Контент опубликован пользователем сайта

Круто!

Просто космос⭐3

19
Просто космос⭐3



В научной фантастике червоточины часто используют для путешествий на большие расстояния в космосе. 

Червоточина, известная также как мост Эйнштейна — Розена, представляет собой теоретический метод пронзания пространства и времени так, что можно соединить две точки в космосе вместе. И затем переместиться мгновенно из одной в другую.

Классический пример демонстрации червоточины был показан в фильме «Интерстеллар»: рисуете две точки на бумаге, а затем складываете бумагу и карандашом пронзаете обе точки. Хорошо, на бумаге все понятно, но что с физикой?

                                                     Идея кривизны 

Согласно общей теории относительности (ОТО), созданной Эйнштейном, мы живем в четырехмерном пространстве-времени. Оно искривлено, а гравитация, знакомая всем нам, является проявлением этого свойства. Материя искривляет, "прогибает" пространство вокруг себя, и тем больше, чем она плотнее.

Множество других теорий тяготения, которых существует сегодня целые сотни, в деталях отличается от ОТО. Однако все эти астрономические гипотезы сохраняют основное – идею кривизны. Если пространство кривое, то можно предположить, что оно могло принять, например, форму трубы, соединяющей области, которые разделены множеством световых лет. А возможно, даже эпохи, далекие друг от друга. Ведь мы ведем речь не о пространстве, привычном нам, а о пространстве-времени, когда рассматриваем космос. Дыра в нем может появиться лишь при определенных условиях. Предлагаю вам поближе познакомиться с таким интересным явлением, как кротовые норы. 

                                       Первые идеи о кротовых норах  Мысли об искривлении появились сразу же после того, как была опубликована ОТО. Л. Фламм, австрийский физик, уже в 1916 году говорил о том, что пространственная геометрия может существовать в виде некоей норы, которая соединяет два мира. Математик Н. Розен и А. Эйнштейн в 1935 году заметили, что простейшие решения уравнений в рамках ОТО, описывающие изолированные электрически заряженные или нейтральные источники, создающие гравитационное поля, обладают пространственной структурой "моста". То есть они соединяют две вселенные, два почти плоских и одинаковых пространства-времени. Позднее эти пространственные структуры стали именоваться "кротовыми норами", что является довольно вольным переводом с английского языка слова wormhole. Более близкий его перевод – "червоточина" (в космосе). Розен и Эйнштейн даже не исключали возможности использования этих "мостов" для описания с их помощью элементарных частиц. Действительно, в этом случае частица является сугубо пространственным образованием. Следовательно, необходимости моделировать источник заряда или массы специально не появится. А удаленный внешний наблюдатель в случае, если кротовая нора имеет микроскопические размеры, видит лишь точечный источник с зарядом и массой при нахождении в одном из этих пространств. 

                                             "Мосты" Эйнштейна-Розена 

С одной стороны в нору входят электрические силовые линии, а с другой они выходят, не заканчиваясь и не начинаясь нигде. Дж. Уилер, американский физик, по этому поводу сказал, что получается "заряд без заряда" и "масса без массы". Вовсе не обязательно в этом случае считать, что мост служит для соединения двух разных вселенных. Не менее уместным будет и предположение о том, что у кротовой норы оба "устья" выходят в одинаковую вселенную, однако в разные времена и в разных ее точках. Получается что-то, напоминающее пустотелую "ручку", если ее пришить к практически плоскому привычному миру. Силовые линии входят в устье, которое можно понимать как отрицательный заряд (допустим, электрон). Устье, из которого они выходят, имеет положительный заряд (позитрон). Что же касается масс, они с обеих сторон будут одинаковыми. 

                            Условия образования "мостов" Эйнштейна-Розена

 Эта картина, при всей своей привлекательности, не получила распространение в физике элементарных частиц, на что было множество причин. Нелегко приписать "мостам" Эйнштейна-Розена квантовые свойства, без которых в микромире не обойтись. Такой "мост" и вовсе не образуется при известных значениях зарядов и масс частиц (протонов или электронов). "Электрическое" решение вместо этого предсказывает "голую" сингулярность, то есть точку, где электрическое поле и кривизна пространства делаются бесконечными. В таких точках понятие пространства-времени даже в случае искривления теряет смысл, так как невозможно решать уравнения, имеющие бесконечное множество слагаемых.

                                                   Когда не работает ОТО? Сама по себе ОТО определенно заявляет, когда именно она прекращает работать. На горловине, в наиболее узком месте "моста", наблюдается нарушение гладкости соединения. И оно, следует сказать, достаточно нетривиально. С позиции удаленного наблюдателя на этой горловине останавливается время. То, что Розен и Эйнштейн считали горловиной, в настоящее время определяется как горизонт событий черной дыры (заряженной или нейтральной). Лучи или частицы с разных сторон "моста" попадают на различные "участки" горизонта. А между левой и правой его частями, условно говоря, находится нестатическая область. Для того чтобы пройти область, нельзя не преодолеть ее. 

                               Невозможность пройти через черную дыру

 Космический корабль, который приближается к горизонту довольно крупной относительно него черной дыры, как будто застывает навеки. Все реже и реже доходят сигналы от него… Напротив, горизонт по корабельным часам достигается за конечное время. Когда корабль (луч света или частица) минует его, он вскоре упрется в сингулярность. Это место, где кривизна делается бесконечной. В сингулярности (еще на подходе к ней) протяженное тело неизбежно будет разорвано и раздавлено. Такова реальность устройства черной дыры. 

                                           Дальнейшие исследования В 1916-17 гг. были получены решения Райснера-Нордстрема и Шварцшильда. В них сферически описываются симметричные электрически заряженные и нейтральные черные дыры. Однако физики смогли до конца разобраться в непростой геометрии данных пространств только на рубеже 1950-60-х годов. Именно тогда Д. А. Уилер, известный благодаря своим работам в теории гравитации и ядерной физике, предложил термины "кротовая нора" и "черная дыра". Выяснилось, что в пространствах Райснера-Нордстрема и Шварцшильда действительно существуют кротовые норы в космосе. Они полностью не видны удаленному наблюдателю, как и черные дыры. И, подобно им, кротовые норы в космосе вечны. А вот если путешественник проникнет за горизонт, они схлопываются настолько быстро, что через них не сможет пролететь ни луч света, ни массивная частица, а не то что корабль. Чтобы пролететь к другому устью, минуя сингулярность, нужно двигаться быстрее света. В настоящее время физики считают, что сверхновые скорости перемещения энергии и материи принципиально невозможны.

Черные дыры Шварцшильда и Райснера-Нордстрема 

Черная дыра Шварцшильда может считаться непроходимой кротовой норой. Что касается черной дыры Райснера-Нордстрема, она устроена несколько сложнее, однако также непроходима. Тем не менее придумать и описать четырехмерные кротовые норы в космосе, которые можно было бы пройти, не так уж сложно. Стоит лишь подобрать необходимый вид метрики. Метрический тензор, или метрика, - набор величин, используя который, можно вычислить четырехмерные интервалы, существующие между точками-событиями. Этот набор величин полностью характеризует также и поле тяготения, и геометрию пространства-времени. Геометрически проходимые кротовые норы в космосе даже проще, нежели черные дыры. В них нет горизонтов, которые ведут к катаклизмам с ходом времени. В различных точках время может идти а разном темпе, однако оно не должно при этом бесконечно останавливаться или ускоряться. 

                                          Два направления исследования кротовых норПрирода поставила барьер на пути появления кротовых нор. Однако человек устроен так, что если находится препятствие, всегда будут желающие его преодолеть. И ученые не исключение. Труды теоретиков, которые занимаются исследованием кротовых нор, условно можно разделить на два направления, дополняющих друг друга. Первое занимается рассмотрением их следствий, заранее предполагая то, что кротовые норы действительно существуют. Представители второго направления пытаются понять, из чего и как они могут появиться, какие условия необходимы для их возникновения. Работ этого направления больше, чем первого и, пожалуй, они более интересны. К данному направлению можно отнести поиск моделей кротовых нор, а также исследование их свойств.

                           Млечный Путь может быть гигантской "кротовой норой"

В новом исследовании группа учёных из Италии, Индии и США выдвинула достаточно смелую версию, согласно которой вся наша галактика является стабильной проходимой кротовой норой. Гипотеза, опубликованная в издании Annals of Physics, основана на последних моделях развития Вселенной и исследованиях тёмной материи.

"Мы объединили карту распределения тёмной материи в Млечном Пути с самой последней моделью Большого взрыва, сопоставили данные с гипотезой пространственно-временных тоннелей и получили результаты, указывающие на то, что наша галактика может действительно содержать один из этих туннелей. Более того, этот туннель может быть размером с саму галактику, — объясняет один из авторов работы астрофизик Паоло Салуччи (Paolo Salucci) из Международной школы передовых исследований. — Мы могли бы путешествовать через этот туннель, так как, исходя из наших расчётов, он может быть проходным".

В основе расчётов лежали подробные данные о размещении тёмной материи в нашей галактике, полученные в 2013 году. Учёные говорят, что помимо научно-фантастических выводов их работа предлагает более серьёзно задуматься об этой загадочной субстанции.
Исследователи долгое время пытались объяснить существование тёмной материи с помощью гипотетической субатомной частицы нейтралино, которая выступала основным кандидатом на роль слабовзаимодействующих с окружающим миром частиц вимпов. Но в ходе экспериментов на Большом адронном коллайдере физикам так и не удалось зарегистрировать нейтрально. Салуччи говорит, что пришло время со всей серьёзностью обратиться к альтернативным теориям, которые не полагаются на неуловимые частицы. Он считает, что тёмная материя может представлять собой нечто из "другого измерения", и даже быть связанной с "главной галактической транспортной системой".

"В своей работе мы пытались решить то же уравнение, что и астрофизик Мёрфи из фильма "Интерстеллар". Очевидно, мы сделали это задолго до выхода фильма на экран", — шутит Салуччи.
Авторы работы не утверждают, что их версия о червоточине абсолютно верна. Они лишь показывают, что теоретические модели допускают такую возможность. Для поиска дополнительных экспериментальных доказательств требуется сравнивать ряд характеристик разных галактик, например, нашего Млечного Пути и соседнего Большого Магелланова Облака. Но современные технологии ещё далеки от проведения таких исследований.

Первая искусственная магнитная червоточина

Физики из Автономного университета Барселоны собрали устройство, которое может переносить магнитное поле из одной точки в другую по невидимому пути, который не регистрируется внешними приборами.

В отличие от многих своих коллег, ученые из Автономного университета Барселоны не стали ограничиваться исключительно компьютерными моделями, а построили вполне реальное устройство — трехслойную сферу из сверхпроводниковых полос с намагниченной металлической трубкой внутри, где внутренние слои изменяют направление магнитного поля, а внешние скрывают его от датчиков снаружи.

Обычно магнитное поле расходится во все стороны из одной точки, при этом его можно засечь с любого положения вокруг источника излучения. Тем не менее, магнитная червоточина направляет магнитное поле от одного конца трубки к другому так, что переход поля «невидим», и оно, как заявляют исследователи, выскакивает, словно ниоткуда, с другого конца трубы.

Помимо чисто научной значимости эта технология, к примеру, может применяться в медицине, в частности, как говорят разработчики, с ее помощью можно модернизировать МРТ-сканеры. Так как устройство способно перенаправлять магнитное поле из одной точки в другую, то теперь можно будет делать снимки тел при помощи сильного магнита, расположенного в отдалении, и не заставлять пациентов страдать от клаустрофобии, лежа в узкой трубе машины МРТ или прямо под тяжелой аппаратурой в более открытых вариантах аппарата. Правда, для этого форму «червоточины» придется изменить со сферической на цилиндрическую.

                                                   Спасибо за внимание)

Оставьте свой голос:

621
+

Комментарии 

Войдите, чтобы прокомментировать

zEllen
zEllen

Как все сложно, я в этом вообще не могу разобраться, как мужики со списками в магазине.

Swetach
Swetach
Показать комментарий
Taliya05
Taliya05

Спасибо, очень интересно и познавательно!

miele
miele

Всегда завидовала ученым. Как это здорово -разгадывать тайны ,строить теории, делать открытия .Какими мелкими кажутся простые, повседневные заботы...Что то про коллайдер давно ничего не слышно .Помнится, боялись что Швейцарию в дыру засосет)))

janinakom
janinakom

miele, а где вы о нем слышать хотите? стоит себе. В научных программах и журналах - частый гость. Пока получается создать только малюсенькие черные дыры, которые мгновенно исчезают

miele
miele

janinakom,ну, запускали с большой помпой , столько денег,ожиданий, рассказов о том, как необходим он человечеству ...

Sveta_sun
Sveta_sun

miele, в Новосибирске в Кольцово коллайдер с советских времён, вроде ничего не засосало ))

miele
miele

Sveta_sun, ну и слава Богу .Не хватало еще , чтобы нашу кузницу научных гениев засосало куда- нибудь.)))

alwina
alwina

интересно, но как-то жутковато....

Spokoyno
Spokoyno

Очень интересно. Завидую людям, которые это понимают. ) я своими 3D мозгами мало что понимаю

SilverSpoon
SilverSpoon

Всегда интересовал вопрос - насколько правильно проецировать законы, реальные для солнечной системы, на всю галактику и тем более на Вселенную.

Swetach
Swetach

SilverSpoon, вот хороший интерес, правильный

SilverSpoon
SilverSpoon

Swetach, судя по моему минусу, кто-то очень хорошо разбирающийся в физике с этим не согласен :) Правда, об'яснить не может, ну да не это главное :)

Masha_Bazarova
Masha_Bazarova

SilverSpoon, законы физики едины для всей вселенной. По крайней мере, пока считаются едиными. Ведь даже пытаются вывести Теорию всего - один закон, который бы объединил все существующие и объяснил вообще все.
Впрочем, я не специалист и наверняка уже есть теории, оспаривающие это утверждение)).

SilverSpoon
SilverSpoon

Masha_Bazarova, есть :) американский физик Ли Смолин доказал с помощью астрофизики, что законы физики локальны. Суть доказательства сложная, что-то вроде того, что черные дыры взрываются и по-разному влияют на скорость света и постоянную Планку в разных частях Вселенной. Кстати, Планка тоже "своя" для разных точек Космоса.

jooo_mojoo
jooo_mojoo

Спасибо, очень интересный пост!
Всё же люди - очень любопытные создания=)

Swetach
Swetach

о чем бы посплетничать???? о черной дыре Шварцшильда или о черной дыры Райснера-Нордстрема??!!!

tykva
tykva

спасибо! подзарядила мозг перед пятничным обзором наших "светил и титанов" - Бузовой, Бородиной...

KseN04ka
KseN04ka

Спасибо, интересно, не все понятно только))) мне в такие моменты хочется быть кем то типа Шелдона (хоть он и нереальный человек) или Хоккинга, потому что в моих мозгах все это не помещается, а они это не просто понимают, они эти теории разрабатывают

Войдите, чтобы прокомментировать

Сейчас на главной

Драка за коляску: Ксения Собчак с Максимом Виторганом и мамой Людмилой Нарусовой на прогулке с сыном
Мода в моменте: Виктория Бекхэм присоединилась к флешмобу Mannequin Challenge
Шнур, Филипп Киркоров, Елка на церемонии вручения премий "Высшая лига"
Мила Кунис и Эштон Катчер сообщили имя новорожденного сына
Битва платьев: Светлана Бондарчук против Екатерины Мухиной
Регина Тодоренко выпустила сольный альбом Fire и клип на одноименную песню
Барак Обама и Ева Лонгория спели на ежегодной церемонии зажжения огней на рождественской елке
Минутка ретро: короткая любовь Фрэнка Синатры и Миа Фэрроу, или Почему актриса лишилась своих длинных волос
Риз Уизерспун и Николь Кидман в трейлере сериала "Большая маленькая ложь"
58-летняя Шэрон Стоун отдыхает с новым бойфрендом Лонни Купером на острове Сен-Барт
Косметичка бьюти-редактора Cosmopolitan Beauty: что выбирает Алиса Дробот
Итоги года от Instagram: Селена Гомес и Криштиану Роналду — авторы самых популярных фотографий
Кристина Орбакайте, Виктория Лопырева и другие отметили начало зимы на вечеринке
Дочь Ренаты Литвиновой и Константин Хабенский в фильме для благотворительного проекта Светланы Бондарчук: видео
Кристен Стюарт снялась в клипе The Rolling Stones на песню Ride 'Em On Down: встреча с зеброй и сексуальные танцы
Серое ей к лицу: беременная Натали Портман на премьере фильма "Джеки" в Вашингтоне
Степан и Елизавета Михалковы, семья Новиковых и другие на открытии гастрономического фестиваля
Анастасия Стоцкая, Яна Рудковская, Юлия Барановская на дне рождения дочери Филиппа Киркорова: новые фото