Загадка червоточины: как на самом деле выглядит «кротовая нора»

стоп-кадр YouTube

Кротовая нора — это вечная научная фантастика, которая часто изображается в виде туннеля, заканчивающегося водоворотом света. На самом деле никто понятия не имеет, как она может выглядеть в реальности. Однако сегодня появилась новая интересная теория.

Российский физик нашел способ описать физические характеристики такой гипотетической структуры, отталкиваясь от того, что мы знаем о свете и космосе.

Явления, такие как черные дыры и червоточины, представляют собой загадку для ученых. Лучшее, что мы можем сделать на сегодняшний момент, — это косвенно измерить их влияние на наблюдаемые нами объекты.

Роман Конопля из университета РУДН начал с геометрии рядового пространства-времени, чтобы лучше описать эти невообразимые структуры.

«Мы покажем, как восстановить функцию формы сферически-симметричной проходимой лоренцевской червоточины вблизи ее "горлышка", если знать высокочастотные квазинормальные моды червоточины», — пишет Конопля.

симметричная червоточина

Непонятно? Тогда разберемся, что это значит.

Согласно общей теории относительности (ОТО) Эйнштейна и уравнениям Максвелла, описывающих электромагнитные волны, которые дают нам информацию о скорости света, пространство и время ведут себя так, как будто они имеют единую физическую природу.

Все это хорошо, пока вы не придерживаетесь ОТО и ее вывода, согласно которому «пространство-время» может быть зажато в точке бесконечной плотности или черной дыре, если хотите.

В 1916 году австрийский физик Людвиг Фламм применил ту же математику, чтобы показать, как пространство может исказиться, мешая притоку информации, что привело к появлению теории о «белой дыре».

Во время своей совместной работы с физиком Натаном Розеном Эйнштейн показал, как эти теоретические феномены могут быть технически связаны друг с другом. Таким образом, ученые выдвинули гипотезу о том, что информация, попадающая в черную дыру, может выходить где-то еще в пространстве-времени через белую дыру.

Наиболее вероятными кандидатами для этой теории были бы крошечные черные дыры, которые появляются и исчезают. Для того, чтобы держать эту маленькую червоточину открытой достаточно долго, чтобы что-то в нее прошло, потребовалась бы значительная работа в космосе, о деталях которой сейчас мы ничего не знаем.

Более того, мы до сих пор не знаем, как ведет себя пространство-время за пределами данной точки. А это означает, что мы также не знаем, как изменяются такие вещи, как масса или расстояние, когда вы двигаетесь к середине черной дыры, или, в данном случае, вниз по туннелю червоточины.

Роман Конопля полагает, что ключом к пониманию формы так называемого бутылочного горлышка, соединяющего черную и белую дыры, является способ рассеивания энергии в пространстве.

Черная дыра

В результате недавних наблюдений за гравитационными волнами, разлетающимися по всему космосу после столкновений черных дыр и нейтронных звезд, ученые выяснили, каким образом энергия может искажаться в пространстве-времени.

Динамические колебания поверхности черной дыры рассматриваются в физике как квазинормальные моды. Начиная с определенного класса предположений о симметрии червоточин, Конопля считает, что мы можем узнать о них чуть больше, как только мы установим значение высокочастотных квазинормальных мод, которые могут исходить из их «бутылочного горлышка».

Отталкиваясь от этого, он использовал квантовую механику для определения того, как световые волны могут растягиваться в искажениях электромагнитных полей, окружающих черную дыру на их границе, чтобы получить представление о форме червоточины.

Концепция не идеальна не только потому, что она опирается на огромное количество различных допущений, но также потому, что любые полученные ответы все равно не означают окончательный ответ.

«В общем, квантово-механический подход приводит к множеству решений для геометрии червоточины», — признается Конопля.

Но это твердая точка отсчета, которая может быть расширена, как только другие квантовые поля будут приняты во внимание, что потенциально дает нам новый способ их обнаружения.

С исследованиями вокруг гравитационных волн, которые все больше продвигаются вперед, вполне возможно, что неуловимая проходная червоточина может однажды на самом деле стать реальностью, также, как когда-то и черная дыра.

Добавляйте CСб в свои источники дзен

ЧИТАЙТЕ ТАКЖЕ: