Червей: история, теория, видове, обучение, пътуване във времето

В астрофизиката и космологията червейната дупка е проход, който свързва две точки в тъканта на пространството-време. Точно както падащата ябълка вдъхнови теорията за гравитацията на Исак Нютон през 1687 г., червеите, които пробиват ябълките, вдъхновяват нови теории, също в рамките на гравитацията.

Точно както червеят успява да достигне до друга точка на повърхността на блока чрез тунел, пространствено-времевите червячни дупки са теоретични преки пътища, които позволяват пътуването до отдалечени места във Вселената за по-малко време.

Това е идея, която е завладяла и продължава да улавя въображението на мнозина. Междувременно космолозите са заети да търсят начини да докажат съществуването си. Но в момента те все още са обект на спекулации.

За да се доближим малко до разбирането на червеи, възможността за пътуване във времето през тях и различията, които съществуват между червеите и черните дупки, трябва да се поставим в понятието пространство-време.

Какво е пространство-времето?

Концепцията за пространството-време е тясно свързана с тази на червея дупка. Ето защо е необходимо първо да се установи какво е то и каква е неговата основна характеристика.

Пространство-времето е мястото, където се случва всяко събитие във Вселената. А вселената на свой ред е съвкупността от пространство-време, способна да побере всички форми на материя-енергия и още ...

Когато гаджето срещне приятелката, това е събитие, но това събитие има някои пространствени координати: мястото на срещата. И времева координация: година, месец, ден и час на срещата.

Раждането на звезда или експлозията на свръхнова са също събития, които се случват в пространството-време.

Сега, в регион на Вселената, свободен от маса и взаимодействия, пространственото време е плоско. Това означава, че две светлинни лъчи, които започват паралелно, продължават така, стига да останат в този район. Между другото, за лъч светлина, времето е вечно.

Разбира се, пространство-времето не винаги е плоско. Вселената съдържа обекти, които имат маса, която променя пространството-време, създавайки кривина на пространството-време в универсален мащаб.

Самият Алберт Айнщайн осъзна, в момент на вдъхновение, че нарича „най-щастливата идея в моя живот“, че ускореният наблюдател е локално неразличим от някой, който е близо до масивен обект. Това е известният принцип на еквивалентност.

А ускорените наблюдатели криви пространствено време, т.е. евклидова геометрия вече не е валидна. Следователно, в средата на масивен обект като звезда, планета, галактика, черна дупка или самата вселена, пространството-време е изкривено.

Това изкривяване се възприема от човешките същества като сила, наречена гравитация, ежедневна, но загадъчна в същото време.

Гравитацията е толкова загадъчна, колкото и силата, която ни тласка напред, когато автобусът, който пътуваме, внезапно спира. Сякаш изведнъж нещо невидимо, тъмно и масивно, за миг стоеше пред нас и ни привличаше, бутнайки ни внезапно напред.

Планетите се движат в елиптична форма около Слънцето, защото масата на тази създава депресия в пространствено-времевата повърхност, която причинява, че планетите криват своите траектории. Светлинен лъч също изкривява траекторията си след депресията на пространството-време, произведена от Слънцето.

Тунели през пространството - време

Ако пространството-време е извита повърхност, по принцип нищо не пречи на зона да се свърже с друга през тунел. Пътуването през такъв тунел би включвало не само смяна на местата, но и предлагане на възможност за друго време.

Тази идея е вдъхновила много книги, поредици и филми от научната фантастика, сред които и известната американска поредица от шестдесетте години "Тунелът на времето" и по-скоро "Deep Space 9" на франчайза Star Trek и филма Interstellar за 2014 година.

Идеята идва от същия Айнщайн, който търси решения на полевите уравнения на общата теория на относителността, откривайки с Нейтън Розен теоретично решение, което позволява да се свържат два различни района на пространството-време чрез тунел, който работи като пряк път.

Това решение е известно като мост Айнщайн-Росен и се появява в произведение, публикувано през 1935 година.

Въпреки това, терминът "червейна дупка" е използван за първи път през 1957 г., благодарение на теоретичните физици Джон Уилър и Чарлз Миснер в публикация през тази година. Преди това се говори за "едномерни тръби", за да се отнасят до една и съща идея.

По-късно през 1980 г. Карл Саган пише книга с научна фантастика "Контакт", книга от която по-късно е направен филм. Главният герой на име Ели открива интелигентен извънземен живот на разстояние от 25 хиляди светлинни години. Карл Саган искаше Ели да пътува там, но по начин, който беше научно достоверен.

Пътуването на 25 хил. Светлинни години не е лесна задача за човека, освен ако не се търси пряк път. Черна дупка не може да бъде решение, тъй като при приближаването към сингулярността диференциалната гравитация би разкъсала кораба и неговия екипаж.

В търсене на други възможности, Карл Саган се консултира с един от главните експерти на черната дупка на времето: Кип Торн, който започна да мисли за този въпрос и осъзна, че мостовете на Айнщайн-Росен или червеи Уилър беше решението.

Въпреки това, Торн също забеляза, че математическото решение е нестабилно, т. Е. Тунелът се отваря, но за кратко време удушва и изчезва.

Нестабилността на червеите

Възможно ли е да се използват червеи, за да се пътуват големи разстояния в пространството и времето?

Тъй като те са били измислени, червеите са служили в многобройни научно-фантастични сюжети, за да изведат своите герои в отдалечени места и да изпитат парадоксите на нелинейното време.

Кип Торн намери две възможни решения на проблема с нестабилността на червеи:

• Чрез така наречената квантова пяна . В скалата на Планк (10-35 m) има квантови флуктуации, способни да свързват две области на пространството-време чрез микротунели. Много напреднала хипотетична цивилизация може да намери начин да разшири пасажите и да ги задържи достатъчно дълго, за да може човек да премине.
• Отрицателна маса. Според изчисленията, публикувани през 1990 г. от самия Торн, ще са необходими огромни количества от тази странна материя, за да се запазят отворените краища на червеетата.

Забележителното нещо в това последно решение е, че за разлика от черните дупки няма сингулярност или квантови явления, а преминаването на хора през този тип тунел би било осъществимо.

По този начин червеите не само ще позволят да се свържат отдалечени региони в пространството, но и да бъдат разделени във времето. Затова те са машини, които пътуват във времето.

Стивън Хокинг, великото позоваване на космологията в края на ХХ век, не вярваше в осъществими или червейни дупки или машини с времето, заради многото парадокси и противоречия, които възникват от тях.

Това не е намалило настроението на други изследователи, които са предположили, че две черни дупки в различни области на пространството-време са свързани вътрешно от червеи.

Макар че това не би било практично за пътуванията в пространството - времето, тъй като освен бедствията, които биха довели до уникалността на черната дупка, нямаше да има възможност да напуснат другия край, тъй като това е друга черна дупка.

Разлики между черни дупки и червеи

Когато говорите за червеи, вие също мислите веднага за черните дупки.

Черна дупка се формира естествено след еволюцията и смъртта на звезда, която има определена критична маса.

Тя възниква, след като звездата изчерпи своето ядрено гориво и започва да се свива необратимо поради собствената си гравитационна сила. Тя продължава безмилостно, докато не причини такъв срив, че нищо по-малко от радиуса на хоризонта на събитието може да избяга, дори и светлината.

За сравнение, дупка-червей е изключително събитие, последствие от хипотетична аномалия в кривината на пространството-време. На теория е възможно да се мине през тях.

Обаче, ако някой се опита да премине през черна дупка, интензивната гравитация и екстремната радиация в близката околност на сингулярността ще я превърнат в тънка нишка на субатомни частици.

Има косвени доказателства и само наскоро пряко доказателство за съществуването на черни дупки. Сред тези доказателства са излъчването и откриването на гравитационни вълни от привличането и въртенето на две колосални черни дупки, открити от обсерваторията на гравитационните вълни LIGO.

Има доказателства, че в центъра на големи галактики, като нашия Млечен път, има супермасивна черна дупка.

Бързото въртене на звездите в близост до центъра, както и огромното количество високочестотно излъчване, което излъчва от него, са индиректно доказателство, че има огромна черна дупка, която обяснява наличието на тези явления.

Едва на 10 април 2019 г. първата снимка на свръхмасивна черна дупка (7000 милиона пъти по-голяма от масата на Слънцето) е била показана на света, разположен в много далечна галактика: Месие 87 в съзвездието Дева, до 55 милиона. от светлинни години от Земята.

Тази снимка на черна дупка стана възможна благодарение на световната мрежа от телескопи, наречена "Event Horizon Telescope", с участието на повече от 200 учени от цял ​​свят.

Вместо това на червеите няма доказателства. Учените са успели да открият и проследят черна дупка, но същата не е била възможна с червеи.

Затова те са хипотетични обекти, макар и теоретично осъществими, тъй като в един момент те са били и черни дупки.

Разнообразие / видове червеи

Въпреки че те все още не са открити, или може би именно заради това, те са си представяли различни възможности за червеи. Всички те са теоретично осъществими, тъй като удовлетворяват уравненията на Айнщайн за обща относителност. Ето някои от тях:

• Червеи дупки, които свързват две пространствено-временни области на една и съща вселена.
• Червеи дупки, способни да свържат вселената с друга вселена.
• Мостове на Айнщайн-Росен, в които материята може да премине от един отвор към друг. Въпреки че тази стъпка на материята би предизвикала нестабилност, което ще доведе до срутване на тунела.
• Червената дупка на Кип Торн, със сферична обвивка с отрицателна маса. Той е стабилен и устойчив в двете посоки.
• Така наречената Шварцшилдска червей, състояща се от две свързани черни дупки. Те не са проходими, тъй като материята и светлината са затворени между двата края.
• Червени дупки с натоварване и / или въртене или Kerr, състоящи се от две вътрешно свързани динамични черни дупки, преминаващи в една посока.
• Квантова пространствено-времева пяна, чието съществуване се теоретизира на субатомно ниво. Пяната се състои от силно нестабилни субатомни тунели, които свързват различни зони. За да се стабилизират и разширят, ще е необходимо създаването на плазма от кварки и глюони, която ще изисква почти безкрайно количество енергия за тяхното генериране.
• Напоследък, благодарение на теорията на струните, тя е теоретизирана за червеи, поддържани от космически струни.
• Черните дупки се преплитат и след това се разделят, от които възниква пространствено-времева дупка или мост на Айнщайн-Росен, който се държи заедно от гравитацията. Това е теоретично решение, предложено през септември 2013 г. от физиците Хуан Малдасена и Леонард Съсскинд.

Всички те са напълно възможни, тъй като не са в противоречие с уравненията на Айнщайн за общата теория на относителността.

Може ли един ден да се видят червеи?

За дълго време черните дупки бяха теоретични решения на уравненията на Айнщайн. Самият Айнщайн постави под въпрос възможността те някога да бъдат открити от човечеството.

Така че за дълго време черните дупки остават теоретично предсказание, докато не бъдат намерени и намерени. Учените носят същата надежда за червеи.

Много е възможно те да са и там, но те все още не са се научили да ги намират. Въпреки че според една съвсем скорошна публикация, червеите ще оставят следи и сенки видими дори с телескопи.

Смята се, че фотоните се движат около червената дупка, създавайки светлинен пръстен. Най-близките фотони попадат вътре и оставят сянка, която ще ги различи от черните дупки.

Според Раджибул Шейх, физик от Института за фундаментални изследвания „Тата“ в Мумбай в Индия, един вид ротационна червей ще произвежда по-голяма и изкривена сянка от черна дупка.

В своята работа Шейх е изучавал теоретичните сенки, проектирани от определен клас въртящи се червеи, като се фокусира върху решаващата роля на гърлото на дупката за формирането на фотонна сянка, която я идентифицира и различава от черна дупка.

Шейх също анализира зависимостта на сянката от въртенето на червеената дупка и я сравнява с сянката, проектирана от въртяща се черна дупка на Кер, намирайки значителни разлики. Това е напълно теоретична работа.

Освен това, за момента червеите са като математически абстракции, но е възможно съвсем скоро да ги видим. Какво е в другата крайност, засега остава обект на предположения.