Universul stelar este plin de multe mistere. Conform teoriei generale a relativității (GR), creată de Einstein, trăim într-un spațiu-timp cu patru dimensiuni. Este curbată, iar gravitația, familiară tuturor, este o manifestare a acestei proprietăți. Materia se îndoaie, „îndoaie” spațiul din jurul său și cu cât este mai mult, cu atât este mai dens. Spațiul, spațiul și timpul sunt toate subiecte foarte interesante. După ce citiți acest articol, veți afla cu siguranță ceva nou despre ei.
Ideea de curbură
Multe alte teorii ale gravitației, dintre care există sute astăzi, diferă de relativitatea generală în detalii. Cu toate acestea, toate aceste ipoteze astronomice păstrează principalul lucru - ideea de curbură. Dacă spațiul este curbat, atunci putem presupune că ar putea lua, de exemplu, forma unei țevi care leagă zonele care sunt separate de mulți ani lumină. Și poate chiar epoci departe unele de altele. La urma urmei, nu vorbim despre spațiul care ne este familiar, ci despre spațiu-timp când luăm în considerare cosmosul. O gaură în eaapar doar in anumite conditii. Vă invităm să aruncați o privire mai atentă asupra unui fenomen atât de interesant precum găurile de vierme.
Primele idei despre găurile de vierme
Spațiul profund și misterele lui fac semn. Gândurile despre curbură au apărut imediat după publicarea GR. L. Flamm, un fizician austriac, spunea deja în 1916 că geometria spațială poate exista sub forma unui fel de gaură care leagă două lumi. Matematicianul N. Rosen și A. Einstein în 1935 au observat că cele mai simple soluții de ecuații din cadrul relativității generale, care descriu surse izolate încărcate electric sau neutre care creează câmpuri gravitaționale, au o structură spațială de „punte”. Adică, ele conectează două universuri, două spațiu-timp aproape plane și identice.
Mai târziu, aceste structuri spațiale au devenit cunoscute sub numele de „găuri de vierme”, care este o traducere destul de liberă a cuvântului englezesc „găuri de vierme”. O traducere mai apropiată a acesteia este „găura de vierme” (în spațiu). Rosen și Einstein nici măcar nu au exclus posibilitatea de a folosi aceste „punți” pentru a descrie particulele elementare cu ajutorul lor. Într-adevăr, în acest caz, particula este o formațiune pur spațială. Prin urmare, nu este nevoie să modelați în mod specific sursa de sarcină sau de masă. Și un observator extern îndepărtat, dacă gaura de vierme are dimensiuni microscopice, vede doar o sursă punctuală cu sarcină și masă atunci când se află într-unul dintre aceste spații.
„Poduri” Einstein-Rosen
Linii electrice de forță intră în vizuină dintr-o parte, iar din ceal altă parte ies fără să se termine sau să înceapă nicăieri. J. Wheeler, un fizician american, a spus cu această ocazie că se obțin „încărcare fără sarcină” și „masă fără masă”. Nu este deloc necesar în acest caz să considerăm că puntea servește la conectarea a două universuri diferite. Nu mai puțin potrivită ar fi presupunerea că ambele „guri” ale unei găuri de vierme ies în același univers, dar în momente diferite și în puncte diferite ale acestuia. Se dovedește ceva care seamănă cu un „mâner” gol, dacă este cusut într-o lume familiară aproape plată. Liniile de forță intră în gură, ceea ce poate fi înțeles ca o sarcină negativă (să spunem un electron). Gura din care ies are o sarcină pozitivă (pozitron). În ceea ce privește masele, acestea vor fi aceleași de ambele părți.
Condiții pentru formarea „podurilor” Einstein-Rosen
Această imagine, cu toată atractivitatea ei, nu a câștigat teren în fizica particulelor, din multe motive. Nu este ușor să atribui proprietăți cuantice „podurilor” Einstein-Rosen, care sunt indispensabile în microlume. O astfel de „punte” nu se formează deloc pentru valorile cunoscute ale sarcinilor și maselor particulelor (protoni sau electroni). Soluția „electrică” prezice în schimb o singularitate „golă”, adică un punct în care câmpul electric și curbura spațiului devin infinite. În astfel de puncte, conceptulspațiu-timp, chiar și în cazul curburii, își pierde sensul, deoarece este imposibil să se rezolve ecuații care au un număr infinit de termeni.
Când eșuează GR?
Pe cont propriu, OTO precizează exact când încetează să funcționeze. Pe gât, în cel mai îngust loc al „podului”, există o încălcare a netezimii conexiunii. Și trebuie spus că este destul de netrivial. Din poziția unui observator îndepărtat, timpul se oprește la acest gât. Ceea ce Rosen și Einstein credeau că este gâtul este acum definit ca orizontul de evenimente al unei găuri negre (încărcate sau neutre). Raze sau particule din diferite părți ale „podului” cad pe diferite „secțiuni” ale orizontului. Și între părțile sale din stânga și din dreapta, relativ vorbind, există o zonă non-statică. Pentru a depăși zona, este imposibil să nu o treci.
Incapacitatea de a trece printr-o gaură neagră
O navă spațială care se apropie de orizontul unei găuri negre relativ mari pare să înghețe pentru totdeauna. Din ce în ce mai rar, semnalele de la ea ajung… Dimpotrivă, orizontul conform ceasului navei este atins într-un timp finit. Când o navă (un fascicul de lumină sau o particulă) trece pe lângă ea, în curând se va întâlni cu o singularitate. Aici curbura devine infinită. În singularitate (încă în drum spre ea), corpul extins va fi inevitabil sfâșiat și zdrobit. Aceasta este realitatea modului în care funcționează o gaură neagră.
Cercetari suplimentare
În 1916-17. S-au obţinut soluţii Reisner-Nordström şi Schwarzschild. În eledescrie sferic găuri negre simetrice încărcate electric și neutre. Cu toate acestea, fizicienii au putut înțelege pe deplin geometria complexă a acestor spații abia la începutul anilor 1950 și 60. Atunci D. A. Wheeler, cunoscut pentru munca sa în teoria gravitației și fizicii nucleare, a propus termenii „găură de vierme” și „găură neagră”. S-a dovedit că în spațiile Reisner-Nordström și Schwarzschild există într-adevăr găuri de vierme în spațiu. Ele sunt complet invizibile pentru un observator îndepărtat, precum găurile negre. Și, ca și ei, găurile de vierme din spațiu sunt eterne. Dar dacă călătorul pătrunde dincolo de orizont, ele se prăbușesc atât de repede încât nici o rază de lumină, nici o particulă masivă, cu atât mai puțin o navă, nu poate zbura prin ele. Pentru a zbura în altă gură, ocolind singularitatea, trebuie să te miști mai repede decât lumina. În prezent, fizicienii cred că vitezele supernovei ale energiei și materiei sunt fundamental imposibile.
Găurile negre ale Schwarzschild și Reisner-Nordström
Gaura neagră Schwarzschild poate fi considerată o gaură de vierme impenetrabilă. În ceea ce privește gaura neagră Reisner-Nordström, aceasta este ceva mai complicată, dar și impracticabilă. Cu toate acestea, nu este atât de greu să veniți cu și să descrieți găurile de vierme cu patru dimensiuni din spațiu care ar putea fi traversate. Trebuie doar să alegeți tipul de măsură de care aveți nevoie. Tensorul metric, sau metrica, este un set de valori care poate fi folosit pentru a calcula intervalele de patru dimensiuni care există între punctele evenimentului. Acest set de valori caracterizează pe deplin atât câmpul gravitațional, cât șigeometria spațiu-timp. Găurile de vierme traversabile geometric din spațiu sunt chiar mai simple decât găurile negre. Nu au orizonturi care să ducă la cataclisme odată cu trecerea timpului. În momente diferite, timpul poate merge într-un ritm diferit, dar nu ar trebui să se oprească sau să accelereze la nesfârșit.
Două linii de cercetare a găurilor de vierme
Natura a pus o barieră în calea apariției găurilor de vierme. Cu toate acestea, o persoană este aranjată în așa fel încât, dacă există un obstacol, vor exista întotdeauna cei care vor să-l depășească. Și oamenii de știință nu fac excepție. Lucrările teoreticienilor care sunt implicați în studiul găurilor de vierme pot fi împărțite condiționat în două zone care se completează reciproc. Prima se referă la luarea în considerare a consecințelor lor, presupunând în prealabil că găurile de vierme există. Reprezentanții celei de-a doua direcții încearcă să înțeleagă din ce și cum pot apărea, ce condiții sunt necesare pentru apariția lor. Sunt mai multe lucrări în această direcție decât în prima și, poate, sunt mai interesante. Această zonă include căutarea modelelor de găuri de vierme, precum și studiul proprietăților acestora.
Realizări ale fizicienilor ruși
După cum sa dovedit, proprietățile materiei, care este materialul pentru construcția găurilor de vierme, pot fi realizate datorită polarizării vidului câmpurilor cuantice. Fizicienii ruși Serghei Sușkov și Arkadi Popov, împreună cu cercetătorul spaniol David Hochberg și Serghei Krasnikov, au ajuns recent la această concluzie. În acest caz, vidul nu estegoliciunea. Aceasta este o stare cuantică caracterizată de cea mai scăzută energie, adică un câmp în care nu există particule reale. În acest domeniu apar în mod constant perechi de particule „virtuale”, dispărând înainte de a fi detectate de dispozitive, dar lăsându-și amprenta sub forma unui tensor de energie, adică un impuls caracterizat prin proprietăți neobișnuite. În ciuda faptului că proprietățile cuantice ale materiei se manifestă în principal în microcosmos, găurile de vierme generate de acestea, în anumite condiții, pot atinge dimensiuni semnificative. Unul dintre articolele lui Krasnikov, de altfel, se numește „Amenințarea găurilor de vierme”.
O chestiune de filozofie
Dacă găurile de vierme vor fi construite sau descoperite vreodată, domeniul filosofiei preocupat de interpretarea științei se va confrunta cu noi provocări, și trebuie să spun, cu unele foarte dificile. Cu toată absurditatea aparentă a buclelor de timp și problemele grele ale cauzalității, această zonă a științei se va da seama cândva. Așa cum s-au ocupat de problemele mecanicii cuantice și de teoria relativității create de Einstein. Spațiu, spațiu și timp - toate aceste întrebări au interesat oameni de toate vârstele și, aparent, ne vor interesa mereu. Este aproape imposibil să le cunoști complet. Este puțin probabil ca explorarea spațiului să fie finalizată vreodată.
