Az Interstellar űr epikus (egy tudományos fantasztikus film, amelyet 2014 októberében jelentek meg) az űrhajósok történetét mesélik, akik az emberiség megmentésének lehetőségeit keresve felfedezik az "élet útját", amelyet egy titokzatos alagút képvisel.
Ez a megmagyarázhatatlan módon történő áthaladás a Szaturnusz közelében jelenik meg, és a téridőben az embert egy távoli galaxisba viszi, ezáltal lehetővé téve az élőlények által lakott bolygók megtalálását. Bolygók, amelyek az emberek második otthonává válhatnak.
A filmművészeti alagút létezésének hipotézisét, amelyet a féreglyuk vagy féreglyuk tudósok neveztek, egy igazi fizikai elmélet előzte meg, amelyet az egyik első asztrofizikus és a kaliforniai Műszaki Intézet korábbi professzora, Kip Thorne javasolt.
Kip Thorne a csillagász, asztrofizikus, a tudomány népszerűsítőjének, valamint azoknak egyikét is segítette, akik a földön kívüli intelligencia kutatására irányuló projektet kezdeményezték - Carl Sagan -, hogy féreglyuk modelljét hozzon létre új Kapcsolattartója számára. A film látványterveinek hitelessége az űrtudósok számára annyira nyilvánvaló, hogy az asztrofizikusok beismerik, hogy ezek valószínűleg a legpontosabb féreglyukak és fekete lyukak ábrázolása a világmoziban.
Csak egy "apró" részlet mutat ebben a filmben, amely kísértetjárta a figyelmes nézőt: természetesen nagyszerű egy ilyen űrkifejezésben repülni, de vajon a pilóták képesek-e egy tölgyfát tartani ebben a nagyon csillagközi mozgásban?
Az űrblokk-alkotó úgy döntött, hogy nem említi, hogy a féreglyukak eredeti elmélete más asztrofizika vezető teoretikusaihoz tartozott - Albert Einstein, asszisztense, Nathan Rosen közreműködésével indította el. Ezek a tudósok megpróbálták megoldani Einstein általános relativitáselméleti egyenleteit oly módon, hogy az eredmény az egész univerzum matematikai modellje legyen, a gravitációs erőkkel és az anyagot alkotó elemi részecskékkel együtt. Mindezek során megkíséreltek elképzelni a teret két geometriai síkként, amelyeket egymáshoz "hidak" kötöttek.
Ezzel párhuzamosan, de Einsteintől függetlenül, hasonló munkát végzett egy másik fizikus - Ludwig Flamm, aki 1916-ban, Einstein egyenleteinek megoldása mellett, felfedezte az ilyen "hidakat".
Promóciós videó:
Mindhárom „legtöbbosztroevit” általános csalódást szenvedett, mivel a „minden létező elmélet” életképesnek bizonyult: az ilyen „hidak” elméletben másként viselkedtek, mint a valódi elemi részecskék.
Ennek ellenére 1935-ben Einstein és Rosen közzétett egy munkát, amelyben megfogalmazta az alagutak saját elméletét a tér-idő kontinuumban. Ezt a munkát, ahogyan azt a szerzők megfogalmazták, nyilvánvalóan arra kellett ösztönöznie a tudósok más generációit, hogy gondolkodjanak egy ilyen elmélet alkalmazásának lehetőségén.
Wheeler féreglyukak
Egy időben, a Princetoni Egyetem John Wheeler fizikusa bevezette a szóközbe a „féreglyuk” megnevezést, amelyet több évben használták az „hidak” modellek építésének tanulmányozására az Einstein-Rosen elmélet szerint. Wheeler észrevette: ez a "híd" fájdalmasan hasonlít egy mozdulatra, amelyet egy féreg fészkel. Képzelje el, hogy egy hangya mászik-e a körte egyik oldaláról a másikra - képes vagy a teljes ívelt felületen mászni, vagy az út rövidítésével átjutni a gyümölcsön egy féreglyuk-alagúton keresztül.
És ha elképzeljük, hogy háromdimenziós tér-idő kontinuumunk egy körte héja, akkor egy ívelt felülethez hasonlóan egy sokkal nagyobb méretű "tömeget" foglal magában? Az Einstein-Rosen "híd" talán az a alagút, amely átvágja ezt a "tömeget". Ez lehetővé teszi a csillaghajók pilótáinak, hogy csökkentsék a tér közötti távolságot két pont között. Valószínűleg ebben az esetben az általános relativitáselmélet valós matematikai megoldásáról van szó.
Wheeler szerint az Einstein-Rosen "hidak" szája nagyon emlékeztet az úgynevezett Schwarzschild fekete lyukra - gömb alakú és olyan nagy sűrűségű egyszerű anyagokra, hogy gravitációs erejét még fény sem tudja legyőzni. A csillagászok szilárdan hiszik a "fekete lyukak" létezésében. Úgy vélik, hogy ezek a formációk akkor születnek, amikor a nagyon hatalmas csillagok "összeomlanak" vagy elhalnak.
Mennyire megalapozott az a hipotézis, miszerint a "fekete lyuk" megegyezik a "féreglyukkal" vagy egy alagúttal, amely lehetővé teszi a távolsági űrutazást? Talán a matematika szempontjából ez az állítás igaz. De csak elméletben: nem lesz túlélő ilyen expedíción.
Schwarzschild modellje a "fekete lyuk" sötét közepét reprezentálja egyetlen pontként vagy végtelen sűrűségű, centrális semleges állógömbként. Wheeler számításai azt mutatják, hogy mi történt egy ilyen "féreglyuk" kialakulásakor, amikor az univerzum két távoli részén két szinguláris pont (Schwarzschild "fekete lyukak") konvergálnak "tömegükben", és alagútot hoznak létre közöttük.
A kutató rájött: egy ilyen "féreglyuk" instabil természetű: az alagút először kialakul, majd összeomlik, miután csak két szinguláris pont ("fekete lyukak") marad meg. Az alagút megjelenésének és bezárásának a folyamata olyan villámgyors, hogy még a fénysugár sem tud áthatolni rajta, nem is beszélve egy űrhajósról, aki megpróbál átcsúszni - egy "fekete lyuk" nyeli le. Semmi vicc - az azonnali halálról beszélünk, mert az őrült erő gravitációs erői darabokra szakítják meg az embert.
"Fekete lyukak" és "fehér foltok"
Thorne a filmmel egyidejűleg kiadta a "Csillagok közötti film tudományos alapjait" című könyvet. Ebben a munkában megerősíti: "Az alagút összeomlásának pillanatában bármely test - élő vagy élettelen - összetörik és darabokra szakadnak!"
Egy másik, alternatív változat - Kerr forgó "fekete lyuk" - számára a bolygóközi utazás során a "fehér foltok" kutatói más megoldást találtak az általános relativitáselméletre. A szingularitás Kerr "fekete lyukában" eltérő, nem gömb alakú, hanem gyűrűs alakú.
Bizonyos modellei lehetőséget adhatnak az emberek számára, hogy túléljenek csillagközi repülés közben, de csak akkor, ha a hajó kizárólag a gyűrű közepén halad át ezen a lyukon. Valami az űrkosárban, csak az itt történő ütés költsége nem jár extra ponttal: a csillaghajó és a legénység létezése forog kockán.
Kip Thorne, a Csillagközi csillagok tudományos alapjai szerzője kétségbe vonja ezt az elméletet. 1987-ben írt egy cikket egy féreglyukon történő repülésről, ahol fontos részletre mutat: a Kerr-alagút nyakán egy nagyon megbízhatatlan szakasz van, amelyet “a Cauchy láthatáron.
Amint a megfelelő számítások azt mutatják, amint a test megpróbálja áthaladni ezen a ponton, az alagút összeomlik. Sőt, és a "féreglyuk" bizonyos stabilizációjának feltétele mellett, amint azt a kvantumelmélet mondja, azonnal meg fogja tölteni a nagy energia gyors részecskéivel.
Ezért, amint beleveszi magát Kerr "fekete lyukába", egy száraz pirított kéreg marad rólad.
Az ok - "félelmetes cselekedet távolról"?
A tény az, hogy a fizikusok még nem igazították a klasszikus gravitációs törvényeket a kvantumelmélethez - a matematika ezt az ágát túl nehéz megérteni, és sok tudós még nem adott meg pontos meghatározást.
Ugyanakkor, a Princeton tudós, Juan Malsadena és Stanford kollégája, Leonard Susskind azt sugallta, hogy a féreglyukak nyilvánvalóan nem más, mint a megtévesztés anyagi megtestesülése abban az idõben, amikor a kvantumobjektumok összekapcsolódnak - függetlenül attól, hogy távol vannak-e egymástól. barátja.
Albert Einsteinnek megvan a saját neve az ilyen összefonódásra - "hátborzongató hosszú távú fellépés", a nagy fizikus nem gondolta, hogy egyetért az általánosan elfogadott állásponttal. Ennek ellenére számos kísérlet bizonyította a kvantum-összefonódás létezését. Sőt, már kereskedelmi célokra használják - védi az online adatátvitelt, például banki tranzakciókat.
Malsadena és Susskind szerint nagy mennyiségben a kvantum összefonódása befolyásolhatja a tér-idő kontinuum geometriájának változását és hozzájárulhat a "féreglyukak" kialakulásához összefonódott "fekete lyukak" formájában. Ezeknek a tudósoknak a feltételezése azonban nem engedi átjárható csillagközi alagutak kialakulását.
Malsadena szerint ezek az alagutak egyrészt nem teszik lehetővé a fénysebességnél gyorsabb repülést, másrészt segíthetik az űrhajósoknak, hogy még mindig találkozzanak ott, belül, valakivel, aki "más". Az ilyen találkozó azonban nem örül, mivel a találkozót elkerülhetetlen halál követi a gravitációs hatás miatt a "fekete lyuk" központjában.
Egyszóval: a "fekete lyukak" valódi akadálya az emberi űrkutatásnak. Ebben az esetben mi lehet a féreglyuk? Avi Loeb Harvard-Smithsonian Asztrofizikai Központ tudósa szerint az embereknek sok lehetősége van erre a beszámolóra: mivel nincs elmélet, amely az általános relativitáselméletet és a kvantummechanikát ötvözi, nem tudjuk a lehetséges tér-idő struktúrák összességét, ahol a féreglyukak megjelenhetnek.”.
Összeomlanak
De itt is nem minden olyan egyszerű. Ugyanez a Kip Thorne 1987-ben minden „féreglyuk” tulajdonságát létrehozta, amely megfelel az általános relativitáselméletnek, ha összeomlik, ha nem próbálják nyitva tartani az úgynevezett egzotikus anyag miatt, amelynek negatív energiája vagy antigravitációja van. Thorne biztosítja, hogy az exomatter létezése kísérletileg igazolható.
A kísérletek azt mutatják, hogy a vákuumban lévő kvantumingadozások nyilvánvalóan képesek negatív nyomást létrehozni két nagyon közel elhelyezkedő tükr között.
Avi Loeb szerint viszont, ha megfigyeljük az úgynevezett sötét energiát, akkor ezek a tanulmányok még inkább okot adnak az egzotikus anyag létezésében való hinni.
A Harvard-Smithsonian Asztrofizikai Központ egyik tudósa azt mondja, hogy „… látjuk, hogy a közelmúlt kozmikus története során a galaxisok haladnak tőlünk olyan sebességgel, amely idővel növekszik, mintha az antigravitáció érintené őket - az univerzum ilyen felgyorsuló expanziója megmagyarázható, ha az univerzum anyaggal van töltve. negatív nyomás, pontosan az az anyag, amelyre szükség van egy féreglyuk kialakulásához ….
Ugyanakkor Loeb és Thorne úgy vélik, hogy még ha egy „féreglyuk” képes természetesen megjelenni, sok egzotikus anyag szükséges. Csak egy fejlett civilizáció képes felhalmozni egy ilyen energiatartalékot, és egy ilyen alagút későbbi stabilizálására.
Ennek az elméletnek a megítélése szerint nincs "egyetértés az elvtársak között". Például Malsaden kollégám gondolkodik itt Loeb és Thorne megállapításairól:
„… Úgy gondolom, hogy a stabil átjárható féreglyuk gondolata nem érthető eléggé, és nyilvánvalóan nem felel meg az ismert fizikai törvényeknek…” Sabina Hossenfelder a skandináv Elméleti Fizikai Intézetből, a Svédországban, és teljes mértékben áttöri Leb-Thorn következtetéseit kocsmák számára: „… egyáltalán nincs bizonyíték az egzotikus anyag létezésére. Sőt, széles körben elterjedt a vélemény, hogy nem létezhet, mert ha létezne, a vákuum instabil lenne …"
Még egy ilyen egzotikus anyag létezése esetén is, Hossen-felder fejleszti gondolatát, és a benne való mozgatás rendkívül kellemetlen lenne: minden alkalommal az érzések egyenesen arányosak lennének az alagút körüli tér-idő struktúra görbületének fokával és az abban lévő energia sűrűségével. Sabine Hossenfelder következtetése:
"… Ez nagyon hasonlít a" fekete lyukakhoz ": az árapály erők túlságosan nagyok - és egy személy darabokra szakad meg …"
Ironikus módon, az Interstellarhoz való hozzájárulása ellenére Thorne nem igazán hiszi, hogy ilyen átjárható alagút megjelenhet. És annak lehetőségeként, hogy áthaladjon (ártalom nélkül!) - űrhajósok - és még ennél is több. Ő maga elismeri ezt a könyvében:
"… Ha léteznek [alagutak], akkor nagyon kételkedik abban, hogy természetesen felmerülhetnek-e az asztrofizikai univerzumban …"
… Akkor higgyen a sci-fi filmekben!
Oleg Timokhin