există în unele modele ale Universului rotativ (soluția lui Godel).

Dar pentru ca astfel de linii să apară în găurile de vierme, trebuie îndeplinite două condiții:

În primul rând, gaura de vierme trebuie să fie o gaură inelară, adică uni zone diferite acelasi univers.

Și în al doilea rând, această gaură de vierme trebuie să se rotească suficient de repede (în direcția corectă).

Expresia „destul de rapid” aici înseamnă că viteza materiei care se mișcă în ea ar trebui să fie apropiată de viteza luminii.

Asta e tot? – întrebi, vom putea călători în trecut și înapoi? Fizicienii de astăzi nu pot răspunde corect la această întrebare din punct de vedere matematic. Adevărul este că model matematic, care trebuie calculat, este atât de complex încât este pur și simplu imposibil de construit o soluție analitică. Mai mult decât atât: astăzi nu există o singură soluție analitică pentru găuri inelare - există doar calcule numerice aproximative făcute pe computere.

Părerea mea personală este că, chiar dacă este posibil să se obțină o linie a lumii închise, aceasta va fi distrusă de materie (care se va deplasa de-a lungul acestei bucle) chiar înainte ca bucla să fie închisă. Acestea. o mașină a timpului este imposibilă, altfel ne-am putea întoarce în timp și, de exemplu, ne-am ucide pe bunica acolo chiar înainte de a se naște copiii ei - o contradicție evidentă în logică. Acestea. Este posibil să obținem doar bucle de timp care nu ne pot influența trecutul. Din același motiv logic, nu vom putea privi în viitor rămânând în prezent. Putem fi transportați în întregime doar în viitor și va fi imposibil să ne întoarcem din el dacă am intrat deja în el. În caz contrar, relația cauză-efect dintre evenimente va fi ruptă (și în opinia mea acest lucru este imposibil).

9. Găuri de vierme și mișcare perpetuă

De fapt, găurile de vierme în sine nu au o relație directă cu mișcarea perpetuă, dar cu ajutorul materiei fantomă (care este necesară pentru existența staționară a unei găuri de vierme), în principiu, este posibil să se creeze o așa-numită mașină cu mișcare perpetuă a celei de-a treia. drăguț.

Permiteți-mi să vă reamintesc una dintre proprietățile uimitoare ale materiei fantomă (vezi mai sus): există întotdeauna un cadru de referință (se mișcă în raport cu cadrul de laborator aproape cu viteza luminii) în care densitatea materiei fantomă devine negativă. Să ne imaginăm un corp cu masă negativă (făcut din materie fantomă). Conform legii gravitației universale, acest corp va fi atras de un corp obișnuit cu masă pozitivă. Pe de altă parte, un corp obișnuit va trebui să se respingă de un corp cu masă negativă. Dacă masele absolute ale acestor corpuri sunt aceleași, atunci corpurile se vor „goni” unul pe celălalt la infinit.

Principiul de funcționare al unei mașini cu mișcare perpetuă de al treilea fel se bazează (pur teoretic) pe acest efect. Cu toate acestea, posibilitatea de a extrage energie (pentru nevoi economie nationala) din acest principiu nu a fost dovedit riguros până în prezent nici matematic, nici fizic (deși astfel de încercări au fost făcute de mai multe ori).
Mai mult decât atât, oamenii de știință nu au crezut și nu cred în posibilitatea creării unei mașini cu mișcare perpetuă, iar acesta este principalul argument împotriva existenței materiei fantomă și împotriva găurilor de vierme... Personal, nici eu nu cred în posibilitatea creării unui mașină cu mișcare perpetuă, dar admit posibilitatea existenței anumitor tipuri de materie fantomă în natură.

10. Legătura dintre găurile de vierme și găurile negre

După cum am scris mai sus, primele găuri de vierme relicve care s-ar fi putut forma în Univers după „big bang” s-ar putea dovedi în cele din urmă a fi impracticabile. Acestea. trecerea prin ele este imposibilă. În termeni matematici, aceasta înseamnă că la gaura de vierme apare un „orizont de capcană”, uneori numit și orizont de vizibilitate asemănător spațiului. Nici măcar lumina nu poate scăpa de sub orizontul prins, și cu atât mai puțin poate și cealaltă materie.

Puteți întreba: „Ce, orizonturile sunt diferite?” Da, există mai multe tipuri de orizonturi în teoriile gravitației, iar când spun că o gaură neagră are un orizont, de obicei înseamnă un orizont de evenimente.

Voi spune mai multe: o gaură de vierme trebuie să aibă și un orizont, acest orizont se numește orizont de vizibilitate și există și mai multe tipuri de astfel de orizonturi. Dar nu voi intra în asta aici.

Astfel, dacă o gaură de vierme este impracticabilă, atunci în exterior este aproape imposibil să o distingem de o gaură neagră. Singurul semn al unei astfel de găuri de vierme poate fi doar un câmp magnetic monopol (deși gaura de vierme poate să nu-l aibă deloc).

Expresia „câmp exclusiv” înseamnă că câmpul iese direct din gaura de vierme într-o singură direcție, de exemplu. câmpul fie iese din gaura de vierme pe toate părțile (ca ace ale unui arici), fie intră în el din toate părțile - vezi Figura 6.

Existența unui câmp magnetic monopol într-o gaură neagră este interzisă de așa-numita teoremă „Despre absența părului într-o gaură neagră”.

Pentru un câmp de monopol electric, această proprietate înseamnă de obicei că există o sarcină electrică în interiorul suprafeței sub care câmpul intră (sau iese). Dar sarcini magnetice nu au fost găsite în natură, așa că dacă un câmp intră într-o gaură de vierme la una dintre intrări, atunci trebuie să-l părăsească la cealaltă intrare a găurii de vierme (sau invers). Astfel, este posibil să se implementeze un concept interesant în fizica teoretică, acest concept fiind numit „încărcare fără sarcină”.

Aceasta înseamnă că o gaură de vierme magnetică la fiecare dintre intrările sale va arăta ca o sarcină magnetică, dar sarcinile intrărilor sunt opuse (+ și -) și, prin urmare, sarcina totală a intrărilor găurii de vierme este zero. De fapt, nu ar trebui să existe încărcături magnetice, doar că câmpul magnetic extern se comportă ca și cum ar exista - vezi Figura 6.

Găurile de vierme trecebile au propriile lor caracteristici, prin care le puteți deosebi de găurile negre, iar despre asta voi scrie în secțiunea următoare.
Dacă o gaură de vierme este impracticabilă, atunci cu ajutorul materiei fantomă poate fi făcută transitabilă. Și anume, dacă „udăm” o gaură de vierme impracticabilă cu materie fantomă de la una dintre intrările sale, atunci va deveni transitabilă de la intrarea opusă și invers. Adevărat, întrebarea apare și rămâne: cum poate un călător (care vrea să treacă printr-o gaură de vierme impracticabilă) să-și informeze asistentul de la intrarea în gaura de vierme vizavi de el (închis de el de orizont) că el (călătorul) este deja aproape intrarea lui și este timpul să începem să „udăm”” intrarea opusă cu materie fantomă, astfel încât gaura de vierme să devină semi-trecabilă în direcția dorită de călător.

Astfel, pentru ca o gaură de vierme impracticabilă să devină complet transitabilă, trebuie „udata” cu materie fantomă din ambele intrări simultan. Mai mult, trebuie să existe o cantitate suficientă de materie fantomă; care este exact o întrebare dificilă; răspunsul la aceasta poate fi dat doar printr-un calcul numeric precis pentru un anumit model (astfel de modele au fost deja calculate anterior în publicațiile științifice). În astrofizică exista chiar și o expresie că materia-fantomă este atât de teribilă încât chiar dizolvă găurile negre în sine! Pentru a fi corect, trebuie spus că o gaură neagră, dizolvată, nu formează neapărat o gaură de vierme.

Materia obișnuită în cantități suficiente, dimpotrivă, „blochează” gaura de vierme, adică. îl face impracticabil. Astfel, putem spune că în acest sens este posibilă interconversia găurilor negre și a găurilor de vierme.

11.Găuri albe și negre ca un tip de gaură de vierme

Presupun că până acum cititorul a avut impresia că găurile negre sunt obiecte din care nimic nu poate ieși vreodată (inclusiv chiar și lumină). Aceasta nu este o afirmație complet adevărată.

Cert este că în aproape toate găurile negre, singularitatea respinge materia (și lumina) atunci când zboară prea aproape de ea (deja sub orizontul găurii negre). Singura excepție de la acest fenomen ar putea fi așa-numitele găuri negre Schwarzschild, adică. cele care nu se rotesc si nu au sarcina electrica. Dar pentru formarea unei astfel de găuri negre Schwarzschild, materia ei constitutivă necesită astfel de condiții inițiale, a căror măsură este zero pe ansamblul tuturor condițiilor inițiale posibile!

Cu alte cuvinte, atunci când se formează orice gaură neagră, va avea cu siguranță rotație (chiar dacă este foarte mică) și va exista cu siguranță o sarcină electrică (chiar dacă este elementară), adică. gaura neagră nu va fi Schwarzschild. În cele ce urmează voi numi astfel de găuri negre reale. Găurile negre reale au propria lor clasificare: Kerr (pentru o gaură neagră rotativă), Reisner-Nordström (pentru o gaură neagră încărcată) și Kerr-Newman (pentru o gaură neagră rotativă și încărcată).

Ce se întâmplă cu o particulă care este respinsă de o singularitate în interiorul unei adevărate găuri negre?

Particula nu va mai putea zbura înapoi - acest lucru ar contrazice legile fizicii într-o gaură neagră, deoarece particula a căzut deja sub orizontul evenimentelor. Dar se dovedește că topologia din interiorul găurilor negre se dovedește a fi netrivială (complexă). Acest lucru duce la faptul că, după ce căderea sub orizontul unei găuri negre, toată materia, particulele și lumina sunt aruncate de singularitate într-un alt univers.

În universul în care toate acestea zboară, există o gaură albă - din ea zboară materia (particule, lumină). Dar toate miracolele nu se termină aici... Faptul este că în același loc în spațiu unde se află această gaură albă (în alt univers) există și o gaură neagră.

Materia care cade în acea gaură neagră (în alt univers) experimentează un proces similar și zboară în universul următor. Și așa mai departe... Mai mult, mișcarea de la un univers la altul este întotdeauna posibilă doar într-o singură direcție: din trecut în viitor (în spațiu-timp). Această direcție este asociată cu relația cauză-efect dintre evenimente din orice spațiu-timp. În virtutea bun simț iar oamenii de știință logici presupun că relația cauză-efect nu ar trebui niciodată ruptă.

Cititorul poate avea o întrebare logică: va exista neapărat o gaură albă în universul nostru - unde există deja o gaură neagră și de unde ar putea zbura materia către noi din universul anterior? Pentru experții în topologia găurilor negre, aceasta este o întrebare dificilă și răspunsul la aceasta este „nu întotdeauna”. Dar, în principiu, o astfel de situație poate exista (când o gaură neagră din universul nostru este și o gaură albă dintr-un alt univers - anterior). Din păcate, încă nu putem răspunde la întrebare - care situație este mai probabilă (dacă o gaură neagră din universul nostru este în același timp o gaură albă din universul anterior sau nu).

Deci, astfel de obiecte - găuri albe și negre - au și un alt nume: „găuri de vierme dinamice”. Ele sunt numite dinamice deoarece au întotdeauna o regiune sub orizontul găurii negre (această regiune se numește regiune T) în care este imposibil să se creeze un cadru de referință rigid și în care toate particulele sau materia ar fi la odihnă. În regiunea T, materia nu se mișcă doar tot timpul, ci se mișcă la viteze diferite tot timpul.

Dar între singularitate și regiunea T în găurile negre reale există întotdeauna încă un spațiu cu o regiune obișnuită, această regiune se numește regiune R. În special, spațiul din afara unei găuri negre are, de asemenea, proprietățile unei regiuni R. Deci, respingerea materiei din singularitate are loc tocmai în regiunea R internă.

Figura 7. (autorul a luat diagrama Carter-Penrose pentru gaura neagră Reisner-Nordström ca bază pentru figură) Figura din stânga descrie schematic un spațiu cu o topologie netrivială (complexă) a negrului Reisner-Nordström gaura -si-alba (diagrama Carter-Penrose). În dreapta este prezentată trecerea unei particule prin acest negru. gaura alba: în afara cercului negru este regiunea R exterioară, între cercurile verde și negru este regiunea T, sub cercul verde este regiunea R interioară și singularitatea.

Din aceste motive, este imposibil să se calculeze și să construiască o singură traiectorie a unei particule care traversează o gaură alb-negru în ambele universuri simultan. Pentru o astfel de construcție, este necesar să împărțiți traiectoria dorită în două secțiuni și să „coaseți” aceste secțiuni împreună în regiunea R internă (numai acolo se poate face acest lucru) - vezi Figura 7.

Așa cum am mai scris, forțele mareelor ​​pot rupe materia înainte de a ajunge în alt univers. Mai mult, în interiorul unei găuri alb-negru, forțele maxime de maree sunt realizate în punctul de rază minimă (în regiunea R interioară). Cu cât o gaură neagră reală este mai aproape de proprietățile sale de una Schwarzschild, cu atât aceste forțe vor fi mai mari la maxim și cu atât mai puține șanse are materia de a depăși gaura alb-negru fără distrugere.

Aceste proprietăți ale găurilor negre reale sunt determinate de măsura spinului lor (acesta este momentul lor unghiular împărțit la pătratul masei lor) și de măsura sarcinii lor (aceasta este sarcina lor împărțită la masa lor). Fiecare dintre aceste proprietăți (aceste măsuri) nu poate fi mai mare de una pentru găurile negre reale. Prin urmare, cu cât oricare dintre aceste măsuri este mai mare pentru una, cu atât forțele de maree la maxim vor fi mai puține într-o astfel de gaură neagră și cu atât sunt mai mari șansele ca materia (sau o persoană) să depășească o astfel de gaură albă și neagră fără distrugere. . Mai mult, oricât de paradoxal ar suna, cu cât adevărata gaură neagră este mai grea, cu atât mai puține forțe de maree vor fi la maxim!

Acest lucru se întâmplă deoarece forțele de maree nu sunt doar forțe gravitaționale, ci un gradient de forță gravitațională (adică, rata de schimbare a forței gravitaționale). Prin urmare, cu cât gaura neagră este mai mare, cu atât forțele gravitaționale se schimbă mai încet în ea (în ciuda faptului că forțele gravitaționale în sine pot fi enorme). Prin urmare, gradientul gravitațional (adică forțele de maree) va fi mai mic în găurile negre mai mari.

De exemplu, pentru o gaură neagră cu o masă de câteva milioane de mase solare (în centrul galaxiei noastre există o gaură neagră cu o masă de ≈ 4,3 milioane de mase solare), forțele mareelor ​​de pe orizont sunt suficient de mici pentru o persoană. să zbor acolo și, în același timp, nimic pe care nu l-aș fi simțit în momentul în care trecea pe lângă orizont. Și în Univers există și găuri negre mult mai grele - cu o masă de câteva miliarde de mase solare (ca, de exemplu, în quasarul M87) ... Voi explica că quasarii sunt nucleele active (luminoase) ale galaxiilor îndepărtate. .

Deoarece, așa cum am scris, materia sau lumina încă pot zbura dintr-un univers în altul printr-o gaură alb-negru fără distrugere, astfel de obiecte pot fi numite pe bună dreptate un alt tip de gaură de vierme fără materie fantomă. Mai mult, existența acestui tip particular de găuri de vierme dinamice în Univers poate fi considerată practic dovedită!

Videoclip original al autorului (din publicația sa), ilustrând căderea radială liberă a unei sfere de praf într-o gaură alb-negru (toate particulele de praf de pe sferă strălucesc în verde monocrom). Raza orizontului Cauchy a acestei găuri Reissner-Nordström alb-negru este de 2 ori mai mică decât raza orizontului exterior. Observatorul cade și el liber și radial (urmând această sferă), dar de la o distanță ceva mai mare.

În acest caz, inițial fotonii verzi din boabele de praf ale sferei ajung la observator cu o schimbare gravitațională roșie (și apoi violetă). Dacă observatorul rămânea nemișcat față de gaura alb-negru, atunci după ce sfera a traversat orizontul de vizibilitate, deplasarea către roșu a fotonilor pentru observator ar deveni infinită și el nu ar mai putea observa această sferă de praf. Dar datorită căderii libere a observatorului, el poate vedea sfera tot timpul (dacă nu luăm în considerare deplasarea puternică la roșu a fotonilor) - incl. și momentele în care sfera traversează ambele orizonturi și în timp ce observatorul însuși traversează aceste orizonturi și chiar și după ce sfera trece prin gâtul acestei găuri de vierme dinamice (gaura alb-negru) - și ieșirea particulelor de praf într-un alt univers .

Mai jos este o scară a razei pentru observator (marcat cu un semn galben), punctul învelișului de praf cel mai apropiat de observator (marcat cu un semn verde), punctul învelișului de praf care este cel mai îndepărtat de observator de care fotonii veniți la observator (marcat cu un semn alb subțire), precum și locația orizontului găurii negre (marca roșie), orizontul Cauchy (marcajul albastru) și punctul gâtului (semnul violet).

12.Multiverse

Conceptul de Multivers este de obicei identificat cu topologia non-trivială a spațiului din jurul nostru. Mai mult, spre deosebire de conceptul de „multivers” din fizica cuantică, ele înseamnă scale spațiale suficient de mari pe care efectele cuantice pot fi complet neglijate. Ce este o topologie non-trivială? Voi explica asta la exemple simple. Să ne imaginăm două obiecte turnate din plastilină: o ceașcă obișnuită cu mâner și o farfurie pentru această ceașcă.

Fără a rupe plastilina și fără a lipi suprafețele, ci doar prin deformarea plastică a plastilinei, o farfurie poate fi transformată într-o minge, dar nu este în niciun caz posibil să se transforme într-o cană sau o gogoașă. Pentru o cană este invers: datorită mânerului, ceașca nu poate fi transformată într-o farfurie sau într-o bilă, dar poate fi transformată într-o gogoașă. Aceste proprietăți generale farfuriile și bile corespund topologiei lor generale - topologia unei sfere, iar proprietățile generale ale unei cupe și ale unei gogoși - topologia unui tor.

Deci, topologia unei sfere (farfurioară și minge) este considerată a fi banală, iar topologia mai complexă a unui tor (cupă și gogoașă) este considerată a fi nebanală, deși există alte tipuri și mai complexe de non-uri. -topologie banala - nu numai topologia unui tor. Universul din jurul nostru este format din cel puțin trei dimensiuni spațiale (lungime, lățime, înălțime) și o singură dată, iar conceptele de topologie sunt în mod evident transferate în lumea noastră.

Astfel, dacă două universuri diferite cu topologia unei sfere sunt conectate printr-o singură gaură de vierme (halteră), atunci universul rezultat va avea și o topologie trivială a unei sfere. Dar dacă două părți diferite ale unui univers sunt conectate între ele printr-o gaură de vierme (greutate), atunci un astfel de univers va avea o topologie de tor non-trivială.

Dacă două universuri diferite cu topologia unei sfere sunt conectate prin două sau mai multe găuri de vierme, atunci universul rezultat va avea o topologie non-trivială. Un sistem de universuri conectate prin mai multe găuri de vierme va avea, de asemenea, o topologie netrivială dacă există cel puțin o linie închisă care nu poate fi trasă împreună la un punct prin nicio deformare lină.

Cu toată atractivitatea lor, găurile de vierme au două dezavantaje semnificative: sunt instabile și existența lor necesită prezența materiei exotice (sau fantomă). Și dacă stabilitatea lor poate fi încă realizată artificial, atunci mulți oameni de știință pur și simplu nu cred în posibilitatea existenței materiei fantomă. Pe baza celor de mai sus, poate părea că, fără găuri de vierme, existența Multiversului este imposibilă. Dar se dovedește că nu este așa: existența unor găuri negre reale este destul de suficientă pentru existența Multiversului.

După cum am spus deja, în interiorul tuturor găurilor negre există o singularitate - aceasta este o zonă în care densitatea energiei și materiei atinge valori infinite. În aproape toate găurile negre, singularitatea respinge materia (și lumina) atunci când se apropie prea mult de ea (deja sub orizontul găurii negre).

Singura excepție de la acest fenomen ar putea fi așa-numitele găuri negre Schwarzschild, adică cele care nu se rotesc deloc și care nu au sarcină electrică. O gaură neagră Schwarzschild are o topologie banală. Dar pentru formarea unei astfel de găuri negre Schwarzschild, materia care o formează necesită astfel de condiții inițiale, a căror măsură este zero pe ansamblul tuturor condițiilor inițiale posibile!

Cu alte cuvinte, atunci când se formează orice gaură neagră, aceasta va avea cu siguranță rotație (chiar dacă este foarte mică) și cu siguranță va exista o sarcină electrică (chiar dacă este elementară), adică gaura neagră nu va fi Schwarzschild. Eu numesc astfel de găuri negre reale.

O gaură neagră Schwarzschild are o singularitate în interiorul unei sfere centrale de suprafață infinitezimală. O gaură neagră adevărată are o singularitate pe un inel care se află în planul ecuatorial sub ambele orizonturi ale găurii negre. Merită adăugat aici că, spre deosebire de gaura neagră Schwarzschild, o adevărată gaură neagră are nu unul, ci două orizonturi. Mai mult, între aceste orizonturi semnele matematice ale spațiului și timpului își schimbă locurile (deși acest lucru nu înseamnă deloc că spațiul și timpul în sine își schimbă locul, așa cum cred unii oameni de știință).

Ce se va întâmpla cu o particulă care este respinsă de o singularitate în interiorul unei găuri negre reale (deja sub orizontul său interior)? Particula nu va mai putea zbura înapoi: acest lucru ar contrazice legile fizicii și cauzalitatea într-o gaură neagră, deoarece particula a căzut deja sub orizontul evenimentelor. Acest lucru duce la faptul că, după ce a căzut sub orizontul interior al unei adevărate găuri negre, orice materie, particule, lumină sunt aruncate de singularitate într-un alt univers.

Acest lucru se datorează faptului că, spre deosebire de găurile negre Schwarzschild, topologia din interiorul găurilor negre reale se dovedește a fi netrivială. Nu este uimitor? Chiar și o ușoară rotație a unei găuri negre duce la o schimbare radicală a proprietăților topologiei sale! În universul în care materia zboară apoi, există o gaură albă - totul zboară din ea. Dar toate miracolele nu se termină aici... Cert este că în același loc din spațiu unde se află această gaură albă, într-un alt univers, există și o gaură neagră. Materia care cade în acea gaură neagră dintr-un alt univers trece printr-un proces similar și zboară în universul următor și așa mai departe.

Mai mult, mișcarea de la un univers la altul este întotdeauna posibilă doar într-o direcție - din trecut în viitor (în spațiu-timp). Această direcție este asociată cu relația cauză-efect dintre evenimente din orice spațiu-timp. În virtutea bunului simț și a logicii, oamenii de știință presupun că relația cauză-efect nu ar trebui niciodată ruptă. Un astfel de obiect se numește de obicei o gaură alb-negru (în acest sens, o gaură de vierme ar putea fi numită o gaură alb-alb). Acesta este Multiversul, care există datorită existenței unor găuri negre reale, iar existența găurilor de vierme și a materiei fantomă nu este necesară pentru existența sa.

Presupun că pentru majoritatea cititorilor va fi dificil de imaginat că în aceeași regiune a spațiului (în aceeași sferă având raza orizontului unei găuri negre) ar exista două obiecte fundamental diferite: o gaură neagră și o gaură albă. Dar matematic acest lucru poate fi dovedit destul de strict.

Invit cititorul să-și imagineze un model simplu: intrarea (și ieșirea) dintr-o clădire cu ușă rotativă. Această ușă se poate roti doar într-o direcție. În interiorul clădirii, intrarea și ieșirea din apropierea acestei uși sunt separate prin turnichete, permițând vizitatorilor să treacă într-o singură direcție (intrare sau ieșire), dar în afara clădirii nu există turnichete. Să ne imaginăm că în interiorul clădirii aceste turnichete împart întreaga clădire în 2 părți: universul nr. 1 pentru ieșirea din clădire și universul nr. 3 pentru intrarea în ea, iar în exteriorul clădirii există universul nr. 2 - cel în care tu și Eu traiesc. În interiorul clădirii, turnichetele permit, de asemenea, mișcarea doar în direcția de la Nr. 1 la Nr. 3. Un astfel de model simplu ilustrează bine acțiunea unei găuri alb-negru și explică faptul că în afara unei clădiri, vizitatorii care intră și ies se pot ciocni între ei, dar în interiorul unei clădiri nu pot din cauza unidirecționalității mișcării (la fel ca particulele de materie în universurile corespunzătoare).

De fapt, fenomenele care însoțesc materia în timpul unei astfel de ejecții într-un alt univers sunt procese destul de complexe. Rolul principal în ele începe să fie jucat de forțele gravitaționale ale mareelor, despre care am scris mai sus. Cu toate acestea, dacă materia care intră în interiorul găurii negre nu ajunge la singularitate, atunci forțele de maree care acționează asupra acesteia rămân întotdeauna finite și, astfel, se dovedește a fi fundamental posibil ca un robot (sau chiar o persoană) să treacă prin el. o astfel de gaură alb-negru fără a-i face rău. Mai mult, cu cât gaura neagră este mai mare și mai masivă, cu atât forțele mareelor ​​vor fi mai mici la maxim...

Cititorul poate avea o întrebare logică: va exista neapărat o gaură albă în Universul nostru unde există deja o gaură neagră și de unde ar putea zbura către noi materia din Universul anterior? Pentru experții în topologia găurilor negre, aceasta este o întrebare dificilă, iar răspunsul este „nu întotdeauna”. Dar, în principiu, o astfel de situație poate exista - atunci când o gaură neagră din Universul nostru este și o gaură albă dintr-un alt univers, anterior. Răspundeți la întrebarea „Ce situație este mai probabilă?” (indiferent dacă gaura neagră din Universul nostru este și o gaură albă din Universul anterior sau nu), noi, din păcate, nu putem încă.

Desigur, astăzi și în viitorul apropiat nu va fi posibil din punct de vedere tehnic să trimiteți nici măcar un robot într-o gaură neagră, dar unele efecte fizice și fenomene caracteristice găurilor de vierme și găurilor alb-negru sunt atât de proprietăți unice că astăzi astronomia observațională s-a apropiat de detectarea lor și, în consecință, de descoperirea unor astfel de obiecte.

13. Cum ar trebui să arate o gaură de vierme printr-un telescop puternic

După cum am scris deja, dacă o gaură de vierme este impracticabilă, atunci distingerea acesteia de o gaură neagră va fi foarte dificilă. Dar dacă este acceptabil, atunci prin el puteți observa obiecte și stele din alt univers.

Figura 9. (desen original al autorului)
Panoul din stânga arată o secțiune a cerului înstelat observată printr-o gaură circulară din același univers (1 milion de stele identice, distribuite uniform). Panoul din mijloc arată cerul înstelat al altui univers, văzut printr-o gaură de vierme statică (1 milion de imagini diferite din 210.069 de stele identice și distribuite uniform într-un alt univers). Panoul din dreapta arată cerul înstelat al altui univers văzut printr-o gaură alb-negru (1 milion de imagini diferite din 58.892 de stele identice și distribuite uniform într-un alt univers).

Să luăm în considerare cel mai simplu (ipotetic) model al cerului înstelat: există destul de multe stele identice pe cer și toate aceste stele sunt distribuite uniform pe sfera cerească. Apoi, imaginea acestui cer, observată printr-o gaură circulară din același univers, va fi așa cum se arată în panoul din stânga din Figura 9. Acest panou din stânga arată 1 milion de stele identice, distanțate uniform, astfel încât imaginea pare a fi o blob circulară aproape uniformă.

Dacă observăm același cer înstelat (în alt univers) prin gâtul unei găuri de vierme (din universul nostru), atunci imaginea imaginilor acestor stele va arăta aproximativ așa cum se arată în

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

Următoarea știre

Filme " Star Trek„, „Doctor Who” și universul Marvel sunt unite printr-un singur detaliu: călătoria prin spațiu cu o viteză enormă. Dacă astăzi durează cel puțin șapte luni pentru a zbura pe Marte, atunci în lumea science fiction acest lucru se poate face într-o fracțiune de secundă. Călătoria de mare viteză este efectuată folosind așa-numitele găuri de vierme (găuri de vierme) - aceasta este o caracteristică ipotetică a spațiu-timpului, care este un „tunel” în spațiu în fiecare moment de timp. Pentru a înțelege principiul funcționării „găurii”, trebuie doar să vă amintiți de Alice din „Through the Looking Glass”. Acolo, rolul unei găuri de vierme a fost jucat de o oglindă: Alice se putea găsi instantaneu într-un alt loc doar atingând-o.

Imaginea de mai jos arată cum funcționează tunelul. În filme, așa se întâmplă: personajele urcă la bordul unei nave spațiale, zboară rapid către portal și, la intrarea în el, se găsesc imediat în locul potrivit, de exemplu, de cealaltă parte a Universului. Din păcate, chiar și în teorie funcționează diferit.

Sursa foto: YouTube

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

Teoria găurii de vierme

În primul rând, merită să aflați cum funcționează găurile negre. Imaginați-vă o minge pe o țesătură elastică întinsă. Pe măsură ce se apropie de centru, scade în dimensiune și în același timp devine mai dens. Țesătura se îndoaie din ce în ce mai mult sub greutatea sa, până când în cele din urmă devine atât de mică încât pur și simplu se închide peste ea, iar mingea dispare din vedere. În gaura neagră în sine, curbura spațiului-timp este infinită - această stare a fizicii se numește singularitate. Nu are nici spațiu, nici timp în înțelegerea umană.

Sursa foto: Pikabu.ru

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

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

1. Se va transforma într-o stea dispărută foarte densă, formată dintr-o serie elemente chimice, este o pitică albă;

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

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

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

Dacă vă imaginați o gaură neagră ca o pâlnie, atunci un obiect care cade în ea își pierde orizontul de evenimente și cade înăuntru. Deci unde este gaura de vierme? Se află exact în aceeași pâlnie, atașată tunelului găurii negre, unde ieșirile sunt orientate spre exterior. Oamenii de știință cred că celălalt capăt al găurii de vierme este conectat la o gaură albă (opusul unei găuri negre, în care nimic nu poate cădea).

De ce nu trebuie să intri într-o gaură de vierme

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

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

oamenii au distribuit articolul

Următoarea știre

În science fiction găuri de vierme, sau găuri de vierme, sunt o metodă des folosită pentru a parcurge distanțe foarte mari în spațiu. Ar putea exista aceste punți magice cu adevărat?

Oricât de entuziasmat sunt de viitorul umanității în spațiu, există o problemă flagrantă. Suntem saci de carne moi, formați în principal din apă, iar acei ceilalți sunt atât de departe de noi. Chiar și cu cele mai optimiste tehnologii de zbor spațial, ne putem imagina că nu vom ajunge niciodată la o altă stea într-un timp egal cu durata unei vieți umane.

Realitatea ne spune că până și stelele cele mai apropiate de noi sunt neînțeles de îndepărtate și ar fi nevoie de o cantitate enormă de energie sau timp pentru a face călătoria. Realitatea ne spune că avem nevoie de o navă spațială care poate zbura cumva sute sau mii de ani în timp ce astronauții se nasc pe ea, generație după generație, își trăiesc viața și mor în zborul către o altă stea.

Science-fiction, pe de altă parte, ne conduce la metode de construire a motoarelor îmbunătățite. Porniți unitatea warp și urmăriți cum trec stelele trecând, făcând călătoria către Alpha Centauri la fel de rapidă și plăcută ca o croazieră pe o navă undeva pe mare.

Încă din filmul „Interstellar”.

Știi ce este și mai simplu? gaura de vierme; un tunel magic care leagă două puncte ale spațiului și timpului. Doar stabiliți-vă destinația, așteptați ca poarta stelară să se stabilizeze și doar zboară... zboară la jumătatea galaxiei către destinație.

Da, chiar e tare! Cineva ar fi trebuit să inventeze aceste găuri de vierme, dând startul unui viitor curajos al călătoriilor intergalactice. Ce sunt găurile de vierme și cât de curând le pot folosi? Tu intrebi...

O gaură de vierme, cunoscută și sub numele de pod Einstein-Rosen, este o metodă teoretică de pliere a spațiului și a timpului, astfel încât să puteți conecta două puncte din spațiu împreună. Apoi te-ai putea muta instantaneu dintr-un loc în altul.

Vom folosi demonstrația clasică de la , în care desenați o linie între două puncte pe o bucată de hârtie, apoi îndoiți hârtia și introduceți un creion în acele două puncte pentru a scurta calea. Acest lucru funcționează grozav pe hârtie, dar este fizică reală?

Albert Einstein, surprins într-o fotografie din 1953. Fotograf: Ruth Orkin.

După cum ne-a învățat Einstein, gravitația nu este o forță care atrage materia ca magnetismul, este de fapt curbura spațiu-timpului. Luna crede că urmează pur și simplu o linie dreaptă prin spațiu, dar în realitate urmează o cale curbă creată de gravitația Pământului.

Și așa, potrivit fizicienilor Einstein și Nathan Rosen, ai putea roti o minge de spațiu-timp atât de densă încât două puncte ar fi în aceeași locație fizică. Dacă ai putea menține gaura de vierme stabilă, ai putea separa în siguranță cele două regiuni ale spațiu-timpului, astfel încât să fie încă în aceeași locație, dar separate de distanța care ți-a plăcut.

Coborâm puțul gravitațional de pe o parte a găurii de vierme și apoi apar cu viteza fulgerului în alt loc, la o distanță de milioane și miliarde de ani lumină. În timp ce crearea găurilor de vierme este teoretic posibilă, acestea sunt practic imposibile din ceea ce înțelegem în prezent.

Prima mare problemă este că găurile de vierme sunt impracticabile, conform Teoriei Generale a Relativității. Așa că ține cont de acest lucru, fizica care prezice aceste lucruri interzice utilizarea lor ca metodă de transport. Ceea ce este o lovitură destul de gravă pentru ei.

Ilustrație artistică a unei nave spațiale care se deplasează printr-o gaură de vierme în galaxie îndepărtată. Credit: NASA

În al doilea rând, chiar dacă s-ar putea crea o gaură de vierme, cel mai probabil ar fi instabilă, închizându-se imediat după creare. Dacă ai încercat să ajungi la un capăt, s-ar putea să pierzi.

În al treilea rând, dacă sunt traversabili și este posibil să le menținem stabile, odată ce orice materie încearcă să treacă prin ele - chiar și fotoni de lumină - ar prăbuși gaura de vierme.

Există o licărire de speranță, deoarece fizicienii încă nu și-au dat seama cum să combine teoriile gravitației cu mecanica cuantică. Aceasta înseamnă că Universul însuși poate ști ceva despre găurile de vierme pe care încă nu le înțelegem. Este posibil ca acestea să fi fost create în mod natural ca parte a momentului în care spațiu-timp al întregului univers a fost atras într-o singularitate.

Astronomii au propus să caute găuri de vierme în spațiu uitându-se la modul în care gravitația lor distorsionează lumina stelelor din spatele lor. Niciunul nu a apărut încă. O posibilitate este ca găurile de vierme să arate în mod natural ca particulele virtuale despre care știm că există. Numai că ar fi de neînțeles de mici, la scara lui Planck. Veți avea nevoie de o navă spațială mai mică.

Una dintre cele mai interesante implicații ale găurilor de vierme este că acestea vă pot permite, de asemenea, să călătoriți în timp. Iată cum funcționează. Mai întâi, creați o gaură de vierme în laborator. Apoi ia un capăt al acestuia, pune o navă spațială în ea și zboară cu o fracțiune semnificativă din viteza luminii, astfel încât efectul dilatării timpului să aibă efect.

Pentru oameni pe nava spatiala Vor trece doar câțiva ani, în timp ce sute sau chiar mii de generații de oameni se vor schimba pe Pământ. Presupunând că ați putea menține gaura de vierme stabilă, deschisă și traversabilă, atunci călătoria prin ea ar fi foarte interesantă.

Dacă ai merge într-o singură direcție, nu ai parcurge doar distanța dintre găurile de vierme, dar te-ai și înainta în timp, iar pe drumul înapoi: înapoi în timp.

Unii fizicieni precum Leonard Susskind cred că acest lucru nu ar funcționa, deoarece ar încălca două principii fundamentale ale fizicii: legea conservării energiei și principiul incertitudinii energie-timp Heisenberg.

Din păcate, se pare că găurile de vierme vor trebui să rămână în domeniul science fiction-ului în viitorul apropiat, poate pentru totdeauna. Chiar dacă ar fi posibil să creați o gaură de vierme, ar trebui să o mențineți stabilă, deschisă și apoi să vă dați seama cum să permiteți materiei să treacă în ea fără a se prăbuși. Totuși, dacă ai putea să-ți dai seama, ai face-o calatoria in spatiu foarte confortabil.

Titlul articolului citit „Ce sunt găurile de vierme sau găurile de vierme?”.