Кротовая нора в космосе

В первые дни исследований черных дыр, еще до того, как они получили это название, физики еще не знали, существуют ли эти причудливые объекты в реальном мире. Возможно, они были причудой сложной математики, используемой в тогда еще молодой общей теории относительности, которая описывает гравитацию. Однако за эти годы накопились доказательства того, что черные дыры очень реальны и даже существуют прямо здесь, в нашей галактике.

Сегодня еще одно странное предсказание общей теории относительности—червоточины, эти фантастически звучащие туннели на другую сторону Вселенной—находится в таком же равновесии. Они настоящие? И если они существуют в нашем космосе, могут ли люди надеяться использовать их для передвижения? После их предсказания в 1935 году исследования, казалось, указывали на отсутствие червоточин, которые вряд ли могли быть элементом реальности. Но новая работа предлагает намеки на то, как они могли возникнуть, и процесс может быть проще, чем долгое время думали физики.

Первоначальная идея червоточины исходила от физиков Альберта Эйнштейна и Натана Розена. Они изучили странные уравнения, которые, как мы теперь знаем, описывают тот неизбежный карман пространства, который мы называем черной дырой, и спросили, что они на самом деле представляют. Эйнштейн и Розен обнаружили, что, по крайней мере теоретически, поверхность черной дыры может служить мостом, соединяющим ее со вторым участком пространства. Путешествие может быть таким, как если бы вы спустились в сливную трубу своей ванны, и вместо того, чтобы застрять в трубах, вы вышли в другую ванну, точно такую же, как первая.

Последующая работа расширила эту идею, но выявила две постоянные проблемы, которые препятствуют образованию легко обнаруживаемых, пригодных для использования человеком червоточин: хрупкость и крошечность. Во-первых, оказывается, что в общей теории относительности гравитационное притяжение любой нормальной материи, проходящей через червоточину, действует так, что туннель закрывается. Для создания стабильной червоточины требуется какой-то дополнительный, нетипичный ингредиент, который удерживает отверстие открытым, который исследователи называют “экзотической” материей.

Во-вторых, виды процессов создания червоточин, которые изучали ученые, основаны на эффектах, которые могут помешать макроскопическому путешественнику проникнуть внутрь. Проблема заключается в том, что процесс, создающий червоточину, и экзотическая материя, которая ее стабилизирует, не могут слишком далеко отклоняться от привычной физики. “Экзотика” не означает, что физики могут выдумывать какие-либо вещи, которые выполняют работу на бумаге. Но до сих пор знакомая физика создавала только микроскопические червоточины. Большая червоточина, по-видимому, требует процесса или типа материи, которые одновременно необычны и правдоподобны. “Это деликатес”, – говорит Брианна Градо-Уайт, физик и исследователь червоточин в Университете Брандейса.

Прорыв произошел в конце 2017 года, когда физики Пинг Гао и Дэниел Джафферис, оба тогда в Гарвардском университете, и Арон Уолл, затем в Институте перспективных исследований в Принстоне, штат Нью—Джерси, открыли способ поддерживать открытые червоточины с квантовой запутанностью-своего рода связь на большие расстояния между квантовыми сущностями. Особая природа запутывания позволяет ему обеспечивать экзотический ингредиент, необходимый для стабильности червоточины. И поскольку запутанность является стандартной особенностью квантовой физики, ее относительно легко создать. “Это действительно прекрасная теоретическая идея”, – говорит Набиль Икбал, физик из Даремского университета в Англии, который не принимал участия в исследовании. Хотя этот метод помогает стабилизировать червоточины, он все еще может доставлять только микроскопические. Но этот новый подход вдохновил поток работ, в которых используется трюк с запутыванием различных видов материи в надежде на более крупные и долговечные дыры.

Одна простая в изображении идея взята из препринтного исследования Икбала и его коллеги из Даремского университета Саймона Росса. Они вдвоем попытались выяснить, смогут ли они заставить метод Гао-Джеффериса-Уолла создать большую червоточину. “Мы подумали, что было бы интересно, с научно-фантастической точки зрения, раздвинуть границы и посмотреть, может ли эта штука существовать”, – говорит Икбал. Их работа показала, как особые возмущения в магнитных полях, окружающих черную дыру, теоретически могут создавать стабильные червоточины. К сожалению, эффект по-прежнему образует лишь микроскопические червоточины, и Икбал говорит, что крайне маловероятно, что такая ситуация возникнет в реальности.

Работа Икбала и Росса подчеркивает деликатную часть построения червоточин: поиск реалистичного процесса, который не требует чего-то добавленного за пределами привычной физики. Физик Хуан Малдасена из Института перспективных исследований, который еще в 2013 году предположил связь между червоточинами и запутанностью, и его сотрудник Алексей Милехин из Принстонского университета нашли метод, который может создавать большие дыры. Загвоздка в их подходе заключается в том, что таинственная темная материя, заполняющая нашу Вселенную, должна вести себя определенным образом, и мы не можем жить во вселенной, подобной этой. “У нас ограниченный набор инструментов”, – говорит Градо-Уайт. “Чтобы что-то выглядело так, как нам нужно, с этим набором инструментов мы можем сделать очень многое”.

Бум исследований червоточин продолжается. Пока что ничто похожее на изготовленную на заказ машину для червоточин размером с человека не выглядит вероятным, но результаты показывают прогресс. “Мы узнаем, что на самом деле можем создавать червоточины, которые остаются открытыми, используя простые квантовые эффекты”,-говорит Градо-Уайт. “В течение очень долгого времени мы не думали, что эти вещи можно построить—оказывается, мы можем”.

Копирование информации с сайта greednews.su разрешено только при использовании активной гипер ссылки на новость, спасибо за то что цените наши авторские права!

Поделиться ссылкой: