Zvezdani univerzum je prepun mnogih misterija. Prema opštoj teoriji relativnosti (GR), koju je stvorio Ajnštajn, živimo u četvorodimenzionalnom prostor-vremenu. Zakrivljena je, a svima nama poznata gravitacija je manifestacija ovog svojstva. Materija se savija, "savija" prostor oko sebe, i što je više, to je gušća. Prostor, prostor i vrijeme su vrlo zanimljive teme. Nakon što pročitate ovaj članak, sigurno ćete naučiti nešto novo o njima.
Ideja zakrivljenosti
Mnoge druge teorije gravitacije, kojih danas postoje stotine, razlikuju se od opšte teorije relativnosti u detaljima. Međutim, sve ove astronomske hipoteze zadržavaju glavnu stvar - ideju zakrivljenosti. Ako je prostor zakrivljen, onda možemo pretpostaviti da bi mogao poprimiti, na primjer, oblik cijevi koja povezuje područja koja su razdvojena mnogo svjetlosnih godina. A možda čak i ere udaljene jedna od druge. Uostalom, ne govorimo o prostoru koji nam je poznat, već o prostor-vremenu kada posmatramo kosmos. Rupa u njemupojavljuju samo pod određenim uslovima. Pozivamo vas da izbliza pogledate tako zanimljiv fenomen kao što su crvotočine.
Prve ideje o crvotočinama
Duboki svemir i njegove misterije mame. Misli o zakrivljenosti pojavile su se odmah nakon što je GR objavljen. L. Flamm, austrijski fizičar, već je 1916. godine rekao da prostorna geometrija može postojati u obliku jedne vrste rupe koja spaja dva svijeta. Matematičari N. Rosen i A. Einstein su 1935. godine uočili da najjednostavnija rješenja jednadžbi u okviru opšte teorije relativnosti, koja opisuju izolovane električno nabijene ili neutralne izvore koji stvaraju gravitacijska polja, imaju prostornu strukturu „mosta“. To jest, oni povezuju dva univerzuma, dva skoro ravna i identična prostor-vremena.
Kasnije su ove prostorne strukture postale poznate kao "crvotočine", što je prilično labav prijevod engleske riječi crvotočina. Bliži prevod je "crvotočina" (u svemiru). Rosen i Einstein nisu isključili ni mogućnost korištenja ovih "mostova" za opisivanje elementarnih čestica uz njihovu pomoć. Zaista, u ovom slučaju čestica je čisto prostorna formacija. Stoga, nema potrebe posebno modelirati izvor naboja ili mase. A udaljeni spoljni posmatrač, ako crvotočina ima mikroskopske dimenzije, vidi samo tačkasti izvor sa nabojem i masom kada je u jednom od ovih prostora.
Einstein-Rosen "Bridges"
Električne linije sile ulaze u jazbinu s jedne strane, a s druge strane izlaze bez kraja ili početka. J. Wheeler, američki fizičar, rekao je ovom prilikom da se dobijaju "naboj bez naboja" i "masa bez mase". U ovom slučaju uopće nije potrebno uzeti u obzir da most služi za povezivanje dva različita svemira. Ništa manje prikladna ne bi bila pretpostavka da oba "usta" crvotočine izlaze u isti univerzum, ali u različito vrijeme i na različitim tačkama u njemu. Ispada nešto što nalikuje šupljoj "ručici", ako se prišije u gotovo ravan poznati svijet. Linije sile ulaze u usta, što se može shvatiti kao negativni naboj (recimo elektron). Usta iz kojih izlaze imaju pozitivan naboj (pozitron). Što se tiče masa, biće iste na obje strane.
Uslovi za formiranje Einstein-Rosenovih "mostova"
Ova slika, uz svu svoju atraktivnost, nije zadobila uporište u fizici čestica, iz mnogo razloga. Nije lako pripisati kvantna svojstva Einstein-Rosenovim "mostovima", koji su neophodni u mikrosvijetu. Takav "most" se uopće ne formira za poznate vrijednosti naboja i masa čestica (protona ili elektrona). Umjesto toga, "električno" rješenje predviđa "goli" singularitet, odnosno tačku u kojoj električno polje i zakrivljenost prostora postaju beskonačni. U takvim tačkama, konceptprostor-vrijeme, čak iu slučaju zakrivljenosti, gubi smisao, jer je nemoguće riješiti jednačine koje imaju beskonačan broj članova.
Kada GR ne uspije?
Sam za sebe, OTO posebno navodi kada prestaje da radi. Na vratu, na najužem mjestu "mosta", postoji povreda glatkoće veze. I mora se reći da je prilično netrivijalan. Sa pozicije udaljenog posmatrača vreme se zaustavlja na ovom vratu. Ono što su Rosen i Ajnštajn mislili da je grlo sada se definiše kao horizont događaja crne rupe (bilo naelektrisane ili neutralne). Zrake ili čestice sa različitih strana "mosta" padaju na različite "sekcije" horizonta. A između njegovog lijevog i desnog dijela, relativno govoreći, postoji nestatična oblast. Da biste prošli područje, nemoguće ga je ne proći.
Nemogućnost prolaska kroz crnu rupu
Svemirski brod koji se približava horizontu relativno velike crne rupe kao da se zauvijek smrzava. Sve rjeđe, signali sa njega dopiru… Naprotiv, horizont prema brodskom satu stiže se u konačnom vremenu. Kada brod (snop svjetlosti ili čestica) prođe pored njega, uskoro će upasti u singularitet. Ovdje zakrivljenost postaje beskonačna. U singularnosti (još uvijek na putu do nje), produženo tijelo će neizbježno biti potrgano i zgnječeno. Ovo je realnost kako crna rupa radi.
Dalje istraživanje
U 1916-17. Dobijena su Reisner-Nordströmova i Schwarzschild rješenja. U njimasferno opisuje simetrične električno nabijene i neutralne crne rupe. Međutim, fizičari su mogli u potpunosti razumjeti složenu geometriju ovih prostora tek na prijelazu iz 1950-ih u 60-e. Tada je D. A. Wheeler, poznat po svom radu u teoriji gravitacije i nuklearnoj fizici, predložio termine "crvotočina" i "crna rupa". Ispostavilo se da u prostorima Reisner-Nordströma i Schwarzschilda zaista postoje crvotočine u svemiru. One su potpuno nevidljive udaljenom posmatraču, poput crnih rupa. I, poput njih, crvotočine u svemiru su vječne. Ali ako putnik prodre iza horizonta, oni se srušavaju tako brzo da ni zrak svjetlosti ni masivna čestica, a kamoli brod, ne mogu proletjeti kroz njih. Da biste odletjeli u druga usta, zaobilazeći singularnost, morate se kretati brže od svjetlosti. Trenutno, fizičari vjeruju da su brzine energije i materije supernove u osnovi nemoguće.
Crne rupe Schwarzschilda i Reisner-Nordströma
Schwarzschild crna rupa se može smatrati neprobojnom crvotočinom. Što se tiče Reisner-Nordströmove crne rupe, ona je nešto komplikovanija, ali i neprohodna. Ipak, nije tako teško smisliti i opisati četverodimenzionalne crvotočine u svemiru koje bi se mogle prijeći. Vi samo trebate odabrati vrstu metrike koja vam je potrebna. Metrički tenzor, ili metrika, je skup vrijednosti koji se može koristiti za izračunavanje četverodimenzionalnih intervala koji postoje između točaka događaja. Ovaj skup vrijednosti u potpunosti karakterizira i gravitacijsko polje igeometrija prostor-vreme. Geometrijski prolazne crvotočine u svemiru čak su jednostavnije od crnih rupa. Oni nemaju horizonte koji s vremenom vode do kataklizmi. U različitim trenucima, vrijeme može teći različitim tempom, ali ne bi trebalo beskonačno stati ili ubrzavati.
Dvije linije istraživanja crvotočina
Priroda je postavila barijeru za pojavu crvotočina. Međutim, osoba je uređena tako da ako postoji prepreka, uvijek će biti onih koji žele da je savladaju. I naučnici nisu izuzetak. Radovi teoretičara koji se bave proučavanjem crvotočina mogu se uvjetno podijeliti u dvije oblasti koje se međusobno nadopunjuju. Prvi se bavi razmatranjem njihovih posljedica, uz pretpostavku unaprijed da crvotočine postoje. Predstavnici drugog pravca pokušavaju shvatiti od čega i kako se mogu pojaviti, koji su uvjeti potrebni za njihovu pojavu. U ovom pravcu ima više radova nego u prvom i možda su zanimljiviji. Ovo područje uključuje potragu za modelima crvotočina, kao i proučavanje njihovih svojstava.
Dostignuća ruskih fizičara
Kako se pokazalo, svojstva materije, koja je materijal za izgradnju crvotočina, mogu se ostvariti zahvaljujući polarizaciji vakuuma kvantnih polja. Ruski fizičari Sergej Suškov i Arkadij Popov, zajedno sa španskim istraživačem Davidom Hochbergom i Sergejem Krasnikovim, nedavno su došli do ovog zaključka. Vakum u ovom slučaju nijepraznina. Ovo je kvantno stanje koje karakteriše najniža energija, odnosno polje u kojem nema pravih čestica. U ovom polju stalno se pojavljuju parovi „virtuelnih“čestica, koji nestaju prije nego što ih uređaji detektiraju, ali ostavljaju trag u obliku tenzora energije, odnosno impulsa koji karakteriziraju neobična svojstva. Unatoč činjenici da se kvantna svojstva materije uglavnom manifestiraju u mikrokosmosu, crvotočine koje stvaraju, pod određenim uvjetima, mogu doseći značajne veličine. Jedan od Krasnikovih članaka se, inače, zove "Prijetnja crvotočina".
Pitanje filozofije
Ako crvotočine ikada budu izgrađene ili otkrivene, polje filozofije koje se bavi tumačenjem nauke suočiće se sa novim izazovima, i moram reći, veoma teškim. Uz svu naizgled apsurdnost vremenskih petlji i teške probleme uzročnosti, ova oblast nauke će to verovatno jednog dana shvatiti. Baš kao što su se bavili problemima kvantne mehanike i teorije relativnosti koju je stvorio Ajnštajn. Prostor, prostor i vrijeme - sva su ova pitanja zanimala ljude svih uzrasta i, po svemu sudeći, uvijek će nas zanimati. Gotovo ih je nemoguće u potpunosti poznavati. Malo je vjerovatno da će istraživanje svemira ikada biti završeno.
