Het ruimte-epos Interstellar (een sciencefictionfilm die in oktober 2014 werd uitgebracht) vertelt het verhaal van astronauten die, op zoek naar opties om de mensheid te redden, de "weg van het leven" ontdekken die wordt voorgesteld door een mysterieuze tunnel.
Deze passage verschijnt op een onverklaarbare manier in de buurt van Saturnus en neemt in ruimte-tijd een persoon mee naar een ver sterrenstelsel, waardoor hij de kans krijgt om planeten te vinden die bewoond worden door levende wezens. Planeten die een tweede thuis voor mensen kunnen worden.
De hypothese van het bestaan van een filmische tunnel, door wetenschappers "wormgat" of "wormgat" genoemd, werd voorafgegaan door een echte fysische theorie, die werd voorgesteld door een van de eerste astrofysici en voormalig professor aan het California Institute of Technology Kip Thorne.
Kip Thorne assisteerde ook de astronoom, astrofysicus, popularisator van de wetenschap en een van degenen die het project begonnen om naar buitenaardse intelligentie te zoeken - Carl Sagan - om een model van een wormgat te maken voor zijn roman Contact. De geloofwaardigheid van de beelden in de film voor ruimtewetenschappers is zo duidelijk dat astrofysici toegeven dat ze misschien wel de meest nauwkeurige afbeeldingen zijn van wormgaten en zwarte gaten in de wereldcinema.
Er is maar één "klein" detail in deze film dat de oplettende kijker achtervolgt: vliegen in een ruimte zoals deze is natuurlijk geweldig, maar zullen de piloten in staat zijn om tijdens deze zeer interstellaire beweging een eikenboom te houden?
De makers van de kaskraker in de ruimte kozen ervoor om niet te vermelden dat de oorspronkelijke theorie van wormgaten bij andere vooraanstaande theoretici van de astrofysica hoorde - het werd gestart door Albert Einstein, samen met zijn assistent Nathan Rosen. Deze wetenschappers probeerden Einsteins vergelijkingen voor de algemene relativiteitstheorie op te lossen, zodat het resultaat een wiskundig model was van het hele universum, samen met de zwaartekrachten en elementaire deeltjes die materie vormen. Bij dit alles werd een poging gedaan om de ruimte voor te stellen als twee geometrische vlakken die met elkaar zijn verbonden door "bruggen".
Parallel, maar onafhankelijk van Einstein, werd soortgelijk werk uitgevoerd door een andere natuurkundige - Ludwig Flamm, die in 1916, ook tijdens het oplossen van Einsteins vergelijkingen, zijn ontdekking deed van dergelijke "bruggen".
Promotie video:
Alle drie de 'Mostostroevites' leden een algemene teleurstelling, aangezien de 'theorie van alles wat bestaat' niet levensvatbaar bleek te zijn: zulke 'bruggen' werkten in theorie helemaal niet op dezelfde manier als echte elementaire deeltjes.
Niettemin publiceerden Einstein en Rosen in 1935 een werk waarin ze hun eigen theorie van tunnels in het ruimte-tijd continuüm uiteenzetten. Dit werk, zoals bedacht door de auteurs, moest duidelijk andere generaties wetenschappers ertoe aanzetten om na te denken over de mogelijkheid om een dergelijke theorie toe te passen.
Wheeler's wormgaten
Ooit introduceerde natuurkundige van Princeton University John Wheeler in het woord circulatie de aanduiding "wormgat", die in meer jaren werd gebruikt om de constructie van modellen van "bruggen" te bestuderen volgens de Einstein-Rosen-theorie. Wheeler merkte op: deze "brug" lijkt pijnlijk op een beweging die wordt geknaagd door een worm in een vrucht. Stel je een mier voor die van de ene kant van een peer naar de andere kruipt - hij kan ofwel over het hele gebogen oppervlak kruipen, of, door het pad te verkorten, de vrucht door een wormgattunnel kruisen.
En als we ons voorstellen dat ons driedimensionale ruimte-tijd continuüm de schil van een peer is, dat net als een gekromd oppervlak een "massa" met veel grotere afmetingen omvat? Misschien is de Einstein-Rosen "brug" juist de tunnel die door deze "massa" snijdt, het stelt de piloten van sterrenschepen in staat de afstand in de ruimte tussen twee punten te verkleinen. Waarschijnlijk hebben we het in dit geval over een echte wiskundige oplossing van de algemene relativiteitstheorie.
Volgens Wheeler doen de monden van de Einstein-Rosen "bruggen" sterk denken aan het zogenaamde Schwarzschild zwarte gat - eenvoudige materie met een bolvorm en zo'n hoge dichtheid dat de zwaartekracht zelfs door licht niet kan worden overwonnen. Astronomen geloven sterk in het bestaan van "zwarte gaten". Ze geloven dat deze formaties ontstaan wanneer zeer zware sterren "instorten" of uitsterven.
Hoe gegrond is de hypothese dat een "zwart gat" hetzelfde is als een "wormgat" of een tunnel die ruimtevaart over lange afstanden mogelijk maakt? Misschien is deze bewering vanuit het oogpunt van wiskunde waar. Maar alleen in theorie: er zullen geen overlevenden zijn op zo'n expeditie.
Schwarzschild's model stelt het donkere midden van het "zwarte gat" voor als een singulier punt of centrale neutrale stationaire bal met oneindige dichtheid. Wheelers berekeningen laten de gevolgen zien van wat er gebeurde in het geval van de vorming van zo'n "wormgat" wanneer twee singuliere punten (Schwarzschild's "zwarte gaten") in twee verre delen van het heelal samenkomen in zijn "massa" en een tunnel tussen hen creëren.
De onderzoeker ontdekte: zo'n ‘wormgat’ heeft een onstabiel karakter: de tunnel wordt eerst gevormd, en dan stort in, waarna er nog maar twee singuliere punten (‘zwarte gaten’) overblijven. De procedure voor het verschijnen en sluiten van de tunnel is zo razendsnel dat zelfs een lichtstraal er niet doorheen kan dringen, laat staan dat een astronaut er doorheen probeert te glippen - hij zal worden opgeslokt door een "zwart gat". Geen grap - we hebben het over onmiddellijke dood, omdat de zwaartekrachten van gekke kracht een persoon aan stukken zullen scheuren.
"Zwarte gaten" en "witte vlekken"
Thorne bracht gelijktijdig met de film het boek "The Scientific Foundations of the Film" Interstellar "uit. In dit werk bevestigt hij:" Elk lichaam - levend of levenloos - zal op het moment van instorting van de tunnel worden verpletterd en aan stukken gescheurd!"
Voor een andere, alternatieve variant - Kerr's roterende "zwarte gat" - hebben onderzoekers van "witte vlekken" in interplanetaire reizen een andere oplossing gevonden dan de algemene relativiteitstheorie. De singulariteit binnen Kerr's "zwarte gat" heeft een andere, niet bolvormige, maar ringvormige vorm.
Bepaalde modellen ervan kunnen een persoon de kans geven om te overleven in een interstellaire vlucht, maar alleen als het schip dit gat uitsluitend door het midden van de ring passeert. Zoiets als ruimtebasketbal, alleen de kosten om hier te raken zijn geen extra punten: het bestaan van een ruimteschip en zijn bemanning staat op het spel.
Kip Thorne, auteur van The Scientific Basics of Interstellar, twijfelt aan de stand van deze theorie. In 1987 schreef hij een artikel over vliegen door een wormgat, waar hij op een belangrijk detail wijst: de keel van de Kerr-tunnel heeft een zeer onbetrouwbaar gedeelte, dat ' de Cauchy horizon.
Zoals de overeenkomstige berekeningen laten zien, stort de tunnel in zodra het lichaam dit punt probeert te passeren. Bovendien, en onder de voorwaarde van enige stabilisatie van het "wormgat", zal het, zoals de kwantumtheorie zegt, onmiddellijk worden gevuld met snelle deeltjes met hoge energie.
Daarom, terwijl je jezelf in Kerrs "zwarte gat" duwt, zal er een droge geroosterde korst van je achterblijven.
De reden - "griezelige actie op afstand"?
Feit is dat natuurkundigen de klassieke wetten van de zwaartekracht nog niet hebben aangepast aan de kwantumtheorie - deze tak van de wiskunde is te moeilijk te begrijpen en veel wetenschappers hebben er nog geen exacte definitie aan gegeven.
Tegelijkertijd suggereerden Princeton-wetenschapper Juan Malsadena en zijn Stanford-collega Leonard Susskind dat wormgaten duidelijk niets meer zijn dan de materiële belichaming van verstrengeling op het moment dat kwantumobjecten verbinding maken - ongeacht of ze ver van elkaar verwijderd zijn. vriend.
Albert Einstein had zijn eigen naam voor een dergelijke verstrengeling - "griezelige actie op lange afstand", de grote natuurkundige dacht het niet eens te zijn met het algemeen aanvaarde standpunt. Desondanks hebben veel experimenten het bestaan van kwantumverstrengeling bewezen. Bovendien wordt het al voor commerciële doeleinden gebruikt - het beschermt online datatransmissie, zoals banktransacties.
Volgens Malsadena en Susskind kan kwantumverstrengeling in grote volumes de verandering in de geometrie van het ruimte-tijd continuüm beïnvloeden en bijdragen aan het ontstaan van "wormgaten" in de vorm van verstrengelde "zwarte gaten". Maar de hypothese van deze wetenschappers staat de vorming van begaanbare interstellaire tunnels niet toe.
Volgens Malsadena maken deze tunnels enerzijds het niet mogelijk om sneller te vliegen dan de lichtsnelheid, en anderzijds kunnen ze astronauten helpen om daar, binnen, iemand 'anders' te ontmoeten. Er is echter geen plezier in zo'n ontmoeting, aangezien de ontmoeting zal worden gevolgd door de onvermijdelijke dood door een zwaartekracht in het midden van het "zwarte gat".
Kortom, "zwarte gaten" zijn een echt obstakel voor het verkennen van de menselijke ruimte. Wat zou in dat geval een wormgat kunnen zijn? Volgens de wetenschapper van het Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics Avi Loeb hebben mensen op dit punt veel opties: aangezien er geen theorie is die de algemene relativiteitstheorie combineert met de kwantummechanica, zijn we ons niet bewust van de hele set van mogelijke ruimte-tijdstructuren waar wormgaten kunnen verschijnen. ".
Ze storten in
Maar ook hier is niet alles zo eenvoudig. Dezelfde Kip Thorne heeft in 1987 een kenmerk vastgesteld voor elk "wormgat" dat overeenkomt met de algemene relativiteitstheorie om in te storten als het niet wordt geprobeerd het open te houden vanwege de zogenaamde exotische materie, die negatieve energie of antizwaartekracht heeft. Thorne verzekert: het bestaan van exomatter kan experimenteel worden vastgesteld.
Experimenten zullen aantonen dat kwantumfluctuaties in een vacuüm uiteraard in staat zijn om onderdruk te creëren tussen twee spiegels die heel dichtbij zijn geplaatst.
Op hun beurt, volgens Avi Loeb, als je de zogenaamde donkere energie observeert, dan zullen deze onderzoeken nog meer reden geven om te geloven in het bestaan van exotische materie.
Een wetenschapper van het Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics zegt dat “… we zien hoe sterrenstelsels in de loop van de recente kosmische geschiedenis van ons af bewegen met een snelheid die toeneemt in de tijd, alsof ze worden beïnvloed door antizwaartekracht - zo'n versnellende uitdijing van het heelal kan worden verklaard als het heelal gevuld is met een stof met onderdruk, precies het materiaal dat nodig is voor het ontstaan van een wormgat ….
Tegelijkertijd geloven zowel Loeb als Thorne dat zelfs als een "wormgat" op natuurlijke wijze kan verschijnen, er veel exotische materie voor nodig zal zijn. Alleen een hoogontwikkelde beschaving zal in staat zijn om een dergelijke energiereserve op te bouwen en vervolgens een dergelijke tunnel te stabiliseren.
In opvattingen over deze theorie is er ook "geen overeenstemming tussen de kameraden". Dit is bijvoorbeeld wat hun collega Malsaden vindt van de bevindingen van Loeb en Thorne:
"… Ik geloof dat het idee van een stabiel begaanbaar wormgat niet begrijpelijk genoeg is en blijkbaar niet overeenkomt met de bekende natuurkundige wetten …" Sabina Hossenfelder van het Scandinavisch Instituut voor Theoretische Fysica in Zweden en doorbreekt de conclusies van Leba-Thorn volledig: "… We hebben er is absoluut geen bewijs voor het bestaan van exotische materie. Bovendien is er een wijdverbreid geloof dat het niet kan bestaan, want als het zou bestaan, zou het vacuüm onstabiel zijn …"
Zelfs in het geval van het bestaan van dergelijke exotische materie, ontwikkelt Hossen-felder zijn gedachte, erin bewegen zou buitengewoon onaangenaam zijn: elke keer zouden de gewaarwordingen recht evenredig zijn met de mate van kromming van de ruimte-tijd-structuur rond de tunnel en met de energiedichtheid erin. Sabine Hossenfelder concludeert:
"… Dit lijkt erg op" zwarte gaten ": de getijdenkrachten zijn te groot - en een mens zal in stukken worden gescheurd …"
Ironisch genoeg gelooft Thorne, ondanks zijn bijdragen aan Interstellar, niet echt dat zo'n doorkruisbare tunnel ooit zou kunnen verschijnen. En in de mogelijkheid om erdoorheen te gaan (zonder enige schade!) - astronauten - en nog meer. Zelf geeft hij dit toe in zijn boek:
"… Als ze [tunnels] kunnen bestaan, dan betwijfel ik ten zeerste of ze van nature kunnen ontstaan in het astrofysische universum …"
… Geloof dan in sciencefictionfilms!
Oleg Timokhin
