KIRMĖLINĖ SKYLĖ: ISTORIJA, TEORIJA, TIPAI, FORMAVIMAS - ARTE - 2024

Kirmgraužos , astrofizikos ir kosmologijos, yra praėjimas jungiantis du taškus į erdvės-laiko struktūros. Kaip krintantis obuolys įkvėpė Izaoko Niutono gravitacijos teoriją 1687 m., Obuolius perveriantys kirminai įkvėpė naujų teorijų, taip pat ir gravitacijos rėmuose.

Kai kirminas tuneliu sugeba pasiekti kitą tašką obuolio paviršiuje, erdvėlaikio kirmgraužos yra teorinės nuorodos, leidžiančios per trumpesnį laiką nukeliauti į tolimas visatos dalis.

Erdvės-laiko kirminas: meninė vizija. Šaltinis: „Pixabay“.

Tai idėja, kuri užbūrė ir tebėra patraukli daugelio vaizduotę. Tuo tarpu kosmologai intensyviai ieško būdų, kaip įrodyti jos egzistavimą. Tačiau šiuo metu vis dar yra spekuliacijų objektas.

Norėdami šiek tiek susipažinti su kirminų skylėmis, laiko judėjimo pro jas galimybe ir skirtumais, kurie egzistuoja tarp kirminų ir juodųjų skylių, turime pažvelgti į erdvės-laiko sąvoką.

Kas yra erdvės laikas?

Laiko erdvės samprata yra glaudžiai susijusi su slieko skylė. Štai kodėl pirmiausia reikia išsiaiškinti, kas tai yra ir kokia yra jo pagrindinė savybė.

Erdvės laikas yra tas, kuriame įvyksta kiekvienas įvykis Visatoje. Visata savo ruožtu yra erdvės-laiko visuma, galinti talpinti bet kokias materijos-energijos formas ir dar daugiau …

Kai jaunikis susitinka su nuotaka, tai yra įvykis, tačiau šis įvykis turi erdvines koordinates: susitikimo vieta. Laiko koordinatė: susitikimo metai, mėnuo, diena ir laikas.

Žvaigždės gimimas arba supernovos sprogimas taip pat yra įvykiai, vykstantys erdvės metu.

Dabar visatos regione, kuriame nėra masės ir sąveikos, erdvės laikas yra plokščias. Tai reiškia, kad du šviesos spinduliai, prasidedantys lygiagrečiai, tęsiasi taip, tol, kol jie lieka tame regione. Beje, šviesos spindulys yra amžinas.

Žinoma, erdvės laikas ne visada būna lygus. Visatoje yra objektų, kurių masė keičia erdvės laiką, sukeldama erdvės ir laiko kreivę universaliu mastu.

Pats Albertas Einsteinas įkvėpimo akimirką suprato, kad jis vadinasi „laimingiausia mano gyvenimo idėja“, kad pagreitintas stebėtojas lokaliai nesiskiria nuo artimo masiniam objektui. Tai garsusis lygiavertiškumo principas.

O pagreitėjęs stebėtojas lenkia erdvės-laiko momentą, tai yra, Euklido geometrija nebegalioja. Todėl masyvaus objekto, pavyzdžiui, žvaigždės, planetos, galaktikos, juodosios skylės ar pačios visatos aplinkoje, erdvė-laikas lenkiasi.

Šį kreivumą žmonės suvokia kaip jėgą, vadinamą gravitacija, kasdienę, tačiau tuo pačiu paslaptingą.

Gravitacija yra tokia pat mįslinga kaip jėga, kuri mus traukia į priekį, kai autobusas, kuriame važiuojame, staigiai stabdo. Tarsi staiga kažkas nematomo, tamsaus ir masyvaus kelioms akimirkoms ateina į priekį ir mus traukia, staigiai stumia į priekį.

Planetos juda elipsės būdu aplink Saulę, nes jos masė sukelia erdvės ir laiko paviršiaus įdubimą, dėl kurio planetos kreivėja savo trajektorijos. Šviesos spindulys taip pat kreivas po Saulės sukelto erdvės-laiko depresijos.

Tuneliai per erdvę - laikas

Jei erdvės ir laiko laikas yra išlenktas paviršius, iš esmės niekas netrukdo tuneliui sujungti vieną sritį su kita. Kelionė tokiu tuneliu reikštų ne tik vietų keitimą, bet ir galimybę pereiti į kitą laiką.

Ši idėja įkvėpė daugelį mokslinės fantastikos knygų, serialų ir filmų, įskaitant garsųjį 1960-ųjų amerikiečių serialą „Laiko tunelis“ ir visai neseniai „Žvaigždžių treko“ franšizės „Deep Space 9“ ir 2014-ųjų filmą „Tarpžvaigždinis“.

Idėja kilo pačiam Einšteinui, kuris, ieškodamas bendrojo reliatyvumo lauko lygčių, kartu su Nathanu Rosenu rado teorinį sprendimą, kuris leido sujungti du skirtingus erdvės ir laiko regionus per tunelį, kuris veikė kaip nuoroda.

Šis sprendimas yra žinomas kaip Einšteino - Roseno tiltas ir pasirodo 1935 m. Paskelbtame darbe.

Tačiau teorinių fizikų Johno Wheelerio ir Charleso Misnerio dėka tų metų leidinyje pirmą kartą terminas „kirmgraužos“ buvo naudojamas 1957 m. Anksčiau buvo kalbėta apie „vienmačius vamzdžius“, kad būtų kalbama apie tą pačią idėją.

Vėliau, 1980 m., Carlas Saganas parašė mokslinės fantastikos romaną „Kontaktas“, knygą, kuri vėliau buvo paversta filmu. Protagonistas, vardu Elly, atranda intelektualų nežemišką gyvenimą už 25 tūkstančių šviesmečių. Carlas Saganas norėjo, kad Elly keliautų ten, bet moksliškai patikimu būdu.

Kelionė 25 tūkstančių šviesmečių atstumu nėra lengva užduotis žmogui, nebent ieškoma nuorodos. Juodoji skylė negali būti sprendimas, nes artėjant prie išskirtinumo, diferencinis gravitacija atitrauktų erdvėlaivį ir jo įgulą.

Ieškodamas kitų galimybių, Carlas Saganas konsultavosi su vienu iš svarbiausių to meto juodųjų skylių ekspertų Kip Thorne, kuris pradėjo galvoti apie šį reikalą ir suprato, kad Einšteino-Roseno tiltai arba Ratai buvo sprendimas.

Tačiau Thorne'as taip pat suprato, kad matematinis sprendimas yra nestabilus, ty tunelis atsidaro, tačiau netrukus jis užstringa ir dingsta.

Kirminų nestabilumas

Ar įmanoma sliekų skyles nukeliauti dideliais atstumais erdvėje ir laike?

Nuo tada, kai jie buvo išrasti, kirmgraužos tarnavo daugybėje mokslinės fantastikos siužetų, kad nukeltų savo veikėjus į atokesnes vietas ir patirtų netiesinio laiko paradoksus.

Kipas Thorne'as rado du galimus kirminų skylių nestabilumo problemos sprendimus:

• Per vadinamąsias kvantines putas. Plancko skalėje ( ^10–35 m) yra kvantiniai svyravimai, galintys per mikrotrankes sujungti du erdvės laiko regionus. Hipotetinė labai pažengusi civilizacija galėtų rasti būdą išplėsti praėjimus ir laikyti juos pakankamai ilgai, kad žmogus praeitų.
• Neigiama masinė medžiaga. Remiantis paties Thorne 1990 m. Paskelbtais skaičiavimais, norint išlaikyti slieko angos galus, prireiks milžiniškų šių pašalinių medžiagų kiekių.

Įspūdingas šio paskutinio sprendimo dalykas yra tas, kad skirtingai nei juodosios skylės, nėra išskirtinumo ar kvantinių reiškinių, o žmonėms praeiti pro tokio tipo tunelius būtų įmanoma.

Tokiu būdu kirminų skylės ne tik leistų sujungti tolimiausius kosmoso regionus, bet ir atskirtų laiką. Todėl tai yra mašinos, skirtos keliauti laiku.

Steponas Hawkingas, puikus XX amžiaus pabaigos kosmologijos pavyzdys, netikėjo, kad sliekinės skylės ar laiko mašinos yra įmanomos dėl daugybės iš jų kylančių paradoksų ir prieštaravimų.

Tai nesumenkino kitų tyrinėtojų, kurie pasiūlė galimybę, kad dvi juodosios skylės skirtingose ​​erdvės erdvės vietose vidiniu būdu sujungtos su kirmgraužomis, nuotaikos.

Nors tai būtų nepraktiška kelionėms erdvės metu, nes be vargų, kuriuos įveda juodosios skylės išskirtinumas, kitame gale išeiti nėra galimybės, nes tai yra dar viena juodoji skylė.

Skirtumai tarp juodųjų skylių ir kirminų

Kai kalbate apie kirminą, jūs taip pat iškart pagalvojate apie juodąsias skyles.

Juodoji skylė susidaro natūraliai, po žvaigždės, turinčios tam tikrą kritinę masę, evoliucijos ir mirties.

Jis atsiranda po to, kai žvaigždė išeikvoja savo branduolinį kurą ir pradeda negrįžtamai trauktis dėl savo pačios gravitacijos jėgos. Jis negailestingai tęsiasi tol, kol nesukelia tokio griūties, kad neišeis niekas arčiau nei įvykio horizonto spindulys, net šviesa.

Palyginimui, kirmgraužos yra retas atvejis, hipotetinės anomalijos pasekmė erdvės-laiko kreivėje. Teoriškai per jas įmanoma pereiti.

Tačiau jei kas nors bandytų praeiti pro juodąją skylę, intensyvus sunkumas ir ekstremali radiacija, esanti netoliese išskirtinumo, pavers ją plonu subatominių dalelių siūlu.

Yra netiesioginių ir tik visai neseniai tiesioginių įrodymų apie juodųjų skylių egzistavimą. Tarp šių įrodymų yra gravitacinių bangų sklidimas ir aptikimas, pritraukiant ir sukant dvi dideles juodąsias skylutes, kurias nustatė LIGO gravitacinių bangų observatorija.

Yra įrodymų, kad didelių masinių galaktikų, tokių kaip mūsų Pieno kelias, centre yra super masyvi juodoji skylė.

Greitas žvaigždžių sukimasis šalia centro, taip pat iš ten sklindantis didžiulis aukšto dažnio spinduliuotė yra netiesioginiai įrodymai, kad yra didžiulė juodoji skylė, paaiškinanti šių reiškinių buvimą.

Kaip tik 2019 m. Balandžio 10 d. Pasauliui buvo parodyta pirmoji supermasyvios juodosios skylės (7 milijardus kartų didesnė už Saulės masę), esančios labai tolimoje galaktikoje, nuotrauka: „Messier 87“ Mergelės žvaigždyne, 55 mln. šviesmečių nuo Žemės.

Ši juodosios skylės nuotrauka tapo įmanoma visame pasaulyje esančiu teleskopų tinklu, vadinamu „Event Horizon Telescope“, kuriame dalyvavo daugiau nei 200 mokslininkų iš viso pasaulio.

Kita vertus, iki šiol nėra duomenų apie sliekus. Mokslininkams pavyko aptikti ir atsekti juodąją skylę, tačiau to nepavyko padaryti su kirmgraužomis.

Todėl jie yra hipotetiniai objektai, nors ir teoriškai įmanomi, nes kadaise taip pat buvo juodosios skylės.

Kirminų įvairovė / tipai

Nors jie dar nebuvo aptikti, o gal būtent dėl ​​to, įsivaizduojamos skirtingos kirmgraužų galimybės. Jie visi yra teoriškai įmanomi, nes atitinka Einšteino bendrojo reliatyvumo lygtis. Stai keleta:

• Kirminai, jungiantys du tos pačios visatos erdvės ir laiko regionus.
• Kirmgraužos, galinčios sujungti vieną visatą su kita visata.
• Einšteino-Roseno tiltai, per kuriuos medžiaga galėtų pereiti iš vienos angos į kitą. Nors šis materijos praleidimas sukeltų nestabilumą, tunelis žlugtų pats.
• Kirpo skylė Kipo Thorne'as, turintis rutulinį neigiamų masės medžiagų apvalkalą. Jis stabilus ir važiuojamas abiem kryptimis.
• Vadinamasis Schwarzschildo kirminas, susidedantis iš dviejų sujungtų statinių juodųjų skylių. Jie nėra pravažiuojami, nes materija ir šviesa yra įstrigę tarp abiejų kraštutinumų.
• Pakrauti ir (arba) besisukantys ar „Kerr“ sliekinės skylės, sudarytos iš dviejų viduje sujungtų dinaminių juodųjų skylių, verstų tik viena kryptimi.
• Laiko erdvės kvantinės putos, kurių egzistavimas teorizuojamas subatominiame lygmenyje. Putplastis yra sudarytas iš labai nestabilių subatominių tunelių, jungiančių skirtingas zonas. Norint juos stabilizuoti ir išplėsti, reikėtų sukurti kvarko-gliukozono plazmą, kuriai pagaminti prireiktų beveik begalinio energijos kiekio.
• Pastaruoju metu stygų teorijos dėka buvo teorizuotos kirminų skylės, kurias palaiko kosminės stygos.
• Susipynusios ir po to atskirtos juodosios skylės, iš kurių atsiranda erdvės-laiko skylė, arba Einšteino-Roseno tiltas, kurį palaiko gravitacija. Tai yra teorinis sprendimas, kurį 2013 m. Rugsėjo mėn. Pasiūlė fizikai Juanas Maldacena ir Leonardas Susskindas.

Visi jie yra visiškai įmanomi, nes jie neprieštarauja Einšteino bendrosios reliatyvumo lygtims.

Ar kada nors bus matomos kirmgraužos?

Ilgą laiką juodosios skylės buvo teoriniai Einšteino lygčių sprendimai. Pats Einšteinas abejojo ​​galimybe, kad žmonija juos kada nors galėtų aptikti.

Albertas Einšteinas (1879–1955), reliatyvumo teorijos autorius. Šaltinis: „Pixabay“.

Taigi ilgą laiką juodosios skylės išliko kaip teorinė prognozė, kol jos buvo surastos ir surastos. Mokslininkai turi tą pačią viltį dėl kirminų.

Labai įmanoma, kad jų taip pat yra, tačiau dar nebuvo išmokta jų rasti. Nors pagal labai neseniai paskelbtą publikaciją sliekų pėdsakai ir šešėliai būtų matomi net teleskopu.

Manoma, kad fotonai keliauja aplink slieko angą ir sukuria šviečiantį žiedą. Artimiausi fotonai patenka į vidų ir palieka šešėlį, kuris leis juos atskirti nuo juodųjų skylių.

Pasak Rajibulo Shaikho, Tata Fundamentaliųjų tyrimų instituto Mumbajuje, Indijoje, besisukančios sliekinės skylės rūšis duotų didesnį ir sulenktą šešėlį nei juodoji skylė.

Savo darbe Shaikhas ištyrė tam tikros klasės besisukančių sliekinių skylių teorinius šešėliai, daugiausia dėmesio skirdamas skylės gerklės vaidmeniui formuojant fotono šešėlį, leidžiantį jį atpažinti ir atskirti nuo juodosios skylės.

Šaikhas taip pat išanalizavo šešėlio priklausomybę nuo kirmgraužos nugaros ir taip pat palygino jį su besisukančio Kerro juodosios skylės metamu šešėliu, radęs reikšmingų skirtumų. Tai visiškai teorinis darbas.

Be to, kol kas kirminų skylės išlieka kaip matematinės abstrakcijos, tačiau įmanoma, kad kai kurios bus pastebėtos labai greitai. Kas yra kitas kraštutinumas, kol kas vis dar yra spėliojama.

Nuorodos

1. Kvantinis įsipainiojimas gali sukelti gravitaciją. Paimta iš Cienciaaldia.com
2. Fizikos pažanga, 61 tomas, leidimas, 2013 m. Rugsėjo mėn., 781–811 puslapiai
3. Sliekas. Paimta iš wikipedia.org
4. Kosmoso laikas. Paimta iš wikipedia.org.
5. Davidas Nieldas (2018). Beprotiškame naujame knygoje siūlomi kirminų skylės, liejamos šešėliai, kuriuos lengvai galėtume pamatyti naudodami teleskopus. Paimta iš sciencealert.com