Питајте Јиотирадитиа: - ВормХоле, сингуларност

Тиметравел Мистери

Уз сав мој ентузијазам за будућност човечанства у свемиру, постоји један велики проблем. Ми смо меке месне врећице углавном воде, а оне друге звезде су заиста јако далеко. Чак и уз најоптимистичније технологије свемирског летења које можемо да замислимо, никада нећемо достићи другу звезду у људском животу.

Стварност нам говори да су чак и најближе звезде несхватљиво далеко, а за путовање би им требале огромне количине енергије или времена. Стварност каже да ће нам требати брод који може некако трајати стотинама или хиљадама година, док се генерација по генерацију астронаута рађа, живи свој живот и умире транзитом до друге звезде.

Са друге стране, научна фантастика нас осваја својим збуњујућим методама напредног погона. Подигните варп погон и гледајте како звезде стрше поред нас, чинећи путовање до Алпха Центаури брзо попут крстарења задовољством.

Знате шта је још лакше? Црвоточина; чаробна капија која повезује две тачке у простору и времену једна са другом. Само поравнајте цхевроне за позивање на одредиште, сачекајте да се звездаска врата стабилизују и онда само прошетајте ... ходајте! до вашег одредишта пола галаксије далеко.

Да, то би било заиста лепо. Неко би се заиста требао позабавити изумом ових црвоточина, покрећући одважну нову будућност интергалактичке брзинске вожње. Шта су тачно рупе и колико пре него што је користим?

Црвоточина, такође позната као Еинстеин-Росен мост, је теоретска метода савијања простора и времена како бисте могли да повежете два места у простору заједно. Тада бисте могли одмах да путујете са једног места на друго.

Користићемо класичну демонстрацију филма Интерстеллар, где на комаду папира нацртате линију од две тачке, а затим преклопите папир и провучете оловком како бисте скратили пут. То на папиру одлично функционира, али да ли је ово стварна физика?

Као што нас је Ајнштајн учио, гравитација није сила која вуче материју попут магнетизма, то је заправо извијање свемира. Месец сматра да само слиједи равну линију кроз свемир, али заправо слиједи искривљени пут који је створила Земљина гравитација.

И тако, према Ајнштајну и физичару Натхану Росену, могли бисте тако чврсто да испреплетете простор да две тачке деле исту физичку локацију. Ако бисте могли задржати целу ствар стабилном, могли бисте пажљиво одвојити два простора просторног времена тако да су још увек на истој локацији, али раздвојена зависно од тога што желите.

Спустите се гравитационим бунаром на једној страни црвоточине, а затим се одмах појавите на другој локацији. Милионима или милијардама светлосних година. Док је црвоточине могуће теоретски створити, оне су практично немогуће од онога што тренутно разумемо.

Први велики проблем је што се црвоточне рупе не могу кретати према Општу релативност. Дакле, имајте то на уму; физика која предвиђа ове ствари забрањује им да се користе као начин превоза. То је прилично озбиљан штрајк против њих.

Друго, чак и ако се могу створити црвоточине, оне би биле потпуно нестабилне, пропадале би одмах након формирања. Ако бисте покушали ући у један крај, можда бисте и ви ушли у црну рупу.

Треће, чак и ако се крећу и могу бити стабилни у тренутку када било који материјал покуша да прође - чак и фотони светлости - који би их натерао да се уруше.

Ипак постоји трачак наде, јер физичари још увек нису смислили како да уједине гравитацију и квантну механику.

То значи да би и сам Универзум могао знати ствари о црвоточинама које још увек не разумемо. Могуће је да су они створени природно као део Великог праска, када је просторно време целог Универзума било испреплетено у јединствености.

Астрономи су заправо предложили трагање црвоточина у свемиру тражећи како њихова гравитација изобличава светлост звезда иза њих. Ниједан се још није појавио.

Једна је могућност да се црвоточине природно јављају попут виртуалних честица за које знамо да постоје. Осим што би биле неразумљиво мале, на Планцковој скали. Требаће вам мања свемирска летелица.

Једна од најфасцинантнијих импликација црвоточина је да би вам могли омогућити да стварно путујете у времену.

Ево како то функционише. Прво направите црвоточину у лабораторији. Затим узмите један крај црвоточине, ставите је у свемирску летјелицу и одлетите у знатном проценту брзине свјетлости, тако да временско ширење ступи на снагу.

За људе на свемирском броду, само неколико година ће се догодити, док је за људе на Земљи могло бити стотине или чак хиљаде. Под претпоставком да ћете црвоточну рупу одржати стабилном, отвореном и покретном, тада би путовање кроз њу било занимљиво.

Ако бисте прошли у једном правцу, не бисте само премештали удаљеност између црвоточина, већ бисте били превезени и до времена које пролази црвоточина. Идите у једном правцу и крећете се напријед, напријед, напријед: натраг унатраг.

Неки физичари, попут Леонарда Сусскинда, мисле да то неће радити јер би се тиме повриједила два основна принципа физике: локално очување енергије и принцип несигурности енергије и времена.

Нажалост, заиста се чини да ће црвоточине морати да остану у царству научне фантастике у догледној будућности, а можда и заувек. Чак и ако је могуће створити црвоточине, онда их држите стабилнима и отворенима, а затим морате схватити како да у њих убаците материју без урушавања. Ипак, ако то можемо схватити, то би заиста омогућило путовање у свемир.

Попут црних рупа, црвоточине се појављују као ваљана решења једнаџби Алберта Еинстеина Опште теорије релативности, а, попут црних рупа, фразу је сковао (1957) амерички физичар Јохн Вхеелер. Такође се, попут црних рупа, никада нису директно посматрале, али се у теорији тако лако појављују да се неки физичари охрабрују да мисле да би стварни пакети на крају могли бити пронађени или измишљени.

Године 1916. аустријски физичар Лудвиг Фламм, гледајући решење Карла Сцхварзсцхилда за Еинстеинове пољске једначине, који описује посебан облик црне рупе познат као Сцхварзсцхилдова црна рупа, приметио је да је могуће и друго решење, које је описало феномен који је касније уследио да буде позната као „бела рупа“. Бијела рупа је теоријски преокрет црне рупе и док црна рупа дјелује као вакуум, увлачећи се у било коју материју која прелази хоризонт догађаја, бијела рупа дјелује као извор који избацује материју из њеног хоризонта догађаја. Неки су чак нагађали да постоји бела рупа на „другој страни“ свих црних рупа, где је све оно што црна рупа усисава разнесено у неком алтернативном универзуму, па чак и да би оно што ми мислимо као Велики прасак у ствари су резултат управо такве појаве.

Пламен је такође приметио да два решења, описујући два различита региона простор-времена, могу да се математички повежу одређеним простором-временским проводником, и да би, барем у теорији, улаз „црне рупе“ и „излаз“ беле рупе могао бити у потпуно различитим деловима истог универзума или чак у различитим свемирима! И сам Еинстеин је истраживао те идеје 1935. године, заједно са Натханом Росеном, а њих двоје су постигли решење познато као Еинстеин-Росен мост (такође познато као Лорентзијева црвоточина или Сцхварзсцхилдова црвоточина).

Да бисте боље визуализовали црвоточаницу, размотрите аналогију папира са две црте оловке на њему (које представљају две тачке у простору-времену), линија између њих која показује удаљеност од једне тачке до друге у нормалном простору-времену . Ако је папир сада савијен и пресавијен готово двоструко (еквивалент драстично искривљеног простора-времена), тада показивање оловке кроз папир пружа много краћи начин повезивања две тачке, пречица кроз простор-време, као црвоточина.

Неки теоретичари се охрабрују да мисле да би се прави парадни резултати на крају могли пронаћи или измислити и, можда, користити као тунел или пречица за свемирско путовање великим брзинама између удаљених тачака или чак за путовање временом (са свим потенцијалним парадоксима који би могли довести до тога ). Међутим, опште прихваћено својство црвоточина је да су оне саме по себи веома нестабилне и вероватно ће се срушити у много краћем времену него што би било потребно да се пређе на другу страну. У сваком случају, предвиђа се да ће се они одмах распасти ако чак и најмања количина материје (чак и један фотон) покуша да прође кроз њих.

Иако су предложени неки могући теоријски начини око овог проблема (на пример, коришћење „космичких струна“ или „негативне материје“ или неке друге егзотичне материје са „негативном енергијом“) како би се спречило да се црвоточна рупа затвори, идеја углавном остаје у за сада научна фантастика. Ипак, математички још увек није доказано без сумње да је нека врста егзотичне материје са негативном густином енергије апсолутни захтев за црвоточине, нити је утврђено да таква егзотична материја не може постојати, па постоји могућност практичне примене теорија и даље остаје.

Будући да су црвоточине водовод кроз четверодимензионални простор-време, а не само кроз простор, Степхен Хавкинг и други такође су тврдили да би црвоточине могли теоретски да се користе за путовање кроз време као и кроз простор, мада се увелико верује да је време путовање у прошлост никада неће бити могуће због потенцијала за парадоксе и самодеструктивне петље за повратне информације.

Сингуларност

У средишту црне рупе је гравитациона сингуларност, једнодимензионална тачка која садржи огромну масу у бесконачно малом простору, где густина и гравитација постају бесконачне и просторно-временске кривине бесконачно, а где престају закони физике какву их познајемо да раде. Како то описује угледни амерички физичар Кип Тхорне, то је „тачка у којој се сви закони физике руше“.

Тренутна теорија сугерише да ће се, како објект падне у црну рупу и приближити се сингуларности у центру, истегнути или „шпагетирати“ услед све веће разлике у гравитационом привлачењу на различитим деловима ње, пре него што ће вероватно изгубити димензионалност у потпуности и нестајући неповратно у сингуларности. Међутим, посматрач са сигурне удаљености имао би другачији поглед на догађај. Према теорији релативности, они би видели како се предмет креће све спорије и спорије како се приближава црној рупи све док не дође до потпуног заустављања на хоризонту догађаја, а заправо не падне у црну рупу.

Постојање сингуларности често се узима као доказ да се теорија опште релативности разбила, што можда није неочекивано јер се догађа у условима када би квантни ефекти требали постати важни. Може се замислити да би нека будућа комбинована теорија квантне гравитације (попут тренутног истраживања суперструкција) могла да опише црне рупе без потребе за сингуларностима, али таква теорија остаје још много година.

Према хипотези „космичке цензуре“, посебност црне рупе остаје скривена иза њеног догађаја, тако да је увек окружена простором који не дозвољава да светлост изађе, и због тога се не може директно посматрати. Једини изузетак који хипотеза дозвољава (позната и као „гола“ сингуларност) је иницијални Велики прасак.

Изгледа да тада по својој природи никада нећемо моћи потпуно описати или чак разумети сингуларност у средишту црне рупе. Иако посматрач може слати сигнале у црну рупу, ништа унутар црне рупе никада не може комуницирати ни са чим изван ње, па би се чинило да би њене тајне биле заувек сигурне.

Јиотирадитиа