Zvezdno vesolje je polno številnih skrivnosti. Po splošni teoriji relativnosti (GR), ki jo je ustvaril Einstein, živimo v štiridimenzionalnem prostoru-času. Je ukrivljena in gravitacija, ki jo poznamo vsem, je manifestacija te lastnosti. Materija se upogiba, »upogiba« prostor okoli sebe in čim več, tem bolj je gosta. Prostor, prostor in čas so zelo zanimive teme. Ko boste prebrali ta članek, boste zagotovo izvedeli nekaj novega o njih.
Ideja ukrivljenosti
Številne druge teorije gravitacije, ki jih je danes na stotine, se v podrobnostih razlikujejo od splošne relativnosti. Vendar pa vse te astronomske hipoteze ohranjajo glavno stvar - idejo ukrivljenosti. Če je prostor ukrivljen, potem lahko domnevamo, da bi lahko imel na primer obliko cevi, ki povezuje območja, ki so ločena za več svetlobnih let. In morda celo obdobja, ki so daleč drug od drugega. Navsezadnje ne govorimo o prostoru, ki nam je znan, ampak o prostoru-času, ko upoštevamo kozmos. Luknja v njejpojavi le pod določenimi pogoji. Vabimo vas, da si podrobneje ogledate tako zanimiv pojav, kot so črvine.
Prve ideje o črvinah
Globoki vesolje in njegove skrivnosti vabijo. Misli o ukrivljenosti so se pojavile takoj po objavi GR. L. Flamm, avstrijski fizik, je že leta 1916 dejal, da lahko prostorska geometrija obstaja v obliki nekakšne luknje, ki povezuje dva svetova. Matematika N. Rosen in A. Einstein sta leta 1935 opazila, da imajo najpreprostejše rešitve enačb v okviru splošne relativnosti, ki opisujejo izolirane električno nabite ali nevtralne vire, ki ustvarjajo gravitacijska polja, prostorsko "mostno" strukturo. To pomeni, da povezujeta dve vesolji, dva skoraj ravna in enaka prostor-časa.
Pozneje so te prostorske strukture postale znane kot "wormholes", kar je precej ohlapen prevod angleške besede wormhole. Bolj natančen prevod je "wormhole" (v vesolju). Rosen in Einstein niti nista izključila možnosti, da bi te »mostove« uporabili za opis elementarnih delcev z njihovo pomočjo. Dejansko je v tem primeru delec zgolj prostorska tvorba. Zato ni treba posebej modelirati vira naboja ali mase. In oddaljeni zunanji opazovalec, če ima črvina mikroskopske dimenzije, vidi samo točkovni vir z nabojem in maso, ko je v enem od teh prostorov.
Einstein-Rosen "Bridges"
Električne črte sile vstopijo v jamo z ene strani, z druge strani pa izstopijo, ne da bi se nikjer končale ali začele. J. Wheeler, ameriški fizik, je ob tej priložnosti dejal, da se dobi "naboj brez naboja" in "masa brez mase". V tem primeru sploh ni treba upoštevati, da most služi za povezavo dveh različnih vesolj. Nič manj primerna bi bila predpostavka, da gresta obe "usti" črvinske luknje v isto vesolje, vendar ob različnih časih in na različnih točkah v njem. Izkaže se nekaj, kar spominja na votli "ročaj", če je prišit v skoraj raven znani svet. V usta vstopajo črte sile, kar lahko razumemo kot negativni naboj (recimo elektron). Usta, iz katerih izstopajo, imajo pozitiven naboj (pozitron). Kar zadeva mase, bodo na obeh straneh enake.
Pogoji za nastanek Einstein-Rosenovih "mostov"
Ta slika se zaradi vse svoje privlačnosti ni uveljavila v fiziki delcev iz več razlogov. Einstein-Rosenovim »mostovom«, ki so v mikrosvetu nepogrešljivi, ni lahko pripisati kvantnih lastnosti. Takšen "most" se sploh ne oblikuje za znane vrednosti nabojev in mase delcev (protonov ali elektronov). "Električna" rešitev namesto tega napoveduje "golo" singularnost, to je točko, kjer električno polje in ukrivljenost prostora postaneta neskončna. Na takih točkah konceptprostor-čas tudi v primeru ukrivljenosti izgubi svoj pomen, saj je nemogoče rešiti enačbe, ki imajo neskončno število izrazov.
Kdaj GR ne uspe?
Sam OTO natančno navede, kdaj preneha delovati. Na vratu, na najožjem mestu "mosta", je kršitev gladkosti povezave. In treba je reči, da je precej netrivialno. S položaja oddaljenega opazovalca se čas ustavi na tem vratu. Kar sta Rosen in Einstein mislila, da je grlo, je zdaj opredeljeno kot obzorje dogodkov črne luknje (naj bo nabito ali nevtralno). Žarki ali delci z različnih strani "mosta" padejo na različne "odseke" obzorja. In med njegovim levim in desnim delom je relativno gledano nestatično območje. Če želite prečkati območje, ga je nemogoče ne mimo.
Nezmožnost prehoda skozi črno luknjo
Zdi se, da vesoljska ladja, ki se približuje obzorju razmeroma velike črne luknje, za vedno zamrzne. Vedno redkeje segajo signali z nje … Nasprotno, obzorje po ladijski uri se doseže v končnem času. Ko bo ladja (svetlobni žarek ali delec) mimo nje, bo kmalu naletela na singularnost. Tu ukrivljenost postane neskončna. V singularnosti (še vedno na poti do nje) bo razširjeno telo neizogibno raztrgano in zdrobljeno. To je resničnost delovanja črne luknje.
Nadaljnje raziskave
V letih 1916-17. Dobili smo rešitve Reisner-Nordström in Schwarzschild. V njihsferično opisuje simetrične električno nabite in nevtralne črne luknje. Vendar pa so fiziki lahko v celoti razumeli kompleksno geometrijo teh prostorov šele na prelomu iz 1950-ih v 60. let. Takrat je D. A. Wheeler, znan po svojem delu v teoriji gravitacije in jedrski fiziki, predlagal izraza "črvina" in "črna luknja". Izkazalo se je, da so v prostorih Reisner-Nordströma in Schwarzschilda res črvinske luknje v vesolju. Za oddaljenega opazovalca so popolnoma nevidne, kot črne luknje. In tako kot oni, so črvine v vesolju večne. A če popotnik prodre onkraj obzorja, se sesedejo tako hitro, da ne moreta skoznje leteti niti žarek svetlobe niti masiven delec, kaj šele ladja. Če želite odleteti v druga usta, mimo singularnosti, se morate premikati hitreje od svetlobe. Trenutno fiziki verjamejo, da so hitrosti energije in snovi supernove v osnovi nemogoče.
Črne luknje Schwarzschilda in Reisner-Nordströma
Schwarzschildovo črno luknjo lahko štejemo za neprepustno črvino. Kar se tiče Reisner-Nordströmove črne luknje, je nekoliko bolj zapletena, a tudi neprehodna. Kljub temu ni tako težko izmisliti in opisati štiridimenzionalnih črvin v vesolju, ki bi jih bilo mogoče prehoditi. Izbrati morate samo vrsto meritve, ki jo potrebujete. Metrični tenzor ali metrika je niz vrednosti, ki jih je mogoče uporabiti za izračun štiridimenzionalnih intervalov, ki obstajajo med točkami dogodkov. Ta niz vrednosti v celoti označuje tako gravitacijsko polje kotgeometrija prostor-čas. Geometrično prehodne črvine v vesolju so celo enostavnejše od črnih lukenj. Nimajo obzorij, ki bi s časom vodili v kataklizme. Na različnih točkah lahko čas teče z drugačnim tempom, vendar se ne sme neskončno ustaviti ali pospešiti.
Dve vrstici raziskovanja črvinih lukenj
Narava je postavila oviro za pojav črvinih lukenj. Vendar je človek urejen tako, da če je ovira, se vedno najdejo tisti, ki jo želijo premagati. In znanstveniki niso izjema. Dela teoretikov, ki se ukvarjajo s preučevanjem črvinih lukenj, lahko pogojno razdelimo na dve področji, ki se dopolnjujeta. Prvi se ukvarja z obravnavo njihovih posledic, ob predpostavki, da črvinske luknje obstajajo. Predstavniki druge smeri poskušajo razumeti, iz česa in kako se lahko pojavijo, kakšni pogoji so potrebni za njihov nastanek. Delov v tej smeri je več kot v prvi in so morda bolj zanimiva. To področje vključuje iskanje modelov črvinih lukenj, pa tudi preučevanje njihovih lastnosti.
Dosežki ruskih fizikov
Kot se je izkazalo, je lastnosti snovi, ki je material za gradnjo črvinih lukenj, mogoče uresničiti zaradi polarizacije vakuuma kvantnih polj. Ruska fizika Sergej Suškov in Arkadij Popov skupaj s španskim raziskovalcem Davidom Hochbergom in Sergejem Krasnikovim sta nedavno prišla do tega sklepa. Vakuum v tem primeru nipraznina. To je kvantno stanje, za katerega je značilna najnižja energija, torej polje, v katerem ni pravih delcev. V tem polju se nenehno pojavljajo pari "virtualnih" delcev, ki izginejo, preden jih naprave zaznajo, vendar pustijo svoj pečat v obliki energijskega tenzorja, to je impulza, za katerega so značilne nenavadne lastnosti. Kljub temu, da se kvantne lastnosti snovi kažejo predvsem v mikrokozmosu, lahko luknje, ki jih ustvarijo, pod določenimi pogoji dosežejo znatne velikosti. Eden od Krasnikovih člankov se mimogrede imenuje "Grožnja črvinih lukenj".
Vprašanje filozofije
Če bodo črvini kdaj zgrajeni ali odkriti, se bo področje filozofije, ki se ukvarja z interpretacijo znanosti, soočilo z novimi izzivi, in moram reči, zelo težkimi. Kljub vsem navidez absurdnosti časovnih zank in težkih težavah vzročnosti bo to področje znanosti verjetno nekoč ugotovilo. Tako kot so se ukvarjali s problemi kvantne mehanike in teorije relativnosti, ki jo je ustvaril Einstein. Prostor, prostor in čas - vsa ta vprašanja so zanimala ljudi vseh starosti in očitno nas bodo vedno zanimala. Skoraj nemogoče jih je popolnoma poznati. Raziskovanje vesolja verjetno ne bo nikoli končano.
