Звездната вселена е изпълнена с много мистерии. Според общата теория на относителността (ОТО), създадена от Айнщайн, ние живеем в четириизмерно пространство-време. Тя е извита и гравитацията, позната на всички ни, е проявление на това свойство. Материята се огъва, "огъва" пространството около себе си и колкото повече, толкова по-плътна е тя. Пространството, пространството и времето са много интересни теми. След като прочетете тази статия, със сигурност ще научите нещо ново за тях.
Идеята за кривина
Много други теории на гравитацията, от които днес има стотици, се различават от общата теория на относителността в детайли. Всички тези астрономически хипотези обаче запазват основното - идеята за кривината. Ако пространството е извито, тогава можем да предположим, че може да приеме, например, формата на тръба, свързваща области, които са разделени на много светлинни години. И може би дори епохи, далеч една от друга. В крайна сметка не говорим за пространството, което ни е познато, а за пространство-времето, когато разглеждаме космоса. Дупка в негосе появяват само при определени условия. Каним ви да разгледате по-отблизо такъв интересен феномен като червеевите дупки.
Първи идеи за червеевите дупки
Дълбокият космос и неговите мистерии привличат. Мислите за кривината се появиха веднага след публикуването на GR. Л. Флам, австрийски физик, още през 1916 г. казва, че пространствената геометрия може да съществува под формата на един вид дупка, която свързва два свята. Математиците Н. Розен и А. Айнщайн през 1935 г. забелязаха, че най-простите решения на уравнения в рамките на общата теория на относителността, описващи изолирани електрически заредени или неутрални източници, които създават гравитационни полета, имат пространствена „мостова“структура. Тоест, те свързват две вселени, две почти плоски и идентични пространство-времена.
По-късно тези пространствени структури стават известни като "дупки на червеи", което е доста свободен превод на английската дума wormhole. По-близък превод за него е "червеевата дупка" (в космоса). Розен и Айнщайн дори не изключиха възможността да използват тези „мостове“за описване на елементарни частици с тяхна помощ. Всъщност в този случай частицата е чисто пространствена формация. Следователно няма нужда да се моделира конкретно източникът на заряд или маса. И далечен външен наблюдател, ако дупката на червея има микроскопични размери, вижда само точков източник със заряд и маса, когато е в едно от тези пространства.
Айнщайн-Розен "Мостове"
Електрическите силови линии влизат в дупката от едната страна, а от другата излизат, без да свършват или започват никъде. Дж. Уилър, американски физик, каза по този повод, че се получават "заряд без заряд" и "маса без маса". В този случай изобщо не е необходимо да се има предвид, че мостът служи за свързване на две различни вселени. Не по-малко подходящо би било и предположението, че и двете „устия“на дупка-червей излизат в една и съща вселена, но в различно време и в различни точки от нея. Оказва се нещо, наподобяващо куха "дръжка", ако е пришита към почти плосък познат свят. Силовите линии влизат в устата, което може да се разбере като отрицателен заряд (да речем електрон). Устата, от която излизат, има положителен заряд (позитрон). Що се отнася до масите, те ще бъдат еднакви и от двете страни.
Условия за формиране на "мостовете" на Айнщайн-Розен
Тази картина, въпреки цялата си привлекателност, не се е наложила във физиката на елементарните частици по много причини. Не е лесно да се припишат квантови свойства на "мостовете" на Айнщайн-Розен, които са незаменими в микросвета. Такъв "мост" изобщо не се образува за известни стойности на зарядите и масите на частиците (протони или електрони). Вместо това "електрическото" решение предсказва "гола" сингулярност, тоест точка, в която електрическото поле и кривината на пространството стават безкрайни. В такива моменти концепциятапространство-времето, дори в случай на кривина, губи своето значение, тъй като е невъзможно да се решат уравнения, които имат безкраен брой термини.
Кога GR се проваля?
Самостоятелно, OTO изрично посочва точно кога спира да работи. На шията, в най-тясното място на "моста", има нарушение на гладкостта на връзката. И трябва да се каже, че това е доста нетривиално. От позицията на далечен наблюдател времето спира на този врат. Това, което Росен и Айнщайн смятаха за гърлото, сега се определя като хоризонт на събитията на черна дупка (независимо дали е заредена или неутрална). Лъчи или частици от различни страни на "моста" падат върху различни "участъци" на хоризонта. А между лявата и дясната му част, условно казано, има нестатична зона. За да преминете района, е невъзможно да не го преминете.
Невъзможност за преминаване през черна дупка
Космически кораб, приближаващ хоризонта на относително голяма черна дупка, сякаш замръзва завинаги. Все по-рядко сигнали от него достигат… Напротив, хоризонтът по корабния часовник се достига за крайно време. Когато кораб (лъч светлина или частица) го премине, той скоро ще изпадне в сингулярност. Това е мястото, където кривината става безкрайна. В сингулярността (все още на път към нея) разширеното тяло неизбежно ще бъде разкъсано и смачкано. Това е реалността как работи черната дупка.
Допълнително проучване
През 1916-17. Бяха получени решения на Райзнер-Нордстрьом и Шварцшилд. В тяхсферично описва симетрични електрически заредени и неутрални черни дупки. Въпреки това, физиците успяха да разберат напълно сложната геометрия на тези пространства едва в началото на 1950-те и 60-те години. Тогава Д. А. Уилър, известен с работата си по теорията на гравитацията и ядрената физика, предложи термините „червейна дупка“и „черна дупка“. Оказа се, че в пространствата на Райзнер-Нордстрьом и Шварцшилд наистина има червеи в космоса. Те са напълно невидими за далечен наблюдател, като черни дупки. И като тях дупките на червеи в космоса са вечни. Но ако пътникът проникне отвъд хоризонта, те се срутват толкова бързо, че нито лъч светлина, нито масивна частица, камо ли кораб, не могат да прелетят през тях. За да летите към друга уста, заобикаляйки сингулярността, трябва да се движите по-бързо от светлината. В момента физиците вярват, че скоростите на енергията и материята на свръхнова са принципно невъзможни.
Черните дупки на Шварцшилд и Райзнер-Нордстрьом
Черната дупка на Шварцшилд може да се счита за непроницаема червейна дупка. Що се отнася до черната дупка на Райзнер-Нордстрьом, тя е малко по-сложна, но и непроходима. И все пак не е толкова трудно да се измислят и опишат четириизмерни дупки на червеи в космоса, които могат да бъдат преминати. Просто трябва да изберете типа показател, от който се нуждаете. Метричният тензор или метриката е набор от стойности, които могат да се използват за изчисляване на четириизмерните интервали, които съществуват между точките на събитието. Този набор от стойности напълно характеризира както гравитационното поле, така игеометрия пространство-време. Геометрично проходимите червеи в космоса са дори по-прости от черните дупки. Те нямат хоризонти, които да водят до катаклизми с течение на времето. В различни моменти времето може да тече с различно темпо, но не трябва да спира или да се ускорява безкрайно.
Две линии на изследване на дупки на червеи
Природата е поставила бариера пред появата на червеи. Човек обаче е устроен така, че ако има препятствие, винаги ще има желаещи да го преодолеят. И учените не са изключение. Работите на теоретиците, които се занимават с изследване на дупките на червеи, могат условно да бъдат разделени на две области, които се допълват взаимно. Първият се занимава с разглеждането на последствията от тях, като се предполага предварително, че дупките на червеи наистина съществуват. Представителите на второто направление се опитват да разберат от какво и как могат да се появят, какви условия са необходими за тяхното възникване. В тази посока има повече произведения, отколкото в първата и може би са по-интересни. Тази област включва търсене на модели на дупки на червеи, както и изследване на техните свойства.
Постижения на руските физици
Както се оказа, свойствата на материята, която е материалът за изграждане на дупки на червеи, могат да се реализират благодарение на поляризацията на вакуума на квантовите полета. До това заключение наскоро стигнаха руските физици Сергей Сушков и Аркадий Попов, заедно с испанския изследовател Давид Хохберг и Сергей Красников. Вакуумът в този случай не е такъвпразнота. Това е квантово състояние, характеризиращо се с най-ниска енергия, тоест поле, в което няма реални частици. В това поле постоянно се появяват двойки „виртуални“частици, които изчезват, преди да бъдат открити от устройствата, но оставят своя отпечатък под формата на енергиен тензор, тоест импулс, характеризиращ се с необичайни свойства. Въпреки факта, че квантовите свойства на материята се проявяват главно в микрокосмоса, генерираните от тях червеи при определени условия могат да достигнат значителни размери. Между другото, една от статиите на Красников се нарича "Заплахата от дупки на червеи".
Въпрос на философията
Ако някога се изградят или открият дупки на червеи, областта на философията, занимаваща се с интерпретацията на науката, ще се изправи пред нови предизвикателства, и трябва да кажа, много трудни. Въпреки цялата привидно абсурдност на времевите цикли и тежките проблеми на причинно-следствената връзка, тази област на науката вероятно ще го разбере някой ден. Точно както се занимаваха с проблемите на квантовата механика и теорията на относителността, създадена от Айнщайн. Пространство, пространство и време - всички тези въпроси интересуват хората от всички възрасти и очевидно винаги ще ни интересуват. Почти невъзможно е да ги познаете напълно. Изследването на космоса е малко вероятно някога да бъде завършено.
