Свикнали сме с факта, че в холивудските научнофантастични филми героите изминават междузвездни разстояния за няколко секунди. В същото време знаем, че в действителност това е невъзможно, защото дори светлината пътува до най-близките звезди повече от четири години. Има ли начини да се преодолеят поставените от природата бариери и да се превърне фантастиката в реалност?
БРАНА В БУЛКАТА
В своята обща теория на относителността Алберт Айнщайн показа, че масивните тела не само променят потока на времето, но и огъват пространството. И двете теоретични положения почти веднага бяха доказани чрез наблюдение на Меркурий и звезди, светлината на които се отклонява в гравитационното поле на Слънцето. Но дълго време точността на съществуващите инструменти не ни позволяваше да измерваме размерите на деформацията на пространството, създадена от нашето осветително тяло.
През 1976-1977 г. американските физици Робърт Ризенберг и Ъруин Шапиро провеждат експеримент, използвайки модули от космическите кораби "Викинг-1" и "Викинг-2", които са били на орбити близо до Марс. Те изпращаха радиосигнали към превозните средства, когато червената планета беше близо до Слънцето, гледано от Земята. Викингите прехванали сигналите, усилили ги и ги изпратили обратно. Измервайки реалната скорост на радиосигнала с изчислената, американците са установили: закъснението е стотици микросекунди, което при преизчисляване дава увеличение на разстоянието на предаване на сигнала с 50 км. Подобно „добавяне“към разстоянието не би било възможно, ако пространството беше равно като лист хартия. Следователно тя е извита близо до повърхността на Слънцето.
Учените са установили теоретично и експериментално, че пространството се огъва. Но къде? Те предположиха, че тя провисва в многоизмерно хиперпространство, наречено „насипно състояние“. Нашето пространство в тази интерпретация се появява като бран, тоест триизмерна мембрана. Доказаното съществуване на по-високи измерения дава надежда, че някой ден ще се намери начин буквално да пробие пространството, мигновено преодолявайки колосалните разстояния, които ни разделят от другите светове.
МОСТ ОТ СВЕТА
Промоционално видео:
През 1916 г., тоест, само година след като Айнщайн публикува основните си статии за общата относителност, австрийският физик Лудвиг Фламъм намери решение на своите уравнения, описвайки такова изкривяване на пространството, при което е възможен „кратък“преход от една точка на Вселената в друга., и доколкото искате, чрез специални "мостове".
Екзотичното заключение на Flamm беше игнорирано навремето. Много по-голям отзвук беше предизвикан от така наречения „мост от пространство-време“, описан през 1935 г. от самия Алберт Айнщайн и неговия асистент Натан Розен. За разлика от своя предшественик, те помислиха за значението на предлагания модел за реалния свят, но стигнаха до извода, че „мостът“не може да съществува на нашия бран като материален обект, достъпен за наблюдение. Независимо от това, почти веднага идеята е използвана от писателите на научна фантастика като хипотетично средство за транспорт, което допринася за нейното популяризиране.
През 1957 г. американският физик Джон Уилър предлага своя собствена версия на "моста". Описвайки го, той прибягва до аналогия с мравка на ябълка, което може да отнеме много дълго време, за да стигне до противоположната част на плода, или може да използва тунела, прокуден от червеи, за скорост. Въз основа на тази аналогия, Уилър нарече пространствените тунели "червейни дупки"; сред съветските физици терминът "червейни дупки" по-късно се утвърди. В допълнение към въвеждането на нови думи, американецът, заедно със своя ученик Робърт Фулър, разработиха модел за раждането, разширяването и срутването на „червейни дупки“през по-голямата част и макар да изглеждаше неизбежна от почти мигновената „смърт“на тези формации, теоретичното обосноваване на тяхното съществуване даде основа за по-нататъшни изследвания.
ХИПОТЕЗ НА ТОРН
Следващата стъпка беше направена от Кип Торн, ученик на Уилър. Той се обърна към проблема с червейни дупки, след като известният популяризатор Карл Саган през май 1985 г. му изпрати ръкопис на своя научнофантастичен роман Контакт за преглед. В оригиналния текст героите на романа, учени, са изпратени на среща с представители на древната суперцивилизация чрез „черна дупка“. Торн знаеше, че е невъзможно да се пътува във Вселената по този начин, тъй като всеки материален предмет вътре в „черните дупки“ще бъде унищожен, затова предложи Саган да ги замени с „червейни дупки“на Уилър. Това изисква обосновка при какви условия би бил възможен тунел през по-голямата част.
Торн успя да докаже математически, че "червей" може да съществува в нашия свят произволно дълго време, ако вътре в него има "екзотична материя", тоест вещество с отрицателна маса и отрицателна енергия. Въпреки че на пръв поглед подобна мисъл изглежда глупост, наличието на "екзотична материя" не противоречи на законите на физиката, които познаваме.
През 1988 г. Кип Торн, в съавторство със студентите си Марк Морис и Улви Ярцевер, публикува документ, призоваващ научната общност да обсъди създаването и стабилизирането на червейни дупки. За четири десетилетия, както самият Торн признава, не е получен задоволителен отговор, който не попречи на физика да участва в консултациите с фантастичния филм Interstellar, където появата на изкуствена „дупка на червей“в околностите на Сатурн се превърна в едно от предположенията за формиране на сюжета.
Все пак има някои постижения. Например, доказано е, че естествената поява на "червейни дупки" е изключително малко вероятна. За разлика от „черните дупки“, процесът на раждане на които от масивни звезди е описан и изчислен, във Вселената няма обекти, които биха могли да бъдат „свързани“с „червейни дупки“. Смяташе се хипотезата, че „червейни дупки“могат да се появят на субатомно ниво под формата на така наречената „квантова пяна“, но тази опция също е обект на сериозна критика.
Оказва се, че ако „червейни дупки“някога се появят, те ще са продукт на технологията за суперцивилизация, както е показано в романа „Контакт“на Карл Сагън и филма на Кристофър Нолан „Интерстелар“. Кип Торн дори предложи схема за това как такава цивилизация би могла да ги изгради: „Просто вземете и избутайте част от нашия бран (Вселената) надолу в насипно състояние и вземете вдлъбнатина, след това огънете скобата в насипно състояние, прободете дупка в нея, сякаш под вдлъбнатина, пъпчете още една дупка в долната част на вдлъбнатината и накрая зашиване на краищата на дупките. Делов нещо! “
НАМЕРЕТЕ "РАМКА"
Не всички учени са съгласни с песимистичните изводи на Кип Торн. Например, руският астрофизик Николай Семенович Кардашев, известен с класификацията си на хипотетични извънземни цивилизации, разработва теорията за Мултивселената като съвкупност от безкраен набор от светове с различни физически константи и, съответно, разгърнат на други брани.
Според изчисленията на групата на Кардашев „червейни дупки“се формират заедно с многобройни вселени и продължават да съществуват, свързвайки ги, докато растат. Разбира се, "червейни дупки" се развиват, но те могат да бъдат открити по техните характерни черти: по-специално, те могат да изглеждат като "черни дупки" с аномални свойства. Сред предметите, които попаднаха под подозрение, Кардашев нарича квазара Q0957 + 561.
Понастоящем орбита на радиоастрона (Spektr-R) е ангажиран с търсенето на "червейни дупки"; през 2025 г. орбиталната обсерватория Милиметрон (Спектър-М) трябва да се присъедини към нея. Руските физици вярват в успеха. Ако успеят да потвърдят теоретичните си изчисления, тогава отварянето на тунел в съседната вселена ще надмине дори теорията на Айнщайн по своето значение. И там, виждате, използвайки примера на естествен „червей“, те ще се научат да създават изкуствени.
Антон Первушин