До встречи через 10 тысяч лет. астрофизики раскрыли секрет кротовых нор

Кротовые норы Эйнштейна

Говоря о теории путешествий во времени, нельзя не упомянуть создателя теории относительности – великого Альберта Эйнштейна. Его теория не противоречит возможности перемещений во времени, и сам Эйнштейн любил повторять, что каждый является путешественником во времени, перемещаясь от прошлого к будущему.

«Инженер Вселенной», «новый Коперник» – каких только величественных прозвищ ему ни давали! И Альберт Эйнштейн заслужил каждое. Открытие общей теории относительности, сделанное им в 1915 году, произвело настоящую революцию в науке и в корне изменило взгляд людей на мироздание. Создав свою теорию, Эйнштейн дерзко поколебал прочный фундамент, на котором более 200 лет держалась вся физика. До этого любые движения материальных объектов и механизмы их взаимодействия друг с другом описывались исключительно тремя законами Ньютона. В классической механике все опирается на существование неподвижной системы отсчета – абсолютных и универсальных категорий пространства и времени. Но Эйнштейн показал, что время не является неизменной и постоянной величиной. Он первым представил мир как три измерения пространства и одно измерение времени, объединенные в одно четырехмерное пространство-время. Он также установил, что гравитация – не что иное как проявление кривизны пространственно-временного континуума: чем больше масса тела, тем сильнее его гравитационное поле, а оно в свою очередь влияет на темп времени.

Единственная универсальная постоянная по Эйнштейну – это скорость света. Она равняется 299 792 458 метрам в секунду. Ничто во Вселенной не может двигаться быстрее света, а кроме того, он движется в вакууме всегда с одинаковой скоростью и независимо от наблюдателя.

Но ученый вывел и еще кое-что: он понял, что различные точки пространства-времени могут соединяться между собой короткими тоннелями. Физики называют их по-разному: мосты Эйнштейна – Розена, непроходимые червоточины Лоренца, червоточины Шварцшильда, но наиболее популярное название – кротовые норы, или кротовины.

Чтобы понять, что такое кротовая нора, лучше всего взять простой лист бумаги и нарисовать на противоположных концах точки. Представьте, что лист – это целая галактика, и чтобы добраться от одной точки до другой по прямой, понадобятся тысячи лет. Но если мы сложим лист пополам так, чтобы точки соприкоснулись, расстояние между ними уменьшится. Микроскопический «тоннель», образовавшийся между точками – это и есть кротовая нора, или червоточина.

Также различают проходимые и непроходимые кротовины. К последним относятся те червоточины, которые коллапсируют слишком быстро для того, чтобы наблюдатель или сигнал (скорость которого не превышает световую) успели добраться от одного входа до другого. Классический пример непроходимой кротовой норы – мост Эйнштейна – Розена. Эту идею Альберт Эйнштейн и израильский физик-теоретик Натан Розен выдвинули еще в 1935 году. Они предположили, что при определенных условиях возможно возникновение непрерывного канала между двумя областями пространства-времени. Такой узкий канал мог бы соединять находящиеся на любом расстоянии друг от друга отдельные части локального пространственно-временного континуума.

Но гораздо более интересны внутримировые кротовые норы, ведь именно с их помощью можно гипотетически совершать путешествия во времени. В теории это возможно, если один из входов в червоточину движется относительно другого, или если он находится в сильном гравитационном поле, где течение времени замедляется. Ну а если совсем размечтаться, то с помощью кротовой норы можно было бы попытаться попасть из одной Вселенной в другую (именно эта вероятность отлично обыграна в фильме Кристофера Нолана «Интерстеллар»). Беда лишь в том, что, хотя существование кротовин не противоречит общей теории относительности, оно до сих пор не доказано. Даже самые светлые ученые умы не знают, как создать искусственную кротовую нору, а если бы и знали, то не смогли бы этого сделать. Ведь для того, чтобы создать червоточину, сквозь которую, как в том же «Интерстелларе», мог бы пролететь космический корабль, потребуется энергия миллионов звезд. Кроме того, чтобы кротовая нора была стабильна, горловина должна быть заполнена материей с отрицательной плотностью энергии, которая создавала бы сильное гравитационное отталкивание и препятствовала схлопыванию норы. Пока таких объектов в космосе мы не обнаружили, но с уверенностью можно сказать одно: открытие кротовых нор в природе или их создание в лаборатории означало бы настоящий переворот в физике.

Что же такое червоточины?

На сегодняшний день существует несколько теорий возникновения червоточин. Математик Людвиг Фламм применявший уравнения относительности Альберта Эйнштейна, первый предложил термин «червоточина», описывая процесс, когда сила тяжести может изогнуть временное пространство, относящееся к ткани физической действительности, вследствие чего и образуется пространственно-временной тоннель.

Али Эвгюн, из Восточного Средиземноморского университета на Кипре, предполагает, что червоточины возникают в местах плотного скопления темной материи. Согласно этой теории, червоточины могли существовать во внешних областях Млечного пути, где есть темная материя, и в пределах других галактик. Математически ему удалось доказать, что есть все необходимые условия для подтверждения данной теории.

«В будущем будет возможность косвенно наблюдать за подобными экспериментами, как показано в фильме «Интерстеллар”, — сказал Али Эвгюн.

Торн и еще ряд ученых пришли к выводу, что даже если бы вследствие необходимых факторов образовалась некоторая червоточина, она вероятнее всего разрушилась бы прежде, чем какой-то объект или человек прошли сквозь нее. Для того чтобы сохранить червоточину открытой достаточно долго потребовалось бы большое количество так званой «экзотической материи». Одна из форм естественной «экзотической материи» является темная энергия, Дэвис так поясняет ее действие: «давление, значение которого ниже атмосферного, создает гравитационно-отталкивающую силу, в свою очередь, толкающую внутреннее пространство нашей Вселенной наружу, что производит инфляционное расширение Вселенной».

Такой экзотический материал, как темная материя, распространен во Вселенной в пять раз больше, чем обычные вещества. До сих пор ученым не удавалось обнаружить скопления темной материи или темной энергии, поэтому неизвестны многие их свойства. Изучение их свойств, происходит посредством изучения пространства вокруг них.

Литература

• DeBenedictis, Andrew and Das, A. . arXiv eprint server. Дата обращения 12 августа 2005.
• Dzhunushaliev, Vladimir. . arXiv eprint server. Дата обращения 12 августа 2005.
• Garattini, Remo. . arXiv eprint server. Дата обращения 12 августа 2005.
• González-Díaz, Pedro F. . arXiv eprint server. Дата обращения 12 августа 2005.
• González-Díaz, Pedro F. . arXiv eprint server. Дата обращения 12 августа 2005.
• Khatsymosky, Vladimir M. . arXiv eprint server. Дата обращения 12 августа 2005.
• Krasnikov, Serguei. . arXiv eprint server. Дата обращения 12 августа 2005.
• Krasnikov, Serguei. . arXiv eprint server. Дата обращения 12 августа 2005.
• Li, Li-Xin. . arXiv eprint server. Дата обращения 12 августа 2005.
• .
• Nandi, Kamal K. and Zhang, Yuan-Zhong. . arXiv eprint server. Дата обращения 12 августа 2005.
• Ori, Amos. . arXiv eprint server. Дата обращения 12 августа 2005.
• Roman, Thomas, A. . arXiv eprint server. Дата обращения 12 августа 2005.
• Teo, Edward. . arXiv eprint server. Дата обращения 12 августа 2005.
• Visser, Matt. . arXiv eprint server. Дата обращения 12 августа 2005.

Люди, внёсшие вклад в развитие теории

Джон Арчибальд Уилер. Ввёл в физику само понятие кротовой норы включая её название (wormhole). Развил теорию заряда без заряда, по которой электрического заряда как отдельной субстанции не существует, а то, что мы воспринимаем как заряженные частицы, суть горловины микроскопических кротовин, пронизанных электрическим полем.

Кип Торн и Майкл Моррис

Привлекли внимание к связи между существованием кротовых нор и нарушением причинности.
Мэтт Виссер. Опубликовал этапную книгу Lorentzian wormholes: from Einstein to Hawking, в которой подведены итоги развития теории кротовых нор к 1995 г.
Сергей Сушков

Выдвинул идею самоподдерживающейся кротовой норы, которая удерживается от коллапса поляризацией вакуума, вызванной геометрией этой норы.

Сергей Красников показал, что пустые кротовые норы, возникшие в ранней Вселенной, могут оставаться проходимыми в течение макроскопического времени за счёт механизма Сушкова.

Никола́й Семёнович Кардашёв популяризировал идею, что в центре галактик находятся не массивные чёрные дыры, а устья кротовых нор.

Крионика: градусник Бахметьева, глицерин и киборги

До этого мы говорили о путешествиях во времени лишь с точки зрения физики, теперь же обратимся к биологии, с которой мы начали обсуждение данной темы. Одной из теоретических концепций перемещений во времени вполне можно считать крионику. Так называют технологию сохранения тела человека в состоянии глубокой заморозки (криоконсервация) с целью его последующего оживления.

Криоконсервация в настоящее время активно применяется в сельском хозяйстве, научных экспериментах и, конечно, в медицине (заморозка крови, спермы, тканей, эмбрионов на ранних стадиях развития и т.д.). Несмотря на это, на сегодняшний день не зафиксировано ни одного случая успешной криоконсервации теплокровных животных, в том числе людей. Почему после заморозки невозможно воскреснуть, но некоторые люди все равно видят в этом секрет вечной жизни? Попробуем разобраться.

Ученым удалось найти решение – они придумали специальные криопротекторы, которые препятствовали образованию льда. Первым криопротектором был глицерин, это свойство в нем открыл русский биолог-экспериментатор Порфирий Бахметьев. Еще в начале XX века он увлекся криобиологией и стал изучать явления анабиоза при переохлаждении животных. Бахметьев создал первый термометр для измерения температуры у насекомых и на практике доказал, что выход из состояния анабиоза возможен, если жидкости в тканях пребывают в переохлажденном, но жидком состоянии.

Казалось бы, изобретение криопротекторов должно решить все проблемы, но нет: первые криоконсерванты оказались токсичными, и при разморозке выживали только 10% клеток. И лишь недавно группа ученых из Университета Орегона в США заявила, что им удалось повысить процент выживших клеток до 80%. В перспективе ученые надеются довести этот показатель до 99%. Проведя ряд экспериментов, они создали раствор глицерина и ряда минеральных солей, который оказался наименее токсичным для живых клеток.

Красивая идея: уснуть в настоящем и проснуться спустя много сотен, а то и тысяч лет в совершенно новом, неизведанном мире. Красивая и одновременно пугающая. Пока это лишь фантазия, но вы удивитесь, узнав, сколько людей уже заплатили баснословные деньги компаниям, готовым заморозить их тела (в некоторых случаях – отдельно мозг) после смерти, чтобы в будущем их вернули к жизни. Такие компании сейчас существуют во многих странах, причем некоторые действуют уже много лет – к примеру, американская фирма Alcor предлагает услуги криоконсервации с 1972 года. В России тоже есть такая фирма – «КриоРус». Она была основана в 2006 году. Ее клиенты (их здесь называют криопациентами) подписывают соглашение о проведение научного эксперимента по сохранению и оживлению человека. При этом компания не дает гарантий, что вы непременно оживете, но обязуется хранить ваше тело (или мозг) в течение 100 лет и продлевать этот срок каждые последующие 25 лет, если к этому времени технологии разморозки еще не будут созданы.

А что это, собственно, за технологии? Ученые видят это так. По их предположениям, технологии выращивания органов, регенеративной медицины и 3D-печати тканей выйдут на совершенно новый уровень, и можно будет создать заново или «отремонтировать» любой человеческий орган, в том числе мозг. Сделать это можно будет как с помощью методов наномедицины, когда молекулярные роботы проведут анализ повреждений, «подлатают» и оживят клетки мертвого органа. Второй способ, который применим именно для оживления мозга, предполагает его полное сканирование, то есть оцифровку личности и ее последующий перенос в цифровую форму или же печать копии мозга на биопринтере. Кроме того, не стоит забывать о технологиях клонирования и создания «киборгов» – здесь можно фантазировать бесконечно. Ну и, конечно, с точки зрения путешествий во времени, крионика нас сильно ограничивает: ведь мы не знаем, в каком моменте проснемся, в каком состоянии окажемся и проснемся ли вообще. Вот, пожалуй, основные теории перемещений во времени, которые существуют на сегодняшний день. Наука движется вперед, так что будем продолжать мечтать и надеяться, что когда-нибудь – если не нам, то нашим внукам и правнукам – эти волшебные путешествия будут доступны.

Кротовая нора в космосе. Теория кротовой норы

Согласно теории относительности, ничто не может двигаться быстрее света. Значит, ничто не может выбраться за пределы этого гравитационного поля, попав в него. Область пространства, из которой нет выхода, и называют черной дырой. Ее граница определяется траекторией световых лучей, которые первыми потеряли возможность вырваться наружу. Она называется горизонтом событий черной дыры. Пример: глядя из окна, мы не видим, что находится за горизонтом, так и условный наблюдатель не может понять, что происходит внутри границ невидимой мертвой звезды.

Физики нашли признаки существования иной Вселенной

Подробнее

Существует пять видов черных дыр, но нас интересует именно черная дыра звездной массы. Такие объекты образуются на конечном этапе жизни небесного тела. Вообще, смерть звезды может обернуться следующими вещами:

1. Она превратится в очень плотную погасшую звезду, состоящую из ряда химических элементов, — это белый карлик;

2. В нейтронную звезду — имеет примерную массу Солнца и радиус около 10-20 километров, внутри состоит из нейтронов и других частиц, а снаружи заключена в тонкую, но твердую оболочку;

3. В черную дыру, гравитационное притяжение которой настолько велико, что может засасывать объекты, летящие со скоростью света.

При возникновении сверхновой, то есть «перерождении» звезды, образуется черная дыра, которую можно обнаружить только благодаря излучаемой радиации. Именно она и способна сгенерировать червоточину.

Если представить черную дыру как воронку, то объект, попав в нее, теряет горизонт событий и падает внутрь. Так где кротовая нора? Она располагается в точно такой же воронке, прикрепленной к тоннелю черной дыры, где выходы обращены наружу. Ученые полагают, что другой конец кротовой норы соединен с белой дырой (антиподом черной, в который ничто не может попасть).

Проходимые червоточины

Интерес к так называемым проходимым червоточинам усилился после публикации в 1987 году интересной статьи. Ее авторами были Майкл Моррис, Кип Торн и Ульви Юртсевер (MTY) из Калифорнийского технологического института. Эта статья возникла после запроса к Торну Карла Сагана, который обдумывал способ перемещения героини своего романа «Контакт» на межзвездные расстояния со сверхсветовой скоростью. Торн передал рассмотрение проблемы студентам, Майклу Моррису и Ульви Юртсеверу. Они рассчитали, что такое путешествие в принципе могло бы быть возможным. Нужно лишь чтобы червоточина оставалась открытой достаточно долго, чтобы через нее мог пройти космический корабль. Или любой другой объект. Группа MTY пришла к выводу, что для сохранения открытой червоточины потребуется вещество с отрицательной плотностью энергии. И большим отрицательным давлением — большим по величине, чем плотность энергии. Такая гипотетическая материя называется экзотической материей.

Визуализация

Двумерное сечение (опущены время и одна угловая координата) простой кротовой норы, представляющее собой два устья (отверстия), соединённые горловиной, которые открываются в удалённые друг от друга части Вселенной.

Для упрощённого представления о кротовой норе пространство представляется как двумерная (2D) поверхность. В этом случае кротовая нора будет выглядеть как отверстие в этой поверхности, переходящее в трёхмерную трубу (внутреннюю поверхность цилиндра), а затем вновь появляться в другом месте на двухмерной поверхности с отверстием, похожим на вход. Отличие реальной кротовой норы заключалось бы в числе пространственных измерений, которых было бы три. Например, вместо круглых входных и выходных отверстий в 2D-плоскости были бы сферы в 3D-пространстве.

Другой способ представить себе кротовые норы — взять лист бумаги и нарисовать две отдалённые точки на одной стороне листа. Лист бумаги представляет плоскость в пространственно-временном континууме, а две точки представляют расстояние, которое необходимо пройти. Однако теоретически кротовая нора может соединить эти две точки, если сложить эту плоскость так, чтобы точки касались друг друга. Поскольку две точки теперь соприкасаются, то пересечь расстояние будет намного легче.

Кротовая нора случаи. Первые идеи о кротовых норах

Далекий космос и его загадки манят к себе. Мысли об искривлении появились сразу же после того, как была опубликована ОТО. Л. Фламм, австрийский физик, уже в 1916 году говорил о том, что пространственная геометрия может существовать в виде некоей норы, которая соединяет два мира. Математик Н. Розен и А. Эйнштейн в 1935 году заметили, что простейшие решения уравнений в рамках ОТО, описывающие изолированные электрически заряженные или нейтральные источники, создающие гравитационное поля, обладают пространственной структурой «моста». То есть они соединяют две вселенные, два почти плоских и одинаковых пространства-времени.

Позднее эти пространственные структуры стали именоваться «кротовыми норами», что является довольно вольным переводом с английского языка слова wormhole. Более близкий его перевод – «червоточина» (в космосе). Розен и Эйнштейн даже не исключали возможности использования этих «мостов» для описания с их помощью элементарных частиц. Действительно, в этом случае частица является сугубо пространственным образованием. Следовательно, необходимости моделировать источник заряда или массы специально не появится. А удаленный внешний наблюдатель в случае, если кротовая нора имеет микроскопические размеры, видит лишь точечный источник с зарядом и массой при нахождении в одном из этих пространств.

Метрики

Теории метрики кротовой норы описывают пространственно-временную геометрию кротовой норы и служат теоретическими моделями путешествий во времени. Пример (проходимой) метрики кротовой норы следующий:

ds2знак равно-c2dт2+dℓ2+(k2+ℓ2)(dθ2+грех2⁡θdφ2),{\ displaystyle ds ^ {2} = — c ^ {2} \, dt ^ {2} + d \ ell ^ {2} + (k ^ {2} + \ ell ^ {2}) (d \ theta ^ {2} + \ sin ^ {2} \ theta \, d \ varphi ^ {2}),}

впервые представлен Эллисом (см. червоточину Эллиса ) как частный случай дренажной ямы Эллиса .

Одним из типов непроходимой метрики кротовой норы является решение Шварцшильда (см. Первую диаграмму):

ds2знак равно-c2(1-2граммMрc2)dт2+dр21-2граммMрc2+р2(dθ2+грех2⁡θdφ2).{\ displaystyle ds ^ {2} = — c ^ {2} \ left (1 — {\ frac {2GM} {rc ^ {2}}} \ right) \, dt ^ {2} + {\ frac {dr ^ {2}} {1 — {\ frac {2GM} {rc ^ {2}}}}} + r ^ {2} (d \ theta ^ {2} + \ sin ^ {2} \ theta \, d \ varphi ^ {2}).}

Оригинальный мост Эйнштейна – Розена был описан в статье, опубликованной в июле 1935 года.

Для сферически-симметричного статического решения Шварцшильда

ds2знак равно-11-2мрdр2-р2(dθ2+грех2⁡θdφ2)+(1-2мр)dт2,{\ displaystyle ds ^ {2} = — {\ frac {1} {1 — {\ frac {2m} {r}}}} \, dr ^ {2} -r ^ {2} (d \ theta ^ { 2} + \ sin ^ {2} \ theta \, d \ varphi ^ {2}) + \ left (1 — {\ frac {2m} {r}} \ right) \, dt ^ {2},}

где собственное время и .
ds{\ displaystyle ds}cзнак равно1{\ displaystyle c = 1}

Если заменить на согласнор{\ displaystyle r}ты{\ displaystyle u}ты2знак равнор-2м{\ displaystyle u ^ {2} = r-2m}

ds2знак равно-4(ты2+2м)dты2-(ты2+2м)2(dθ2+грех2⁡θdφ2)+ты2ты2+2мdт2{\ displaystyle ds ^ {2} = — 4 (u ^ {2} + 2m) \, du ^ {2} — (u ^ {2} + 2m) ^ {2} (d \ theta ^ {2} + \ sin ^ {2} \ theta \, d \ varphi ^ {2}) + {\ frac {u ^ {2}} {u ^ {2} + 2m}} \, dt ^ {2}}

Для комбинированного поля, гравитации и электричества Эйнштейн и Розен получили следующее статическое сферически-симметричное решение Шварцшильда

φ1знак равноφ2знак равноφ3знак равно,φ4знак равноε4,{\ displaystyle \ varphi _ {1} = \ varphi _ {2} = \ varphi _ {3} = 0, \ varphi _ {4} = {\ frac {\ varepsilon} {4}},}
ds2знак равно-1(1-2мр-ε22р2)dр2-р2(dθ2+грех2⁡θdφ2)+(1-2мр-ε22р2)dт2,{\ displaystyle ds ^ {2} = — {\ frac {1} {\ left (1 — {\ frac {2m} {r}} — {\ frac {\ varepsilon ^ {2}} {2r ^ {2}) }} \ right)}} \, dr ^ {2} -r ^ {2} (d \ theta ^ {2} + \ sin ^ {2} \ theta \, d \ varphi ^ {2}) + \ left (1 — {\ frac {2m} {r}} — {\ frac {\ varepsilon ^ {2}} {2r ^ {2}}} \ right) \, dt ^ {2},}

где электрический заряд.
ε{\ displaystyle \ varepsilon}

Уравнения поля без знаменателей в случае, когда можно записать
мзнак равно{\ displaystyle m = 0}

φμνзнак равноφμ,ν-φν,μ{\ displaystyle \ varphi _ {\ mu \ nu} = \ varphi _ {\ mu, \ nu} — \ varphi _ {\ nu, \ mu}}
грамм2φμν;σграммνσзнак равно{\ displaystyle g ^ {2} \ varphi _ {\ mu \ nu; \ sigma} g ^ {\ nu \ sigma} = 0}
грамм2(ряk+φяαφkα-14граммяkφαβφаб)знак равно{\ displaystyle g ^ {2} (R_ {ik} + \ varphi _ {i \ alpha} \ varphi _ {k} ^ {\ alpha} — {\ frac {1} {4}} g_ {ik} \ varphi _ {\ alpha \ beta} \ varphi ^ {ab}) = 0}

Для устранения сингулярностей, если заменить на согласно уравнению:
р{\ displaystyle r}ты{\ displaystyle u}

ты2знак равнор2-ε22{\ displaystyle u ^ {2} = r ^ {2} — {\ frac {\ varepsilon ^ {2}} {2}}}

и с одним получает
мзнак равно{\ displaystyle m = 0}

φ1знак равноφ2знак равноφ3знак равно{\ Displaystyle \ varphi _ {1} = \ varphi _ {2} = \ varphi _ {3} = 0} и φ4знак равноε(ты2+ε22)12{\ displaystyle \ varphi _ {4} = {\ frac {\ varepsilon} {\ left (u ^ {2} + {\ frac {\ varepsilon ^ {2}} {2}} \ right) ^ {1/2 }}}}

ds2знак равно-dты2-(ты2+ε22)(dθ2+грех2⁡θdφ2)+(2ты22ты2+ε2)dт2{\ displaystyle ds ^ {2} = — du ^ {2} — \ left (u ^ {2} + {\ frac {\ varepsilon ^ {2}} {2}} \ right) (d \ theta ^ {2 } + \ sin ^ {2} \ theta \, d \ varphi ^ {2}) + \ left ({\ frac {2u ^ {2}} {2u ^ {2} + \ varepsilon ^ {2}}} \ вправо) \, dt ^ {2}}

Черные дыры Шварцшильда

Теория относительности Эйнштейна предполагает наличие во Вселенной еще одного любопытнейшего феномена – черных дыр. В отличие от кротовых нор, их существование доказано, и именно изучение черных дыр сегодня является одним из важнейших направлений в космологии и квантовой теории.

Теоретически возможность существования черных дыр следует из некоторых точных решений уравнений Эйнштейна. Первое из них в 1916 году было получено немецким астрономом и физиком Карлом Шварцшильдом, оно называется метрика Шварцшильда. Это уравнение вполне точно описывает гравитационное поле уединенной невращающейся и незаряженной черной дыры, а также гравитационное поле снаружи от уединенного сферически симметричного массивного тела.

Существуют несколько разновидностей черных дыр. Они различаются наличием или отсутствием вращения, электрического заряда и других параметров. Считается, что черные дыры могут возникать при сжатии достаточно массивных звезд на конечной стадии их эволюции или при флуктуациях сверхплотной материи в ранней Вселенной. Давайте же выясним, что собой представляют эти удивительные объекты и как они связаны с перемещениями во времени.

В центре черной дыры пространство-время сильно искажается и даже разрывается. Эти центры называют сингулярностями.Все физические величины здесь приобретают бесконечные значения. Кроме того, с помощью черных дыр гипотетически можно проникнуть в другие измерения. Здесь мы вынуждены вновь обратиться к мосту Эйнштейна – Розена и подробнее рассмотреть механизм перехода из одного мира в другой. Только на этот раз мы будем руководствоваться не теорией относительности, а квантовой механикой.

Итак, согласно квантовой механике, мы можем переместиться в параллельный мир, совершив скачок через сингулярность в центре вращающейся черной дыры. Там слои Вселенной пересекаются и, как бы накладываясь друг на друга (вспоминаем лист бумаги и точки), образуют подпространственный переход (тоннель), в конце которого находится так называемая белая дыра.

Белая дыра – это теоретическая противоположность черной дыры. Вместо того, чтобы притягивать материю и свет из-за своей огромной гравитации, она их выталкивает. Если бы мы могли увидеть ее на расстоянии, это напоминало бы черную дыру, которая функционирует в обратном направлении: вещество и свет вырываются из нее наружу. Подобно тому, как ничто не может вырваться из горизонта событий черной дыры, ничто не может проникнуть за горизонт событий белой дыры.

Как полагают ученые, каждая черная дыра связана с белой дырой при помощиподпространственного перехода. Именно эти переходы и являются своеобразными машинами времени. При входе в сингулярность черной дыры пространство и время обращаются вспять, а при выходе через сингулярность белой дыры – вновь обретают свое привычное направление, но на этот раз мы оказываемся уже в ином времени – в прошлом или будущем, а то и вовсе в параллельном мире! От всего этого голова может пойти кругом, но давайте попробуем привести конкретный пример. Тем более что за нас это уже сделал Брюс Голдберг – автор книги «Пришельцы из Будущего: Теория и практика путешествий во времени» (явно вдохновленный работами трех талантливых американских ученых – Майкла Морриса, Кипа Торна и Ульви Юртсевера).

Если бы мы наблюдали за таким путешественником со стороны, нам бы казалось, что по мере приближения к сингулярности он движется все медленнее и медленнее. Это – движение назад во времени. Причина, по которой путь в недры черной дыры занимает так много времени, – горизонт событий. Когда мы пересекаем его, время для нас обращается вспять. Поскольку черная дыра из данного примера обладает вращением, у нее два горизонта событий – внешний и внутренний. Каждый из них изменяет направление течения времени.

Вращающаяся черная дыра позволяет проникнуть из нашего мира в любой другой параллельный мир. Но самым важным здесь является условие, которое, согласно Эйнштейну, невыполнимо: чтобы преодолеть горизонт событий, мы должны превысить скорость света. Так или иначе, возможно, в будущем человеку все же удастся создать такие технологии, которые позволят разгадать загадку черных дыр и обмануть время.

Кротовая нора интерстеллар. Реальна ли кротовая нора в фильме Interstellar?

Научно-фантастические фанаты надеются, что человечество в один прекрасный день сможет отправиться в отдаленные уголки Вселенной через кротовую нору.

Кротовая нора – теоретический туннель через пространство-время, который потенциально позволит быстрее путешествовать между удаленными точками в пространстве – от одной галактике к другой, например, как это было показано в фильме Кристофера Нолана «Interstellar», который вышел в прокат в кинотеатрах по всему миру в начале этого месяца.

В то время как согласно теории общей относительности Эйнштейна существование червоточин возможно, такие экзотические путешествия, вероятно, так и останутся в области научной фантастики, заявил известный астрофизик Кип Торн из Калифорнийского технологического института в Пасадене, который служил в качестве советника и исполнительного продюсера «Interstellar».

«Смысл в том, что мы просто ничего о них не знаем», — сказал Торн, который является одним из ведущих мировых специалистов в области теории относительности, черных дыр и кротовых нор. «Но существуют очень сильные признаки того, что человек по законам физики не сможет путешествовать через них».

«Основная причина связана с нестабильностью кротовых нор», — добавил он. «Стены кротовых нор разрушаются так быстро, что ничто не способно пройти через них».

Удержание червоточин открытыми потребует использование чего-то анти-тяготеющего, а именно отрицательную энергию. Отрицательная энергия была создана в лаборатории с помощью квантовых эффектов: одна область пространства получает энергию другой области, в которой образуется дефицит.

«Так что это в теории возможно», — сказал он. «Но мы никогда не сможем получить достаточно негативной энергии, которая способна будет удерживать стены червоточины открытыми».

Кроме того, червоточины (если они вообще существуют) почти наверняка не могут образоваться естественным образом. То есть, они должны быть созданы с помощью развитой цивилизации.

Это именно то, что и случилось в «Interstellar»: Загадочные существа построили червоточину возле Сатурна, позволив небольшой группе пионеров, во главе с бывшим фермером Купер (роль которого исполняет Мэттью МакКонахи), отправиться в поисках нового дома для человечества, существование которому на Земле угрожает глобальный неурожай.

Лица, заинтересованные в получении дополнительной информации о науке в фильме «Interstellar», где рассматриваются вопросы о гравитационном замедление и изображены несколько чужеродных планет, вращающихся вокруг близко расположенной, могут прочитать новую книгу Торна, которая недвусмысленно называется «Наука из Interstellar».

Червоточины древесины. Пороки дерева и древесины —

Червоточина — нарушение структуры древесины личинками и жуками-древоточцами в результате проникновения их сквозь лубяной слой дерева свежесрубленных неошкуренных лесоматериалов. При очистке таких деревьев от коры на поверхности хорошо видны следы продвижения вредителей в виде извилистых замысловатых ходов, различных по форме, конфигурации и объединенных в систему, присущую тому или другому виду вредителей. Поражение дерева в зависимости от глубины проникновения может быть поверхностным (ходы проделаны в коре и лубяном слое), неглубоким (ходы проникают вглубь на несколько сантиметров) и глубоким (ходы пронизывают древесину насквозь). Дерево, пораженное червоточиной, непригодно для изготовления пиломатериалов, применяемых в строительстве, в изготовлении ответственных деталей, мебели и т.п. Ходы древоточцев, объединенные в сложные системы на поверхности древесины, освобожденной от коры и луба, могут представлять интерес для художника, обладающего вкусом и фантазией. Обработанные куски такого дерева могут быть оригинальными поделками и сувенирами, такими, как шкатулки, пеналы, кашпо, подсвечники и т.п.

Кротовая нора. Что такое «Кротовая Нора»?

Гипотетическая «Кротовая Нора», которую называют еще «кротовиной» или «червоточиной» (дословный перевод Wormhole) представляет из себя некий пространственно-временной туннель, который позволяет переместиться объекту из пункта а в пункт б во вселенной не по прямой, а огибая пространство. В том случае, если проще, то возьмите любой листок бумаги, сложите его пополам и проткните, полученная дырка и будет той самой кротовой норой

Теория кротовых нор.В 1935 году физики Альберт Эйнштейн и Натан Розен, используя общую теорию относительности, предположили, что во вселенной существуют специальные «Мосты» через пространство — время. Эти пути, которые назвали мостами Эйнштейна — Розена (или червоточинами), соединяют две совершенно разные точки в пространстве — времени путем теоретического создания искривления пространства, которое сокращает путешествие из одной точки в другую.

Опять же гипотетически любая кротовая нора состоит из двух входов и горловины (то есть того самого туннеля. При этом, скорее всего, входы у кротовой норы представляют сфероидальную форму, а горловина может представлять как прямой отрезок пространства, так и спиральный.

Общая теория относительности математически доказывает вероятность существования кротовых нор, но до сих пор ни одна из них не была обнаружена человеком. Сложность ее обнаружения заключается в том, что предполагаемая огромная масса кротовых нор и гравитационные эффекты просто поглощают свет и не дают ему отразиться.

Несколько гипотез, построенных на базе общей теории относительности, предполагают существование кротовых нор, где роли входа и выхода играют черные дыры. Но стоит учесть, что появление самих черных дыр, образующихся от взрыва погибающих звезд, никоим образом не создает кротовую нору.

Путешествие сквозь кротовую нору.В научной фантастике нередко встречается, что главные герои путешествуют сквозь кротовые норы. Но в реальности такое путешествие далеко не такое простое, как это показывают в фильмах и рассказывают в фантастической литературе.

Первая проблема, которая окажется на пути возможности таких путешествий, это размер кротовых нор. Считается, что самые первые кротовые норы были очень маленького размера, порядка 10-33 сантиметров, но за счет расширения вселенной появилась вероятность того, что вместе с ней расширялись и увеличивались и сами червоточины. Другой проблемой, связанной с червоточинами, является их стабильность. А точнее, нестабильность.

Объясняемые теорией Эйнштейна — Розена кротовые норы будут бесполезны для пространственно-временных путешествий, потому что они очень быстро коллапсируют (закрываются. Но более свежие исследования этих вопросов подразумевают наличие «Экзотической Материи», которая позволяет норам сохранять свою структуру на более продолжительный промежуток времени.

Эта экзотическая материя, которую не следует путать с черной материей и антиматерией, состоит из энергии отрицательной плотности и колоссального отрицательного давления. Упоминание такой материи присутствует лишь в некоторых теориях вакуума в рамках квантовой теории поля.

И все же теоретическая наука считает, что если кротовые норы будут содержать достаточное количество этой экзотической энергии, которая либо появилась натуральным образом, либо появится искусственным образом, то возникнет возможность передачи информации или даже объектов через пространство — время.

Те же гипотезы предполагают, что кротовые норы могут соединять не только две точки в рамках одной вселенной, но и являться входом в другие. Некоторые ученые считают, что если переместить определенным образом один вход червоточины, то появится возможность путешествия во времени. Но, например, знаменитый британский космолог Стивен хокинг считает, что такое использование червоточин невозможно.

Тем не менее некоторые научные умы настаивают, что если стабилизация кротовых нор за счет экзотической материи будет действительно возможна, то появится и возможность для безопасного путешествия людей сквозь такие кротовые норы. А за счет «Обычной» материи, при желании и необходимости, такие порталы можно будет обратно дестабилизировать.

К сожалению, сегодняшних технологий человечества недостаточно для того, чтобы кротовые норы можно было искусственно увеличивать и стабилизировать, на тот случай, если они все-таки будут обнаружены. Но ученые продолжают исследовать концепции и методы для быстрых космических путешествий и, возможно, однажды наука придет к правильному решению.

Примечания

1. slovar.cc/rus/efremova-tolk/298087.html
2. Грин, Брайан. Ткань космоса. Пространство, время и текстура реальности. – М.: Книжный дом «ЛИБРКОМ», 2009. Стр. 464-471.
3. . hi-news.ru. Дата обращения 11 октября 2015.
4. Хуан Малдасена Чёрные дыры, кротовые норы и секреты квантового пространства-времени // В мире науки. — 2017. — № 1/2. — С. 82-89.
5. ↑ Kip S. Thorne. Black Holes and Time Warps. — W. W. Norton, 1994. — ISBN 978-0-393-31276-8.

6. Visser, Matt (2002), The quantum physics of chronology protection,

7. Rodrigo, Enrico. The Physics of Stargates. — Eridanus Press, 2010. — С. 281. — ISBN 978-0-9841500-0-7.
8. Enrico Rodrigo, The Physics of Stargates: Parallel Universes, Time Travel, and the Enigma of Wormhole Physics, Eridanus Press, 2010, p. 281.