Космическият епос Interstellar (научнофантастичен филм, издаден през октомври 2014 г.) разказва историята на астронавтите, които в търсене на опции за спасяване на човечеството откриват „пътя на живота“, представен от мистериозен тунел.
Този пасаж по необясним начин се появява близо до Сатурн и в пространството-времето отвежда човек в далечна галактика, като по този начин предоставя шанс да намери планети, обитавани от живи същества. Планети, които могат да се превърнат във втори Дом за хората.
Хипотезата за съществуването на филмов тунел, наречен от учените „червейна дупка“или „червейна дупка“, беше предшествана от истинска физическа теория, която беше предложена от един от първите астрофизици и бивш професор от Калифорнийския технологичен институт Кип Торн.
Кип Торн също помага на астронома, астрофизика, популяризатора на науката и един от онези, които инициираха проекта за търсене на извънземен разум - Карл Сагън - за създаването на модел на червейна дупка за романа му „Контакт“. Достоверността на визуалните изображения във филма за космическите учени е толкова очевидна, че астрофизиците признават, че те са може би най-точните изображения на червейни дупки и черни дупки в световното кино.
В този филм има само една „малка“подробност, която преследва внимателния зрител: летенето в космически експрес като това е, разбира се, страхотно, но дали пилотите ще успеят да задържат дъб по време на това много междузвездно движение?
Създателите на космическия блокбастър избраха да не споменават, че първоначалната теория за червейни дупки е принадлежала на други водещи теоретици на астрофизиката - тя е започната от Алберт Айнщайн, заедно с неговия асистент Натан Росен. Тези учени се опитаха да разрешат уравненията на Айнщайн за обща относителност, така че резултатът беше математически модел на цялата Вселена, заедно с гравитационните сили и елементарни частици, които образуват материя. В процеса на всичко това беше направен опит да си представим пространството като две геометрични равнини, свързани помежду си с "мостове".
Успоредно, но независимо от Айнщайн, подобна работа е извършена от друг физик - Лудвиг Фламм, който през 1916 г., също докато решава уравненията на Айнщайн, прави своето откриване на такива „мостове“.
Промоционално видео:
И тримата „Мостростроевици“претърпяха общо разочарование, тъй като „теорията за всичко съществуващо“се оказа нежизнеспособна: подобни „мостове“на теория изобщо не функционират по същия начин като истинските елементарни частици.
Независимо от това, през 1935 г. Айнщайн и Розен публикуват труд, в който излагат собствена теория за тунелите в пространствено-времевия континуум. Тази работа, както е замислена от авторите, очевидно е трябвало да подтикне други поколения учени да разсъждават върху възможността за прилагане на такава теория.
Червячи на Уилър
По едно време физикът от университета в Принстън Джон Уилър въведе в циркулацията на думите обозначението "червей", което се използва в повече години за изучаване на конструкцията на модели на "мостове" според теорията на Айнщайн-Розен. Уилър забеляза: този „мост“болезнено прилича на ход, изяден от червей в плод. Представете си мравка, която пълзи от едната страна на круша до другата - тя е в състояние или да пълзи по цялата извита повърхност, или, съкращавайки пътеката, да пресече плода през тунел на червей.
И ако си представим, че нашия триизмерен пространствено-времеви континуум е кожата на круша, която като извита повърхност обхваща "маса" с много по-големи размери? Може би "мостът" на Айнщайн-Розен е самият тунел, който прорязва тази "маса", той позволява на пилотите на звездни кораби да намалят разстоянието в пространството между две точки. Вероятно в този случай говорим за реално математическо решение на общата теория на относителността.
Според Уилър, устните на "мостовете" на Айнщайн-Розен много напомнят на така наречената черна дупка на Шварцшилд - проста материя със сферична форма и такава висока плътност, че нейната гравитационна сила не може да бъде преодоляна дори от светлина. Астрономите имат твърда вяра в съществуването на "черни дупки". Те смятат, че тези образувания се раждат, когато много масивни звезди се „сриват“или умират.
Колко добре обоснована е хипотезата, че „черна дупка“е същата като „червейна дупка“или тунел, който позволява пътуване в космоса на дълги разстояния? Може би от гледна точка на математиката това твърдение е вярно. Но само на теория: няма да има оцелели от такава експедиция.
Моделът на Шварцшилд представлява тъмната средна част на „черната дупка“като единствена точка или централна неутрална неподвижна топка с безкрайна плътност. Изчисленията на Уилър показват последиците от случилото се в случай на образуването на такава „червейна дупка“, когато две единични точки („черни дупки“на Шварцшилд) в две отдалечени части на Вселената се сближават в своята „маса“и създават тунел между тях.
Изследователят открил: подобна "червейна дупка" има нестабилен характер: първо тунелът се образува, а след това се срутва, след което отново остават само две единични точки ("черни дупки"). Процедурата за появата и затварянето на тунела е толкова светкавична, че дори лъч светлина не може да проникне през него, камо ли астронавт, който се опитва да се промъкне - той ще бъде погълнат от „черна дупка“. Без шега - говорим за моментална смърт, защото гравитационните сили на луда сила ще разкъсат човек на парчета.
"Черни дупки" и "бели петна"
Торн едновременно с филма пусна книгата "Научните основи на филма" Междузвездно ". В тази работа той потвърждава:" Всяко тяло - живо или неживо - в момента на срутване на тунела ще бъде смазано и разкъсано на парчета!"
За друг, алтернативен вариант - въртящата се „черна дупка“на Кер - изследователите на „бели петна“при междупланетни пътувания са намерили различно решение на общата теория на относителността. Сингулярността във вътрешността на „черната дупка“на Кер има различна, не сферична, а пръстеновидна форма.
Някои модели от него могат да дадат шанс на човек да оцелее в междузвезден полет, но само ако корабът премине тази дупка изключително през центъра на пръстена. Нещо като космическия баскетбол, само цената на удрянето тук не е допълнителна точка: съществуването на звезден кораб заедно с неговия екипаж е поставено на карта.
Кип Торн, автор на „Научни основи на Интерстелар“, се съмнява в състоянието на тази теория. Още през 1987 г. той написва статия за летене през червей, където изтъква една важна подробност: гърлото на тунела Кер има много ненадеждна секция, която се нарича „ хоризонтът Коши “.
Както показват съответните изчисления, веднага щом тялото се опита да премине тази точка, тунелът се срива. Нещо повече, и при условие на някаква стабилизация на "червейната дупка", тя, както казва квантовата теория, веднага ще бъде изпълнена с бързи частици с висока енергия.
Следователно, докато се напъвате в „черната дупка“на Кер, от вас ще остане суха препечена коричка.
Причината - "зловещо действие на разстояние"?
Факт е, че физиците все още не са приспособили класическите закони на гравитацията към квантовата теория - този клон на математиката е твърде труден за разбиране и много учени все още не са му дали точно определение.
В същото време ученът от Принстън Хуан Малсадена и неговият колега от Станфорд Леонард Сускинд предположиха, че червейните дупки очевидно са нищо повече от материалното въплъщение на заплитането във времето, когато квантовите обекти се свързват - независимо дали са отдалечени един от друг. приятел.
Алберт Айнщайн имаше собствено име за такова заплитане - „страховито действие на далечни разстояния“, великият физик не смяташе да се съгласи с общоприетата гледна точка. Въпреки това много експерименти са доказали съществуването на квантово заплитане. Освен това той вече се използва за търговски цели - защитава онлайн предаването на данни, като например банкови транзакции.
Според Малсадена и Сускинд в големи обеми квантовото заплитане може да повлияе на промяната в геометрията на пространствено-времевия континуум и да допринесе за появата на „дупки“под формата на заплетени „черни дупки“. Но хипотезата на тези учени не позволява образуването на проходими междузвездни тунели.
Според Малсадена, тези тунели, от една страна, не позволяват да лети по-бързо от скоростта на светлината, а от друга страна, те могат да помогнат на астронавтите, които все още се срещат там, вътре, с някой „различен“. От такава среща обаче няма удоволствие, тъй като срещата ще бъде последвана от неизбежна смърт от гравитационно въздействие в центъра на „черната дупка“.
С една дума, „черните дупки“са истинска пречка за космическото изследване на човека. В такъв случай какъв може да бъде червей? Според учения от Харвард-Смитсонския център за астрофизика Ави Льоб, хората имат много възможности за тази оценка: тъй като няма теория, която да комбинира общата относителност с квантовата механика, ние не сме запознати с целия набор от възможни пространствено-времеви структури, където могат да се появят червейни дупки..
Те се сриват
Но и тук не всичко е толкова просто. Същият Kip Thorne през 1987 г. установи характеристика за всяка „червейна дупка“, съответстваща на общата теория на относителността към срив, ако не се опита да я държи отворена поради така наречената екзотична материя, която има отрицателна енергия или антигравитация. Торн уверява: съществуването на екзомат може да се установи експериментално.
Експериментите ще покажат, че квантовите колебания във вакуум очевидно са в състояние да създадат отрицателно налягане между две огледала, които са поставени много близо.
От своя страна, според Ави Льоб, ако наблюдавате така наречената тъмна енергия, тогава тези изследвания ще дадат още повече причина да се вярва в съществуването на екзотична материя.
Учен от Центъра за астрофизика в Харвард-Смитсониън казва, че „… виждаме как с течение на скорошната космическа история галактиките се отдалечават от нас със скорост, която се увеличава във времето, сякаш са засегнати от антигравитацията - такова ускоряващо се разширяване на Вселената може да се обясни, ако Вселената е изпълнена с вещество с отрицателно налягане, точно материала, който е необходим за появата на червейна дупка ….
В същото време и Лоб, и Торн вярват, че дори ако една "червей" е в състояние да се появи естествено, това ще изисква много екзотична материя. Само високоразвитата цивилизация ще бъде в състояние да акумулира такъв енергиен резерв и последващо стабилизиране на такъв тунел.
Във възгледите на тази теория също няма „съгласие между другарите“. Например, ето какво мисли колегата им Малсаден за констатациите на Льоб и Торн:
„… Считам, че идеята за стабилен проходим червей не е достатъчно разбираема и очевидно не съответства на известните закони на физиката…” Сабина Хосенфелдер от скандинавския институт за теоретична физика в Швеция и напълно разбива заключенията на Леб-Торн към ковачите: „… няма абсолютно никакви доказателства за съществуването на екзотична материя. Освен това съществува широкото вярване, че то не може да съществува, защото ако съществува, вакуумът би бил нестабилен …"
Дори в случай на съществуване на такава екзотична материя, Хосен-фелдер развива мисълта си, придвижването й вътре би било изключително неприятно: всеки път усещанията биха били в пряка пропорция на степента на кривина на пространствено-времевата структура около тунела и на енергийната плътност вътре в него. Сабине Хосенфелдер заключава:
"… Това е много подобно на" черните дупки ": приливните сили са твърде големи - и човек ще бъде разкъсан на парчета …"
По ирония на съдбата, въпреки приноса си към Interstellar, Торн всъщност не вярва, че такъв проходен тунел може да се появи някога. И във възможността за преминаване през него (без никаква вреда!) - астронавти - и още повече. Самият той признава това в своята книга:
"… Ако те [тунели] могат да съществуват, тогава много се съмнявам, че те могат да възникнат естествено в астрофизичната Вселена …"
… Тогава вярвайте в научнофантастичните филми!
Олег Тимохин
