Alam semesta bintang penuh dengan pelbagai misteri. Menurut teori umum relativiti (GR), yang dicipta oleh Einstein, kita hidup dalam ruang masa empat dimensi. Ia melengkung, dan graviti, biasa kepada kita semua, adalah manifestasi sifat ini. Jirim membengkok, "membengkokkan" ruang di sekelilingnya, dan semakin banyak, semakin padat. Ruang, ruang dan masa semuanya adalah topik yang sangat menarik. Selepas membaca artikel ini, anda pasti akan mempelajari sesuatu yang baharu tentang mereka.
Idea kelengkungan
Banyak teori graviti lain, yang terdapat ratusan hari ini, berbeza daripada relativiti am secara terperinci. Walau bagaimanapun, semua hipotesis astronomi ini mengekalkan perkara utama - idea kelengkungan. Jika ruang melengkung, maka kita boleh menganggap bahawa ia boleh mengambil, sebagai contoh, bentuk kawasan penyambung paip yang dipisahkan oleh banyak tahun cahaya. Dan mungkin juga zaman yang jauh antara satu sama lain. Lagipun, kita tidak bercakap tentang ruang yang biasa kepada kita, tetapi tentang ruang-masa apabila kita mempertimbangkan kosmos. Satu lubang di dalamnyamuncul hanya dalam keadaan tertentu. Kami menjemput anda untuk melihat lebih dekat fenomena menarik seperti lubang cacing.
Idea pertama tentang lubang cacing
Angkasa lepas dan misterinya menanti. Pemikiran tentang kelengkungan muncul serta-merta selepas GR diterbitkan. L. Flamm, seorang ahli fizik Austria, sudah pada tahun 1916 mengatakan bahawa geometri spatial boleh wujud dalam bentuk sejenis lubang yang menghubungkan dua dunia. Ahli matematik N. Rosen dan A. Einstein pada tahun 1935 menyedari bahawa penyelesaian persamaan yang paling mudah dalam rangka kerja relativiti am, menerangkan sumber terpencil bercas elektrik atau neutral yang mencipta medan graviti, mempunyai struktur "jambatan" spatial. Iaitu, ia menghubungkan dua alam semesta, dua ruang-masa yang hampir rata dan sama.
Kemudian struktur ruang ini dikenali sebagai "lubang cacing", yang merupakan terjemahan yang agak longgar daripada perkataan bahasa Inggeris wormhole. Terjemahan yang lebih dekat ialah "lubang cacing" (dalam ruang). Rosen dan Einstein tidak menolak kemungkinan menggunakan "jambatan" ini untuk menggambarkan zarah asas dengan bantuan mereka. Sesungguhnya, dalam kes ini zarah adalah pembentukan ruang semata-mata. Oleh itu, tidak perlu memodelkan sumber cas atau jisim secara khusus. Dan pemerhati luar yang jauh, jika lubang cacing mempunyai dimensi mikroskopik, hanya melihat sumber titik dengan cas dan jisim apabila berada di salah satu ruang ini.
Einstein-Rosen "Bridges"
Garisan kuasa elektrik memasuki liang dari satu sisi, dan dari sisi lain ia keluar tanpa berakhir atau bermula dari mana-mana sahaja. J. Wheeler, seorang ahli fizik Amerika, berkata pada kesempatan ini bahawa "cas tanpa cas" dan "jisim tanpa jisim" diperolehi. Ia sama sekali tidak perlu dalam kes ini untuk mempertimbangkan bahawa jambatan berfungsi untuk menghubungkan dua alam semesta yang berbeza. Tidak kurang sesuai ialah andaian bahawa kedua-dua "mulut" lubang cacing keluar ke alam semesta yang sama, tetapi pada masa yang berbeza dan pada titik yang berbeza di dalamnya. Ternyata sesuatu yang menyerupai "pegangan" berongga, jika ia dijahit ke dunia biasa yang hampir rata. Garis-garis daya memasuki mulut, yang boleh difahami sebagai cas negatif (katakan elektron). Mulut dari mana mereka keluar mempunyai cas positif (positron). Bagi jisim, mereka akan sama di kedua-dua belah pihak.
Syarat untuk pembentukan "jambatan" Einstein-Rosen
Gambar ini, untuk semua daya tarikannya, tidak mendapat tempat dalam fizik zarah, atas banyak sebab. Tidak mudah untuk mengaitkan sifat kuantum kepada "jambatan" Einstein-Rosen, yang sangat diperlukan dalam dunia mikro. "Jambatan" sedemikian tidak terbentuk sama sekali untuk nilai cas dan jisim zarah yang diketahui (proton atau elektron). Penyelesaian "elektrik" sebaliknya meramalkan ketunggalan "telanjang", iaitu titik di mana medan elektrik dan kelengkungan ruang menjadi tidak terhingga. Pada titik sedemikian, konsepruang-masa, walaupun dalam kes kelengkungan, kehilangan maknanya, kerana adalah mustahil untuk menyelesaikan persamaan yang mempunyai bilangan sebutan yang tidak terhingga.
Bilakah GR gagal?
Dengan sendirinya, OTO secara khusus menyatakan dengan tepat bila ia berhenti berfungsi. Di leher, di tempat paling sempit "jambatan", terdapat pelanggaran kelancaran sambungan. Dan mesti dikatakan bahawa ia agak tidak penting. Dari kedudukan pemerhati yang jauh, masa berhenti di leher ini. Apa yang difikirkan oleh Rosen dan Einstein ialah tekak kini ditakrifkan sebagai ufuk peristiwa lubang hitam (sama ada bercas atau neutral). Sinar atau zarah dari sisi berbeza "jambatan" jatuh pada "bahagian" ufuk yang berbeza. Dan di antara bahagian kiri dan kanannya, secara relatifnya, terdapat kawasan yang tidak statik. Untuk melepasi kawasan itu, mustahil untuk tidak melepasinya.
Ketidakupayaan untuk melalui lubang hitam
Sebuah kapal angkasa yang menghampiri ufuk lubang hitam yang agak besar nampaknya membeku selama-lamanya. Semakin jarang, isyarat daripadanya sampai … Sebaliknya, ufuk mengikut jam kapal dicapai dalam masa yang terhad. Apabila kapal (pancaran cahaya atau zarah) melintasinya, ia tidak lama lagi akan mengalami singulariti. Di sinilah kelengkungan menjadi tidak terhingga. Dalam ketunggalan (masih dalam perjalanan ke sana), badan yang dipanjangkan pasti akan terkoyak dan hancur. Inilah realiti bagaimana lohong hitam berfungsi.
Penyelidikan lanjut
Pada 1916-17. Penyelesaian Reisner-Nordström dan Schwarzschild telah diperolehi. Dalam merekasecara sfera menerangkan lubang hitam bercas elektrik dan neutral yang simetri. Walau bagaimanapun, ahli fizik dapat memahami sepenuhnya geometri kompleks ruang ini hanya pada permulaan tahun 1950-an dan 60-an. Ketika itulah D. A. Wheeler, yang terkenal dengan karyanya dalam teori graviti dan fizik nuklear, mencadangkan istilah "lubang cacing" dan "lubang hitam". Ternyata di ruang Reisner-Nordström dan Schwarzschild benar-benar terdapat lubang cacing di angkasa. Mereka sama sekali tidak dapat dilihat oleh pemerhati yang jauh, seperti lubang hitam. Dan, seperti mereka, lubang cacing di angkasa adalah kekal. Tetapi jika pengembara menembusi di luar ufuk, mereka runtuh begitu cepat sehinggakan sinar cahaya mahupun zarah besar, apatah lagi kapal, boleh terbang melaluinya. Untuk terbang ke mulut lain, memintas singulariti, anda perlu bergerak lebih cepat daripada cahaya. Pada masa ini, ahli fizik percaya bahawa halaju supernova tenaga dan jirim pada asasnya mustahil.
Lubang hitam Schwarzschild dan Reisner-Nordström
Lubang hitam Schwarzschild boleh dianggap sebagai lubang cacing yang tidak boleh ditembusi. Bagi lubang hitam Reisner-Nordström, ia agak lebih rumit, tetapi juga tidak boleh dilalui. Namun begitu, ia tidak begitu sukar untuk dibuat dan menerangkan lubang cacing empat dimensi di angkasa yang boleh dilalui. Anda hanya perlu memilih jenis metrik yang anda perlukan. Tensor metrik, atau metrik, ialah satu set nilai yang boleh digunakan untuk mengira selang empat dimensi yang wujud antara titik peristiwa. Set nilai ini sepenuhnya mencirikan kedua-dua medan graviti dangeometri ruang-masa. Lubang cacing yang boleh dilalui secara geometri di angkasa adalah lebih mudah daripada lubang hitam. Mereka tidak mempunyai ufuk yang membawa kepada malapetaka dengan peredaran masa. Pada titik yang berbeza, masa boleh berjalan pada kadar yang berbeza, tetapi ia tidak sepatutnya berhenti atau mempercepatkan tanpa henti.
Dua baris penyelidikan lubang cacing
Alam telah meletakkan penghalang kepada penampilan lubang cacing. Namun begitu, seseorang itu disusun sedemikian rupa sehingga jika ada halangan, pasti ada yang ingin mengatasinya. Dan saintis tidak terkecuali. Karya-karya ahli teori yang terlibat dalam kajian lubang cacing boleh dibahagikan secara syarat kepada dua bidang yang saling melengkapi. Yang pertama berkaitan dengan pertimbangan akibatnya, dengan mengandaikan terlebih dahulu bahawa lubang cacing memang wujud. Wakil-wakil arah kedua cuba memahami dari apa dan bagaimana mereka boleh muncul, syarat-syarat apa yang diperlukan untuk kejadian mereka. Terdapat lebih banyak karya ke arah ini daripada yang pertama dan, mungkin, ia lebih menarik. Kawasan ini termasuk carian untuk model lubang cacing, serta kajian sifatnya.
Pencapaian ahli fizik Rusia
Ternyata, sifat jirim, yang merupakan bahan untuk pembinaan lubang cacing, boleh direalisasikan kerana polarisasi vakum medan kuantum. Ahli fizik Rusia Sergei Sushkov dan Arkady Popov, bersama penyelidik Sepanyol David Hochberg, dan Sergei Krasnikov, baru-baru ini membuat kesimpulan ini. Vakum dalam kes ini tidakkekosongan. Ini adalah keadaan kuantum yang dicirikan oleh tenaga yang paling rendah, iaitu medan yang tidak ada zarah sebenar. Dalam bidang ini, pasangan zarah "maya" sentiasa muncul, hilang sebelum ia dikesan oleh peranti, tetapi meninggalkan tanda mereka dalam bentuk tensor tenaga, iaitu, impuls yang dicirikan oleh sifat luar biasa. Walaupun hakikat bahawa sifat kuantum jirim terutamanya ditunjukkan dalam mikrokosmos, lubang cacing yang dihasilkan oleh mereka, dalam keadaan tertentu, boleh mencapai saiz yang ketara. Salah satu artikel Krasnikov, secara kebetulan, dipanggil "Ancaman Lubang Cacing".
Persoalan falsafah
Jika lubang cacing pernah dibina atau ditemui, bidang falsafah yang berkaitan dengan tafsiran sains akan menghadapi cabaran baru, dan saya mesti katakan, yang sangat sukar. Untuk semua gelung masa yang kelihatan tidak masuk akal dan masalah kausalitas yang sukar, bidang sains ini mungkin akan memikirkannya suatu hari nanti. Sama seperti mereka menangani masalah mekanik kuantum dan teori relativiti yang dicipta oleh Einstein. Ruang, ruang dan masa - semua soalan ini mempunyai minat orang dalam semua peringkat umur dan, nampaknya, akan sentiasa menarik minat kita. Hampir mustahil untuk mengenali mereka sepenuhnya. Penerokaan angkasa lepas mungkin tidak akan selesai.
