Stjerneuniverset er full av mange mysterier. I følge den generelle relativitetsteorien (GR), skapt av Einstein, lever vi i et firedimensjon alt rom-tid. Den er buet, og tyngdekraften, kjent for oss alle, er en manifestasjon av denne egenskapen. Materie bøyer seg, "bøyer" rommet rundt seg selv, og jo mer, jo tettere er det. Rom, rom og tid er alle veldig interessante emner. Etter å ha lest denne artikkelen, vil du garantert lære noe nytt om dem.
Ideen om krumning
Mange andre teorier om gravitasjon, som det finnes hundrevis av i dag, skiller seg fra generell relativitet i detaljer. Imidlertid beholder alle disse astronomiske hypotesene det viktigste - ideen om krumning. Hvis rommet er buet, kan vi anta at det for eksempel kan ha formen av et rør som forbinder områder som er adskilt med mange lysår. Og kanskje til og med epoker langt fra hverandre. Vi snakker tross alt ikke om rommet som er kjent for oss, men om rom-tid når vi tar i betraktning kosmos. Et hull i denvises bare under visse betingelser. Vi inviterer deg til å se nærmere på et så interessant fenomen som ormehull.
Første ideer om ormehull
Dyprommet og dets mysterier lokker. Tanker om krumning dukket opp umiddelbart etter at GR ble publisert. L. Flamm, en østerriksk fysiker, sa allerede i 1916 at romlig geometri kan eksistere i form av et slags hull som forbinder to verdener. Matematikeren N. Rosen og A. Einstein la i 1935 merke til at de enkleste løsningene av ligninger innenfor rammen av generell relativitet, som beskriver isolerte elektrisk ladede eller nøytrale kilder som skaper gravitasjonsfelt, har en romlig "bro"-struktur. Det vil si at de forbinder to universer, to nesten flate og identiske romtider.
Senere ble disse romlige strukturene kjent som "ormehull", som er en ganske løs oversettelse av det engelske ordet ormehull. En nærmere oversettelse av det er "ormehull" (i verdensrommet). Rosen og Einstein utelukket ikke engang muligheten for å bruke disse "broene" til å beskrive elementærpartikler med deres hjelp. Faktisk er partikkelen i dette tilfellet en rent romlig formasjon. Derfor er det ikke nødvendig å spesifikt modellere ladningskilden eller massen. Og en fjern ekstern observatør, hvis ormehullet har mikroskopiske dimensjoner, ser bare en punktkilde med ladning og masse når han er i et av disse områdene.
Einstein-Rosen "Bridges"
Elektriske kraftlinjer kommer inn i hulen fra den ene siden, og fra den andre siden går de ut uten å slutte eller starte noe sted. J. Wheeler, en amerikansk fysiker, sa ved denne anledningen at "ladning uten ladning" og "masse uten masse" oppnås. Det er slett ikke nødvendig i dette tilfellet å vurdere at broen tjener til å forbinde to forskjellige universer. Ikke mindre passende vil antakelsen være at begge "munnene" til et ormehull går ut i det samme universet, men til forskjellige tider og på forskjellige punkter i det. Det viser seg noe som ligner et hult "håndtak", hvis det er sydd til en nesten flat kjent verden. Kraftlinjene kommer inn i munnen, som kan forstås som en negativ ladning (la oss si et elektron). Munnen de kommer ut av har en positiv ladning (positron). Når det gjelder massene, vil de være like på begge sider.
Betingelser for dannelsen av Einstein-Rosen "broer"
Dette bildet har, til tross for sin attraktivitet, ikke vunnet terreng i partikkelfysikk, av mange grunner. Det er ikke lett å tilskrive kvanteegenskaper til Einstein-Rosen-"broene", som er uunnværlige i mikroverdenen. En slik "bro" er ikke dannet i det hele tatt for kjente verdier av ladningene og massene av partikler (protoner eller elektroner). Den "elektriske" løsningen forutsier i stedet en "bar" singularitet, det vil si et punkt hvor det elektriske feltet og rommets krumning blir uendelig. På slike punkter, konseptetrom-tid, selv i tilfelle av krumning, mister sin betydning, siden det er umulig å løse ligninger som har et uendelig antall ledd.
Når mislykkes GR?
OTO oppgir spesifikt når den slutter å virke. På nakken, på det smaleste stedet av "broen", er det et brudd på glattheten til forbindelsen. Og det må sies at det er ganske lite trivielt. Fra posisjonen til en fjern observatør, stopper tiden ved denne halsen. Det Rosen og Einstein trodde var svelget er nå definert som hendelseshorisonten til et svart hull (enten ladet eller nøytr alt). Stråler eller partikler fra forskjellige sider av "broen" faller på forskjellige "seksjoner" av horisonten. Og mellom venstre og høyre del, relativt sett, er det et ikke-statisk område. For å passere området er det umulig å ikke passere det.
Manglende evne til å passere gjennom et svart hull
Et romskip som nærmer seg horisonten til et relativt stort sort hull ser ut til å fryse for alltid. Sjeldnere og sjeldnere når signaler fra den … Tvert imot nås horisonten i henhold til skipets klokke på en begrenset tid. Når et skip (en lysstråle eller en partikkel) passerer det, vil det snart løpe inn i en singularitet. Det er her krumningen blir uendelig. I singulariteten (fortsatt på vei til det), vil den utvidede kroppen uunngåelig bli revet og knust. Dette er virkeligheten av hvordan et svart hull fungerer.
Ytterligere undersøkelser
I 1916-17. Reisner-Nordström og Schwarzschild-løsninger ble oppnådd. I dembeskriver sfærisk symmetriske elektrisk ladede og nøytrale sorte hull. Imidlertid var fysikere i stand til å fullt ut forstå den komplekse geometrien til disse rommene først på begynnelsen av 1950- og 60-tallet. Det var da D. A. Wheeler, kjent for sitt arbeid innen gravitasjonsteorien og kjernefysikk, foreslo begrepene "ormehull" og "svart hull". Det viste seg at det virkelig er ormehull i rommet til Reisner-Nordström og Schwarzschild. De er helt usynlige for en fjern observatør, som sorte hull. Og, som dem, er ormehull i verdensrommet evige. Men hvis den reisende trenger utover horisonten, kollapser de så raskt at verken en lysstråle eller en massiv partikkel, enn si et skip, kan fly gjennom dem. For å fly til en annen munn, omgå singulariteten, må du bevege deg raskere enn lyset. For tiden tror fysikere at supernovahastigheter for energi og materie er fundament alt umulig.
Svarte hull av Schwarzschild og Reisner-Nordström
Det sorte hullet fra Schwarzschild kan betraktes som et ugjennomtrengelig ormehull. Når det gjelder det svarte hullet fra Reisner-Nordström, er det noe mer komplisert, men også ufremkommelig. Likevel er det ikke så vanskelig å komme på og beskrive firedimensjonale ormehull i verdensrommet som kan krysses. Du trenger bare å velge hvilken type metrikk du trenger. Den metriske tensoren, eller metrikken, er et sett med verdier som kan brukes til å beregne de firedimensjonale intervallene som eksisterer mellom hendelsespunkter. Dette settet med verdier karakteriserer fullt ut både gravitasjonsfeltet ogrom-tid geometri. Geometrisk kryssbare ormehull i verdensrommet er enda enklere enn sorte hull. De har ikke horisonter som fører til katastrofer med tiden. På forskjellige punkter kan tiden gå i et annet tempo, men den bør ikke stoppe eller øke uendelig mye.
To linjer med ormehullsforskning
Naturen har satt en barriere for utseendet til ormehull. En person er imidlertid innrettet på en slik måte at hvis det er en hindring, vil det alltid være de som ønsker å overvinne den. Og forskere er intet unntak. Verkene til teoretikere som er engasjert i studiet av ormehull kan betinget deles inn i to områder som utfyller hverandre. Den første omhandler vurderingen av konsekvensene deres, forutsatt på forhånd at ormehull eksisterer. Representanter for den andre retningen prøver å forstå fra hva og hvordan de kan vises, hvilke forhold som er nødvendige for deres forekomst. Det er flere verk i denne retningen enn i den første, og kanskje er de mer interessante. Dette området inkluderer søk etter modeller av ormehull, samt studiet av egenskapene deres.
prestasjoner av russiske fysikere
Som det viste seg, kan egenskapene til materie, som er materialet for konstruksjon av ormehull, realiseres på grunn av polariseringen av vakuumet til kvantefelt. Russiske fysikere Sergei Sushkov og Arkady Popov, sammen med den spanske forskeren David Hochberg, og Sergei Krasnikov, kom nylig til denne konklusjonen. Vakuumet i dette tilfellet er det ikketomhet. Dette er en kvantetilstand preget av den laveste energien, det vil si et felt der det ikke er noen reelle partikler. I dette feltet dukker det konstant opp par med "virtuelle" partikler, som forsvinner før de oppdages av enheter, men etterlater seg i form av en energitensor, det vil si en impuls preget av uvanlige egenskaper. Til tross for at materiens kvanteegenskaper hovedsakelig manifesteres i mikrokosmos, kan ormehullene som genereres av dem, under visse forhold, nå betydelige størrelser. En av Krasnikovs artikler heter forresten «Trusselen om ormehull».
Et spørsmål om filosofi
Hvis det noen gang blir bygget eller oppdaget ormehull, vil filosofifeltet som er opptatt av tolkning av vitenskap møte nye utfordringer, og jeg må si, svært vanskelige. Til tross for all den tilsynelatende absurditeten med tidsløkker og de harde problemene med kausalitet, vil dette området av vitenskapen sannsynligvis finne ut av det en dag. Akkurat som de tok for seg problemene med kvantemekanikk og relativitetsteorien skapt av Einstein. Rom, rom og tid - alle disse spørsmålene interesserer folk i alle aldre og vil tilsynelatende alltid interessere oss. Det er nesten umulig å kjenne dem helt. Romutforskning vil neppe noen gang bli fullført.
