Como apertar a mão de si mesmo, que voou do futuro? Por que em seu leão pode de repente se materializar? Como entrar outro universo, visite uma máquina do tempo e o que é “branco foi dito por um pesquisador sênior do laboratório Física das Estrelas do Observatório Principal (Pulkovo) Sergey Krasnikov.
– Sergey Vladilenovich, o que é um buraco de minhoca?
– Não existe uma definição estrita. Tais definições são necessárias, quando você prova alguns teoremas, e quase não existem teoremas estritos, portanto, limitado principalmente a conceitos figurativos, figuras. Imagine que tiramos uma bola do nosso tridimensional espaços em uma sala e exatamente a mesma bola foi retirada em outra sala, e as bordas resultantes desses buracos foram coladas.
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Então, quando nós em um quarto pisamos dentro deste de uma bola anterior que se tornou um buraco, emergiremos em outra sala – de buracos que se formaram no lugar de outra bola. Se nós o espaço não seria tridimensional, mas bidimensional – pareceria como uma folha de papel na qual uma caneta está colada. Analógico tridimensional e seu desenvolvimento ao longo do tempo é chamado de buraco de minhoca.
– Como os toupeiras geralmente estudam?
– Esta é uma atividade puramente teórica. Buracos de minhoca ninguém nunca vi e, em geral, não há certeza de que eles existe mesmo. Buraco de Minhoca e começou a estudar, a partir de da pergunta: existem tais mecanismos na natureza que nos garantiria que tais buracos na natureza não existem talvez? Como esses mecanismos não foram encontrados, podemos assumir que buracos de minhoca são um fenômeno real.
– É possível, em princípio, ver um buraco de minhoca?
Claro. Se em uma sala trancada de repente você não tem nenhum lugar um homem se arrasta para fora, então você observa um buraco de minhoca. Moleholes like o objeto de estudo foi inventado e promovido pela American o físico teórico John Wheeler, que queria explicar com a ajuda deles, nem tanto quanto cargas elétricas. Vamos explicar Descrição do produto campo elétrico livre em termos de física teórica – não é uma tarefa muito difícil.
Mas descrever a carga elétrica do mesmo ponto de vista é muito não é fácil. Uma carga elétrica aparece nesse sentido coisa misteriosa: alguma substância, separada do campo, de origem desconhecida e não está claro como lidar com isso física clássica. A ideia de Wheeler foi a seguinte. Vamos dizer temos um buraco de minhoca microscópico que é perfurado por linhas de força – de um lado essas linhas entram nele e com outro – saia.
Um observador externo que não sabe que esses dois fins conectados por linhas de força, esse objeto perceberá como uma esfera simples no espaço, explorará o campo ao seu redor e parecerá um campo de carga pontual. Somente parecerá ao observador que este é algum tipo de substância misteriosa, que tem uma taxa, etc., e tudo porque ele não sabe o que de fato, este é um buraco de minhoca.
Obviamente, essa é uma idéia muito elegante, e muitos a tentaram. desenvolver, mas não particularmente avançado, porque os elétrons são, afinal, objetos quânticos e buracos de minhoca no nível quântico naturalmente, ninguém pode descrever. Mas assumindo que a hipótese é verdadeira, os buracos de minhoca são mais do que todos os dias fenômeno, tudo relacionado à eletricidade estará vinculado, em última análise, é sobre eles.
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Matéria exótica é um conceito clássico de física que descreve qualquer substância (geralmente hipotética) que viole uma ou várias condições clássicas, ou não consiste em informações bem conhecidas bárions. Tais substâncias podem ter qualidades como densidade de energia negativa ou repelir em vez de atraído pela gravidade. Matéria exótica usado em algumas teorias, por exemplo, na teoria da estrutura molehills. O representante mais famoso dos exóticos a matéria é um vácuo em uma área com pressão negativa, Efeito Casimir produzido.
– O que são buracos de minhoca?
– Do ponto de vista das viagens teóricas, são aceitáveis e toupeiras impenetráveis. Intransitáveis são aqueles que passam que entra em colapso e acontece tão rápido que para passar de um extremo ao outro, nenhum objeto simplesmente não tem tempo. Claro, o segundo tipo de buraco de minhoca é o mais interessante para estudar – aceitável. Existe até uma bela teoria que afirma que nós costumava ser considerado buraco negro supermassivo no centro das galáxias – na verdade é a boca dos buracos de minhoca. Esta teoria quase não está desenvolvida. e, é claro, não encontrou, é claro, nenhuma confirmação, ela antes, existe como uma ideia. Sua essência é que fora do buraco de minhoca você só vê que no centro da galáxia é algum objeto esférico simétrico, mas o que é isso – um buraco toupeira ou um buraco negro – você não pode dizer, porque estão fora desta instalação.
De fato, eles podem ser distinguidos apenas por um parâmetro – massa. Se a massa for negativa, provavelmente esta é uma toupeira buraco, mas se a massa é positiva, então aqui você precisa de mais informações, porque um buraco negro também pode ser toupeira toca. A massa negativa em geral é uma das principais momentos de toda a história com buracos de minhoca. Porque em ordem passável – o buraco de minhoca deve ser preenchido com o que é chamado de substância exótica – uma substância com seria lugares em alguns pontos a densidade de energia é negativo.
No nível clássico, ninguém nunca viu essa substância, mas sabemos com certeza que, em princípio, pode existir. Efeitos quânticos que resultam em a ocorrência de tal substância. Esse é um fenômeno bastante conhecido e é chamado de efeito Casimir. Foi registrado oficialmente. E associado à existência de uma densidade energética negativa, o que é muito inspirador.
Efeito Casimir – o efeito da atração mútua condução de corpos não carregados sob a influência de flutuações quânticas vácuo. Na maioria das vezes estamos falando de dois paralelos não carregados superfícies espelhadas colocadas a curta distância, mas O efeito Casimir também existe com geometrias mais complexas. Razão efeito – vibrações de energia de um vácuo físico devido a o constante nascimento e desaparecimento de partículas virtuais nele. O efeito foi previsto pelo físico holandês Hendrick Casimir em 1948, e mais tarde confirmado experimentalmente.
Em geral, na ciência quântica, a densidade de energia negativa é uma coisa bastante comum associada, por exemplo, a Evaporação Hawking. Se essa densidade existe, nós podemos fazer a seguinte pergunta: quão grande é a massa do buraco negro (parâmetro do campo gravitacional criado por ele)? Existe uma solução para isso tarefas que se aplicam a buracos negros – ou seja, objetos com massa positiva, mas existe uma solução aplicável para efeitos negativos massas.
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Se houver matéria exótica suficiente no buraco de minhoca muito, então fora da massa deste objeto será negativo. Portanto, um dos principais tipos de “observações” de buracos de minhoca está rastreando objetos para os quais se pode supor que eles tenham massa negativa. E se encontrarmos esse objeto, então com bastante com um alto grau de probabilidade, será possível dizer que esta é uma toupeira buraco.
Buracos de toupeira também são divididos em intra-mundo e inter-mundo. Se vamos destruir o túnel entre as duas bocas do segundo tipo de toca – nós podemos ver dois universos completamente desconectados entre si. Tal buraco de minhoca é chamado de inter-mundo. Mas se fizermos isso a mesma coisa e ver que está tudo bem – ficamos na mesma Do Universo, então, diante de nós, existe um buraco de minhoca intramundo. Esses dois espécies de buracos de minhoca têm muito em comum, mas também há uma diferença importante. O fato é que o buraco de minhoca mundial, se existir, tende a se transformar em uma máquina do tempo. Na verdade, no fundo essa suposição e a última onda de interesse em toupeira tocas.
No caso do buraco de minhoca intra-mundo, existem dois diferentes maneiras de olhar para um vizinho: diretamente através do túnel ou de uma maneira indireta. Se você começar uma boca de buraco de minhoca a se mover em relação a outro, em seguida, de acordo com o bem conhecido o paradoxo dos gêmeos, a segunda pessoa, retornando de uma viagem, será mais jovem que o restante. E por outro lado, quando você olhe através do túnel – vocês dois estão parados, do seu ponto laboratórios, nada acontece com você, seu relógio sincronizado. Então você tem uma teoria a oportunidade de mergulhar neste túnel e sair no momento em que o ponto de vista do observador externo precede o momento em que você mergulhou. Ajustado ao grau apropriado de atraso, dará origem a a possibilidade de uma jornada circular no espaço-tempo, quando você retornar ao seu local de partida original e agitar seu encarnação anterior da mão.
O paradoxo dos gêmeos é um experimento mental pelo qual tente “provar” a inconsistência de uma teoria especial relatividade. Segundo a SRT, em termos de “imóvel” observadores, todos os processos em objetos em movimento diminuem. Com por outro lado, o princípio da relatividade declara igualdade sistemas de referência inercial. Com base nisso, raciocínio levando a uma aparente contradição. Para maior clareza A história de dois irmãos gêmeos é considerada. Um deles (viajante) faz um vôo espacial e o segundo (Homebody) – permanece na Terra. Na maioria das vezes, um “paradoxo” é formulado da seguinte maneira:
Em termos de sofá, o relógio de um viajante em movimento tem movimento lento do tempo, portanto, quando eles retornarem, eles deverão estar para trás do relógio da batata do sofá. Por outro lado, em relação ao viajante A Terra se moveu, então o relógio da pessoa deve ficar para trás. De fato irmãos são iguais, portanto, depois de voltarem a vigiar deve mostrar uma vez. No entanto, de acordo com as estações de serviço, ficando para trás será o relógio do viajante. Em tal violação visível a simetria dos irmãos, e há uma contradição.
– Qual é a diferença fundamental entre um buraco de minhoca e um buraco negro?
– Antes de tudo, devo dizer que existem dois tipos de buracos negros – aqueles que se formaram como resultado do colapso de estrelas e aquelas que existia originalmente, surgiu junto com o surgimento de O universo. Estes são dois tipos fundamentalmente diferentes de buracos negros. No seu o tempo era como um “buraco branco”, agora raramente usado. O buraco branco é o mesmo preto, mas evoluindo para trás no tempo. Em um buraco negro, apenas substância voa, e nunca pode escapar de lá já. De um buraco branco pelo contrário, a substância apenas desaparece, mas não entra nela de maneira alguma não é permitido De fato, isso é muito natural se nós lembre-se de que a Teoria Geral da Relatividade é simétrica no tempo, e, portanto, se houver buracos negros – o branco também deve existir. A sua a totalidade é um buraco toupeira.
– O que se sabe sobre a estrutura interna dos buracos de minhoca?
– Até agora, nesse sentido, os modelos estão sendo construídos apenas. Por um lado, nós sabemos que a aparência dessa matéria exótica é possivelmente detectada mesmo experimentalmente, e ainda há muitas perguntas. O único modelo de buraco de minhoca conhecido por mim, mais ou menos consistente com a realidade – este é um modelo de evaporação inicial (desde o início do universo) do buraco de minhoca. Devido a isso esse buraco permanece aceitável por um longo tempo.
– No que exatamente você está trabalhando?
– Estou envolvido em uma atividade puramente teórica, que pode ser resumida como a estrutura causal do espaço-tempo – essa é a teoria clássica da relatividade, às vezes semi-clássica (o quantum, como você sabe, ainda não existe).
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Na teoria clássica não-relativística, pode-se chegar a forte evidência suficiente de que viajar em o tempo não pode ser, mas em GR não existe tal evidência. E Einstein, quando ele estava apenas desenvolvendo sua teoria, percebeu isso. Para ele estava pensando se havia alguma maneira de tal oportunidade excluir. Então ele não lidou com essa tarefa, como ele próprio mais tarde e falou. E embora Einstein tenha criado um idioma para estudar esta questão, a tarefa permaneceu acadêmica. Surto de interesse nela aconteceu no final da década de 1940, quando Godel propôs modelo cosmológico contendo essas curvas fechadas.
Mas como Gödel sempre ofereceu algo exótico – para Isso foi tomado com interesse, mas sem sérias conseqüências científicas. E então, em algum lugar no final do século passado, graças principalmente ficção científica – por exemplo, o filme “Contato” com Jodie Foster – interesse em o tema da viagem no tempo com buracos de minhoca novamente renascido. O autor do romance, segundo o qual o roteiro do filme é escrito, este é um astrônomo muito famoso, um popularizador da ciência Karl Sagan.
Ele abordou o assunto com muita seriedade e perguntou também ao amigo. um relativista muito famoso, Kip Thorne, veja se é possível tudo o que é descrito no filme do ponto de vista da ciência. E ele publicou artigo de revista semi-popular para professores de física americanos “Buraco de Minhoca como um instrumento para estudar a Teoria Geral da Relatividade”, onde ele considerou a possibilidade de viajar no tempo através de toupeiras tocas.
Mas devo dizer que, na ficção científica, era popular a ideia de viajar através dos buracos negros. Mas ele entendeu que um buraco negro – o objeto é absolutamente intransitável – viaja através deles impossível, portanto, considerar as montarias como uma oportunidade viagem no tempo. Embora fosse conhecido antes, mas as pessoas por alguma razão, ele tomou suas conclusões como um pensamento completamente novo, e correu para investigar. Além disso, a ênfase estava na presunção de que máquinas do tempo não podem existir, mas decidiram descobrir porque E rapidamente veio a compreensão de que não é óbvio não há objeção à existência de tal máquina. Desde então pesquisa mais extensa começou, começou a aparecer teorias. Em geral, desde então eu venho fazendo isso.
Contato é um filme de ficção científica de 1997. Diretor – Robert Zemeckis. A trama principal: Ellie Arroway (Judy Foster) o todo dedicou sua vida à ciência, ela se torna participante do projeto a busca por inteligência extraterrestre. Todas as tentativas de procurar sinais extraterrestres estéril, e o futuro de seu projeto está em jogo. Ally está desesperada para encontrar suporte, mas inesperadamente recebe ajuda de um excêntrico bilionário Hadden. E aqui está o resultado – Ellie capta o sinal. A descriptografia de sinal mostra que ele contém uma descrição dispositivo técnico. Seu objetivo não é claro, mas por dentro concebeu um lugar para uma pessoa.
Depois de criar e iniciar o dispositivo, Ellie vai para viajar através do sistema de buraco de minhoca e provavelmente é transferido para planeta em um sistema estelar diferente. Acordando lá, à beira-mar, ela conhece um representante de outra civilização, que escolheu a imagem de sua pai falecido. Olhando em volta, a heroína percebe que isso o terreno é recriado por uma mente alienígena em sua mente na imagem desenho, desenhado por ela na infância. Um alienígena diz a ela que o dispositivo permite organizar um sistema de caminhos interestelares comunicações, e a Terra agora se torna um membro da comunidade de civilizações O universo.
Ellie retorna à Terra. Do ponto de vista de terceiros observadores, nada aconteceu com ela após o início da instalação e nosso corpo não deixou nosso planeta. Ellie está em um paradoxal situação. Sendo cientista, do ponto de vista da ciência estrita, ela não pode confirmar suas palavras. Mais uma coisa também está se tornando clara. circunstância: uma câmera de vídeo conectada a Ellie durante viajar, não gravou nada, mas a duração do registro vazio Não foram alguns segundos, mas 18 horas …
– É possível “fazer” uma colina?
– Apenas sobre isso, há um resultado científico rigoroso. É devido ao fato de não haver resultados exatos no estudo de buracos de minhoca. Há um teorema provado há muito tempo, e fala disso. Existe uma hiperbolicidade global. Neste caso não importa o que isso significa, mas o ponto é que até agora como o espaço é globalmente hiperbólico, o buraco de minhoca impossível criar – ele pode existir na natureza, mas tornar você mesmo não vai funcionar.
Se você conseguir quebrar a hiperbolicidade global, talvez talvez você possa criar um buraco de minhoca. Mas o fato é que isso quebrar em si é uma coisa tão exótica, tão ruim estudado e obscuro que um lado resulta na forma de nascimento buraco de minhoca – este é um pouco relativamente comparado a si mesmo o fato de que você conseguiu quebrar o mundo hiperbolicidade.
Aqui está uma coisa muito famosa chamada “princípio rigorosa censura espacial “, que diz que o espaço sempre globalmente hiperbólico. Mas isso, em princípio, nada mais é do que desejo. Não há evidências de fidelidade a esse princípio, há apenas algum tipo de confiança interior inerente a muitas pessoas, que o espaço-tempo deve ser globalmente hiperbólico. Se é assim, é impossível criar um buraco de minhoca – você tem que olhar existente. Enquanto isso, sérias dúvidas sobre a fidelidade do princípio a censura espacial foi expressa pelo próprio autor – Roger Penrose, mas isso é outra história.
– Ou seja, para criar um buraco de minhoca, alguns custos sérios de energia?
“É muito difícil dizer alguma coisa.” O problema é que quando você a hiperbolicidade global é violada, é simultaneamente violada e previsibilidade é quase a mesma coisa. Você pode de alguma forma altere geometricamente o espaço perto de você, por exemplo, pegue uma sacola e colocá-la em outro lugar. Mas existem certos limites em a quem você pode fazer isso, em particular, o limite imposto previsibilidade. Por exemplo, às vezes você pode dizer que acontecerá em 2 segundos e às vezes não. À beira do que você você pode ou não conseguir prever exatamente o que está no mundo hiperbolicidade. Se você tem espaço-tempo globalmente hiperbólico – você pode prever sua evolução.
Se assumirmos que, em algum momento, isso viola o cenário global hiperbolicidade – com previsibilidade, tudo se torna muito ruim. Portanto, surge uma coisa surpreendente, por exemplo, que diretamente aqui e agora um buraco de minhoca pode se materializar através qual o leão vai pular. Será um fenômeno exótico, mas não violará quaisquer leis da física. E por outro lado, você você pode gastar muito esforço, dinheiro e recursos para facilitar de alguma forma esse processo. Mas o resultado ainda será o mesmo – nos dois Nos casos em que você não sabe se um buraco de minhoca aparecerá ou não. Em não podemos fazer nada com a física clássica – ele quer, vai surgir, não vai querer – não vai surgir – a ciência quântica não é dicas sobre esse assunto ainda não nos deram.
O princípio da “censura espacial” foi formulado em 1969 Roger Penrose, da seguinte forma figurativa: “A natureza nutre aversão à singularidade nua “. Ele afirma que as singularidades espaço-tempo aparecem em lugares que, como áreas internas de buracos negros, escondidas dos observadores. Esse o princípio ainda não foi provado e há motivos para duvidar dele correção absoluta (por exemplo, colapso de uma nuvem de poeira com um grande momento angular leva a uma “singularidade nua”, mas não se sabe se esta solução das equações de Einstein é estável perturbações relativamente pequenas dos dados iniciais).
Formulação de Penrose (forma forte de censura cósmica) sugere que o espaço-tempo como um todo é globalmente hiperbólico.
Mais tarde, Stephen Hawking propôs uma formulação diferente (fraca forma de censura espacial), onde apenas os hiperbolicidade do componente “futuro” do espaço-tempo.
Olga Fadeeva
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