Zvaigžņu Visums ir pilns ar daudziem noslēpumiem. Saskaņā ar Einšteina radīto vispārējo relativitātes teoriju (GR) mēs dzīvojam četrdimensiju laiktelpā. Tas ir izliekts, un gravitācija, kas mums visiem pazīstama, ir šīs īpašības izpausme. Matērija izliecas, "noliec" telpu ap sevi, un jo vairāk, jo blīvāka tā ir. Telpa, telpa un laiks ir ļoti interesantas tēmas. Pēc šī raksta izlasīšanas jūs noteikti uzzināsit par viņiem kaut ko jaunu.
Izliekuma ideja
Daudzas citas gravitācijas teorijas, kuru mūsdienās ir simtiem, detaļās atšķiras no vispārējās relativitātes teorijas. Tomēr visas šīs astronomiskās hipotēzes saglabā galveno - izliekuma ideju. Ja telpa ir izliekta, tad varam pieņemt, ka tai varētu būt, piemēram, caurules forma, kas savieno zonas, kuras atdala daudzi gaismas gadi. Un varbūt pat laikmeti, kas ir tālu viens no otra. Galu galā mēs nerunājam par mums pazīstamo telpu, bet gan par telpu-laiku, kad mēs aplūkojam kosmosu. Caurums tajāparādās tikai noteiktos apstākļos. Aicinām tuvāk apskatīt tik interesantu parādību kā tārpu caurumi.
Pirmās idejas par tārpu caurumiem
Dziļais kosmoss un tā noslēpumi aicina. Domas par izliekumu parādījās uzreiz pēc GR publicēšanas. Austriešu fiziķis L. Flams jau 1916. gadā teica, ka telpiskā ģeometrija var pastāvēt sava veida cauruma veidā, kas savieno divas pasaules. Matemātiķi N. Rozens un A. Einšteins 1935. gadā pamanīja, ka visvienkāršākajiem vienādojumu risinājumiem vispārējās relativitātes teorijas ietvaros, aprakstot izolētus elektriski lādētus vai neitrālus avotus, kas rada gravitācijas laukus, ir telpiska "tilta" struktūra. Tas ir, tie savieno divus Visumus, divus gandrīz plakanus un identiskus telpas laikus.
Vēlāk šīs telpiskās struktūras kļuva pazīstamas kā "tārpu caurumi", kas ir diezgan brīvs tulkojums angļu vārdam wormhole. Tuvāks tā tulkojums ir "tārpu caurums" (telpā). Rozens un Einšteins pat neizslēdza iespēju izmantot šos "tiltus", lai ar viņu palīdzību aprakstītu elementārdaļiņas. Patiešām, šajā gadījumā daļiņa ir tīri telpisks veidojums. Tāpēc nav nepieciešams īpaši modelēt lādiņa avotu vai masu. Un attāls ārējais novērotājs, ja tārpa caurumam ir mikroskopiski izmēri, vienā no šīm telpām redz tikai punktveida avotu ar lādiņu un masu.
Einšteina-Rouzena "Tilti"
Elektriskās spēka līnijas ieiet urbumā no vienas puses, un no otras puses tās iziet, nebeidzoties un nekur nesākot. Amerikāņu fiziķis Dž. Vīlers šajā gadījumā teica, ka tiek iegūts "lādiņš bez lādiņa" un "masa bez masas". Šajā gadījumā nemaz nav nepieciešams uzskatīt, ka tilts kalpo, lai savienotu divus dažādus Visumus. Ne mazāk piemērots būtu pieņēmums, ka abas tārpadobes "mutes" iziet vienā un tajā pašā Visumā, bet dažādos laikos un dažādos tā punktos. Izrādās kaut kas līdzīgs dobam "rokturim", ja tas ir piešūts gandrīz līdzenai pazīstamai pasaulei. Spēka līnijas ieiet mutē, ko var saprast kā negatīvu lādiņu (teiksim, elektronu). Mutei, no kuras tie iziet, ir pozitīvs lādiņš (pozitrons). Kas attiecas uz masām, tās būs vienādas abās pusēs.
Einšteina-Rozena "tiltu" veidošanas nosacījumi
Šis attēls, neskatoties uz visu savu pievilcību, nav ieguvis vietu daļiņu fizikā daudzu iemeslu dēļ. Nav viegli piedēvēt kvantu īpašības Einšteina-Rozena "tiltiem", kas mikropasaulē ir neaizstājami. Šāds "tilts" vispār neveidojas zināmām daļiņu (protonu vai elektronu) lādiņu un masu vērtībām. Tā vietā "elektriskais" risinājums paredz "kailu" singularitāti, tas ir, punktu, kurā elektriskais lauks un telpas izliekums kļūst bezgalīgi. Šādos punktos jēdzienstelpa-laiks pat izliekuma gadījumā zaudē savu nozīmi, jo nav iespējams atrisināt vienādojumus, kuriem ir bezgalīgs terminu skaits.
Kad GR neizdodas?
OTO pats par sevi precīzi norāda, kad tas pārstāj darboties. Uz kakla, šaurākajā "tilta" vietā, ir savienojuma gluduma pārkāpums. Un jāsaka, ka tas ir diezgan netriviāli. No attāla novērotāja pozīcijas laiks apstājas pie šī kakla. Tas, ko Rozens un Einšteins uzskatīja par rīkli, tagad tiek definēts kā melnā cauruma notikumu horizonts (neatkarīgi no tā, vai tas ir uzlādēts vai neitrāls). Stari vai daļiņas no dažādām "tilta" pusēm nokrīt uz dažādām horizonta "sekcijām". Un starp tās kreiso un labo daļu, nosacīti runājot, ir nestatiska zona. Lai izbrauktu apvidu, to nav iespējams nešķērsot.
Nespēja iziet cauri melnajam caurumam
Šķiet, ka kosmosa kuģis, kas tuvojas salīdzinoši liela melnā cauruma horizontam, sastingst uz visiem laikiem. Arvien retāk signāli no tā sasniedz … Gluži pretēji, horizonts saskaņā ar kuģa pulksteni tiek sasniegts ierobežotā laikā. Kad kuģis (gaismas stars vai daļiņa) pabrauc tam garām, tas drīz nonāks singularitātē. Šeit izliekums kļūst bezgalīgs. Singularitātē (vēl ceļā uz to) izstieptais ķermenis neizbēgami tiks saplēsts un saspiests. Tāda ir melnā cauruma darbības realitāte.
Turpmāka izpēte
1916.-17. Tika iegūti Reisner-Nordström un Schwarzschild risinājumi. Viņossfēriski apraksta simetriskus elektriski lādētus un neitrālus melnos caurumus. Taču pilnībā izprast šo telpu sarežģīto ģeometriju fiziķiem izdevās tikai pagājušā gadsimta 50. un 60. gadu mijā. Toreiz D. A. Vīlers, kurš bija pazīstams ar saviem darbiem gravitācijas teorijā un kodolfizikā, ierosināja terminus "tārpu caurums" un "melnais caurums". Izrādījās, ka Reisner-Nordström un Schwarzschild telpās kosmosā patiešām ir tārpu caurumi. Tie ir pilnīgi neredzami attālam novērotājam, piemēram, melnie caurumi. Un, tāpat kā viņi, tārpu caurumi kosmosā ir mūžīgi. Bet, ja ceļotājs iekļūst aiz horizonta, tie sabrūk tik ātri, ka tiem nevar izlidot ne gaismas stars, ne masīva daļiņa, nemaz nerunājot par kuģi. Lai lidotu uz citu muti, apejot singularitāti, jums jāpārvietojas ātrāk par gaismu. Pašlaik fiziķi uzskata, ka supernovas enerģijas un matērijas ātrums ir principā neiespējams.
Švarcšilda un Reisnera-Nordstrēma melnie caurumi
Švarcšilda melno caurumu var uzskatīt par necaurlaidīgu tārpa caurumu. Kas attiecas uz Reisnera-Nordstrēma melno caurumu, tas ir nedaudz sarežģītāks, taču arī neizbraucams. Tomēr nav tik grūti izdomāt un aprakstīt četrdimensiju tārpu caurumus kosmosā, ko varētu šķērsot. Jums vienkārši jāizvēlas vajadzīgā metrikas veids. Metrikas tensors jeb metrika ir vērtību kopa, ko var izmantot, lai aprēķinātu četrdimensiju intervālus, kas pastāv starp notikumu punktiem. Šī vērtību kopa pilnībā raksturo gan gravitācijas lauku, gantelpas-laika ģeometrija. Ģeometriski šķērsojamie tārpu caurumi kosmosā ir pat vienkāršāki nekā melnie caurumi. Viņiem nav apvāršņu, kas laika gaitā noved pie kataklizmām. Dažādos punktos laiks var ritēt citā tempā, taču tam nevajadzētu apstāties vai paātrināties bezgalīgi.
Divas tārpu caurumu izpētes līnijas
Daba ir radījusi šķērsli tārpu caurumu parādīšanai. Cilvēks taču ir iekārtots tā, ka, ja ir kāds šķērslis, vienmēr atradīsies gribētāji to pārvarēt. Un zinātnieki nav izņēmums. To teorētiķu darbus, kuri nodarbojas ar tārpu caurumu izpēti, nosacīti var iedalīt divās jomās, kas viena otru papildina. Pirmais attiecas uz to seku apsvērumiem, jau iepriekš pieņemot, ka tārpu caurumi pastāv. Otrā virziena pārstāvji cenšas saprast, no kā un kā tie var parādīties, kādi apstākļi ir nepieciešami to rašanās. Šajā virzienā ir vairāk darbu nekā pirmajā un, iespējams, tie ir interesantāki. Šajā jomā ietilpst tārpu caurumu modeļu meklēšana, kā arī to īpašību izpēte.
Krievu fiziķu sasniegumi
Kā izrādījās, matērijas, kas ir materiāls tārpu caurumu veidošanai, īpašības var realizēt kvantu lauku vakuuma polarizācijas dēļ. Pie šāda secinājuma nesen nonāca krievu fiziķi Sergejs Suškovs un Arkādijs Popovs kopā ar spāņu pētnieku Davidu Hohbergu un Sergeju Krasņikovu. Vakuums šajā gadījumā navtukšums. Šis ir kvantu stāvoklis, ko raksturo zemākā enerģija, tas ir, lauks, kurā nav īstu daļiņu. Šajā laukā pastāvīgi parādās “virtuālo” daļiņu pāri, kas pazūd, pirms ierīces tos atklāj, bet atstāj savu zīmi enerģijas tensora, tas ir, impulsa, kam raksturīgas neparastas īpašības, veidā. Neskatoties uz to, ka matērijas kvantu īpašības galvenokārt izpaužas mikrokosmosā, to radītās tārpu caurumi noteiktos apstākļos var sasniegt ievērojamus izmērus. Viens no Krasņikova rakstiem, starp citu, saucas "Tārpu caurumu draudi".
Filozofijas jautājums
Ja kādreiz tiks uzcelti vai atklāti tārpu caurumi, filozofijas joma, kas nodarbojas ar zinātnes interpretāciju, saskarsies ar jauniem un, jāsaka, ļoti sarežģītiem izaicinājumiem. Neskatoties uz visu šķietami absurdo laika cilpu un smagajām cēloņsakarības problēmām, šī zinātnes joma, iespējams, kādreiz to izdomās. Tāpat kā viņi risināja kvantu mehānikas un Einšteina radītās relativitātes teorijas problēmas. Telpa, telpa un laiks – visi šie jautājumi ir interesējuši visu vecumu cilvēkus un, acīmredzot, interesēs arī mūs vienmēr. Tos pilnībā izzināt ir gandrīz neiespējami. Kosmosa izpēte, visticamāk, nekad netiks pabeigta.
