Физики пошагово объяснили, как построить червоточину

pixabay.com

Даже если бы было возможно совершить небольшую прогулку сквозь червоточину и оказаться в каком-то удаленном уголке Вселенной, есть одна техническая проблема: червоточины изгибаются в пространстве-времени настолько экстремально, что образуется короткий туннель, катастрофически нестабильный. Например, как только вы посылаете один фотон в дыру, он падает быстрее скорости света.

Однако в недавней статье, опубликованной в журнале arXiv, ученые нашли способ построить почти устойчивую кротовую нору, которая хоть и разрушается, но достаточно медленно, что позволит отправлять по ней сообщения, а, возможно, даже вещи, прежде чем она разорвется на части. Все, что для этого нужно — это пара черных дыр и несколько бесконечно длинных космических струн.

В принципе, создание червоточины довольно просто. Согласно теории относительности Эйнштейна, масса и энергия деформируют материю пространства-времени. И определенная конфигурация материи и энергии позволяет сформировать туннель — кратчайший путь между двумя удаленными точками во Вселенной.

К сожалению, даже на бумаге эти червоточины фантастически нестабильны: один-единственный фотон, проходящий через нее, запускает катастрофический каскад, который ее разрывает. Тем не менее, здоровая доза отрицательной массы может противодействовать дестабилизирующему воздействию обычной материи, пытающейся пройти через кротовую нору, делая ее устойчивой.

Но поскольку вещества с отрицательной массой не существует, нужен новый план. Например, вход и выход. Теоретически можно соединить черную дыру (область пространства, откуда ничего не может выйти) с белой дырой (теоретическая область пространства, куда ничего не может войти). Когда эти два объекта объединяются, они образуют совершенно новую вещь: червоточину. Таким образом, можно прыгнуть в любой конец этого туннеля, и вместо того, чтобы навсегда исчезнуть, выйти с другой стороны.

Но проблема в том, что белых дыр пока не обнаружено. К счастью, нужный ответ есть у математики: заряженная черная дыра. Черные дыры могут нести электрический заряд. Внутри заряженной черной дыры есть одно странное место с нормальной сингулярностью, растянутой и искаженной, что позволяет ей иметь мост с другой противоположно заряженной черной дырой.

Но у этой червоточины есть две проблемы. Во-первых, она все еще нестабильна, и если что-то или кто-то на самом деле попытается ее использовать, то он просто рассыплется на атомы. Другая трудность заключается в том, что две противоположно заряженные черные дыры будут притягиваться друг к другу - как гравитационными, так и электрическими силами - и если они столкнутся, то в результате получится одна большая, нейтрально заряженная и совершенно бесполезная черная дыра.

Таким образом, чтобы все это работало, нужно убедиться, что обе дыры находятся на безопасном расстоянии друг от друга, а туннель червоточины остается открытым. Потенциальное решение: космические струны.

Космические струны — это теоретические дефекты в пространстве-времени, похожие на трещины, которые образуются при замерзании льда. Считается, что струны возникли в первые секунды после Большого взрыва. Это действительно экзотические объекты, не шире протона, но один дюйм их длины весит больше, чем гора Эверест. Вряд ли вы когда-нибудь захотите с ними столкнуться, так как они с легкостью разрежут вас пополам, как космический лазерный меч. Однако сильно об этом беспокоиться не стоит, поскольку у ученых пока нет доказательств их существования.

Тем не менее, нет никаких свидетельств и того, что они не существуют.

Когда дело доходит до червоточин, у них есть еще одно очень полезное свойство: огромное напряжение. Если пронзить червоточину космической струной, позволив ей пройти вдоль внешних краев черных дыр и растянуться с любого конца до бесконечности, то натяжение струны предотвращает притяжение заряженных черных дыр друг к другу, держа два конца червоточины на большом расстоянии. По существу, дальние концы космической струны действуют как две команды, пытающиеся перетянуть канат, что сдерживает дыры.

Одна космическая струна решает одну из проблем (удерживание концы тунеля открытыми), но она не предотвращает разрушение самой червоточины. Потому логично добавить еще одну струну, также пронизывающую червоточину и проходящую через пространство между черными дырами.

Когда космические струны замкнуты в петле, они начинают сильно раскачиваться. Эти вибрации встряхивают само пространство-время вокруг них, и при правильной настройке могут привести к тому, что энергия материи станет отрицательной, а внутри червоточины она будет действовать как отрицательная масса, потенциально ее стабилизируя.

Это кажется немного сложным, но в недавней работе группа физиков-теоретиков дала пошаговые инструкции по созданию именно такой червоточины. Это решение не идеальное: в конце концов, внутренние вибрации космических струн - те самые, которые могут держать червоточину открытой - вытягивают энергию и, следовательно, массу из струны, делая ее все меньше и меньше. По сути, с течением времени космические нити растворятся в небытие, с полным разрушением червоточины. Но до этого момента кротовая нора может оставаться стабильной достаточно долго, чтобы позволить сообщениям или даже объектам пройти по туннелю и фактически не умереть, пишет Live Science.

Физики пошагово объяснили, как построить червоточину

Картина дня

Наши публикации