У будь-яку точку Всесвіту за хвилину: нове про червоточини

Червоточини або тунелі в тканині простору-часу страшенно нестійкі. Як тільки в них потрапляє хоча б один фотон, червоточина миттєво закривається. Нове дослідження передбачає, що секрет стабільної червоточини - в їх формі.

Червоточини, якщо вони існують, дозволять нам подорожувати з точки А в якусь надзвичайно віддалену точку Б, не турбуючись про час у дорозі. Перехід був би неймовірно стрімким. Справжній чит-код Всесвіту. Бачите зірку за мільйони світлових років? Ви могли б дістатися до неї всього за кілька хвилин, якби у вас була червоточина, що веде до неї. Не дивно, що це дуже популярна тема наукової фантастики.

Але червоточини - не просто плід нашої уяви, створений для того, щоб вирізати всі нудні сцени міжзоряних подорожей (а це століття і тисячоліття). Ми дізналися про них завдяки загальній теорії відносності Ейнштейна: матерія та енергія згинаються і деформують тканину простору-часу, викривлення якої повідомляють матерії, як рухатися.

Тому, коли справа доходить до червоточин, вам просто потрібно запитати себе: чи можливо деформувати простір-час таким чином, щоб він наклався на себе, утворивши тунель між двома віддаленими точками? Відповідь була дана в 1970-х роках - так. Червоточини цілком можливі і не заборонені загальною теорією відносності.

Але червоточини дуже нестабільні, тому що, по суті, вони складаються з двох чорних дір, що стикаються один з одним і формують тунель. Тобто мова йде про точки нескінченної щільності, оточені областями, відомими як горизонт подій - односторонніми бар'єрами космосу. Якщо ви перетнете горизонт подій чорної діри, ви ніколи не повернетеся назад.

Щоб вирішити цю проблему, вхід у червоточину повинен бути поза горизонтом подій. Таким чином, ви можете перетнути червоточину, не зачіпаючи бар'єр. Але як тільки ви входите в червоточину, розташовану між величезними масами, сила тяжкості вашої присутності спотворить тунель червоточини, обрушивши його. Захлопнувшись, тунель залишить після себе дві самотні чорні діри, розділені простором, в якому висітимуть останки вашого тіла.

Але, виявляється, є спосіб розмістити вхід в червоточину подалі від горизонту подій і зробити тунель досить стійким, щоб ви встигли через нього пройти. Для цього потрібен матеріал з негативною масою. Це звичайна маса, але зі знаком мінус. І якщо зібрати достатньо негативної маси в одному місці, можна було б використовувати її для того, щоб тримати червоточину відкритою.

Наскільки нам відомо, речовини з негативною масою не існує. У всякому разі, немає ніяких доказів, що воно є. Більш того, якби воно було, то порушувало б безліч законів Всесвіту, таких як інерція і збереження імпульсу. Наприклад, якщо ви пнули м'яч з негативною масою, він полетів би назад. Якщо ви розмістите об'єкт з негативною масою поряд з об'єктом з додатною масою, вони не будуть притягуватися. Навпаки, об'єкти відштовхуватимуть один одного, миттєво розганяючись.

Оскільки негативна маса здається міфом, можна припустити, що червоточини навряд чи існують у Всесвіті.

Але ідея червоточин спирається на математику загальної теорії відносності - наше нинішнє розуміння того, як працює гравітація. Точніше, наше поточне, неповне розуміння того, як працює гравітація.

Ми знаємо, що загальна теорія відносності не описує всі гравітаційні взаємодії у Всесвіті. Вона пасує перед сильною гравітацією при малому розмірі тел. Наприклад, перед надрами чорних дір. Щоб вирішити цю проблему, нам потрібно звернутися до квантової теорії гравітації, яка об'єднала б наше розуміння світу субатомних частинок з нашим більш широким розумінням гравітації. Але кожен раз, коли вчені намагаються зібрати це воєдино, все просто розпадається в труху.

Тим не менш, у нас є деякі підказки того, як може працювати квантова гравітація, і ми можемо зрозуміти червоточини. Можливо, що нове і поліпшене розуміння гравітації покаже, що нам взагалі не потрібна матерія з негативною масою, і що стабільні, прохідні червоточини реальні.

Пара теоретиків з Тегеранського університету в Ірані опублікували нове дослідження червоточин. Вони застосували деякі методи, які дозволили їм зрозуміти, як квантова механіка може змінити стандартну загальну картину відносності. Вчені виявили, що прохідні червоточини можуть існувати без речовини з негативною масою, але тільки якщо вхід не буде являти собою ідеальну сферу, а буде трохи витягнутим.

Результати цікаві, але є одна заковика. Ці гіпотетичні червоточини - крихітні. Дуже крихітні. Червоточини будуть всього на 30% більше довжини Планка - 1,6х10 ⁻ 35 метрів. Такого ж розміру повинен бути і мандрівник. Так, крім того, цей мікроскопічний мандрівник повинен летіти майже зі швидкістю світла.

Незважаючи на проблеми, що спливли, дослідження відкриває маленьку тріщину, якщо можна так висловитися, для погляду на існування червоточин, яка може бути розширена в ході подальших досліджень.