Tārpu caurumi: kas tie ir un vai mēs tos varam izmantot?

Zinātniskās fantastikas skatījums uz kosmosa kuģi, kas ceļo cauri tārpa caurumam uz citu galaktiku. Pagaidām zinātnieki nav atraduši veidu, kā šādu tehnoloģiju padarīt iespējamu. NASA

Kosmosa ceļojumi pa tārpu caurumiem izklausās pēc diezgan interesantas idejas. Kuram gan nepatiktu tehnoloģija, kas ļauj ielēkt kuģī, atrast tuvāko tārpa caurumu un īsā laikā aizceļot uz tālām vietām? Tas padarītu kosmosa ceļošanu tik vienkāršu! Protams, šī ideja visu laiku parādās zinātniskās fantastikas filmās un grāmatās. Šie 'tuneļi telpā-laikā', domājams, ļauj varoņiem pārvietoties telpā un laikā ar sirdsdarbību, un varoņiem nav jāuztraucas par fiziku.

Vai tārpu caurumi ir īsti? Vai arī tās ir tikai literāras ierīces, lai saglabātu zinātniskās fantastikas sižetus. Ja tie pastāv, kāds ir to zinātniskais skaidrojums? Atbilde varētu būt nedaudz par katru. Tomēr viņi ir tiešas sekas vispārējā relativitāte , teoriju pirmo reizi izstrādāja Alberts Einšteins 20. gadsimta sākumā. Tomēr tas nebūt nenozīmē, ka tie pastāv vai ka cilvēki var ceļot pa tiem ar kosmosa kuģiem. Lai saprastu, kāpēc tie ir pat ideja par ceļošanu kosmosā, ir svarīgi zināt nedaudz par zinātni, kas tos varētu izskaidrot.

Kas ir tārpu caurumi?

Domājams, ka tārpu caurums ir veids, kā šķērsot telpas laiku, kas savieno divus attālus telpas punktus. Daži populāras fantastikas un filmu piemēri ietver filmu Starpzvaigžņu , kur varoņi izmantoja tārpu caurumus kā portālus uz attālām galaktikas daļām. Tomēr nav novērojumu pierādījumu, ka tie pastāv, un nav empīrisku pierādījumu, ka tie kaut kur neatrodas. Viltība ir tos atrast un pēc tam izdomāt, kā tie darbojas.

Viens no veidiem, kā pastāvēt stabila tārpa bedre, ir to izveidot un atbalstīt ar kaut kādu eksotisku materiālu. Viegli pateikt, bet kas ir eksotisks materiāls? Kādam īpašam īpašumam tai jābūt, lai izveidotu tārpu caurumus? Teorētiski runājot, šādām 'tārpu caurumu lietām' ir jābūt 'negatīvai' masai. Tieši tā tas izklausās: matērija, kurai ir negatīva vērtība, nevis parastā matērija, kurai ir pozitīva vērtība. Tas ir arī kaut kas tāds, ko zinātnieki nekad nav redzējuši.

Tagad, izmantojot šo eksotisko vielu, tārpu caurumi var spontāni uznirst. Bet, ir vēl viena problēma. Nebūtu nekā, kas viņus atbalstītu, tāpēc viņi acumirklī atkal sabruktu sevī. Nav tik lieliski piemērots jebkuram kuģim, kas tajā laikā iet cauri.

Melnie caurumi un tārpu caurumi

Tātad, ja spontāni tārpu caurumi nav izmantojami, vai ir kāds cits veids, kā tos izveidot? Teorētiski jā, un mums par to jāpateicas melnajiem caurumiem. Viņi ir iesaistīti fenomenā, kas pazīstams kā Einšteina-Rozena tilts. Tas būtībā ir tārpa caurums, kas radies milzīgās telpas-laika deformācijas dēļ melnais caurums . Konkrēti, tam ir jābūt Švarcšilda melnajam caurumam, kuram ir statisks (nemainīgs) masas daudzums, tas negriežas un kuram nav elektriskā lādiņa.

Tātad, kā tas darbotos? Būtībā, kad gaisma iekrīt melnajā caurumā, tā izietu cauri tārpa caurumam un izkļūtu no otras puses caur objektu, kas pazīstams kā balts caurums. Baltais caurums ir līdzīgs melnajam caurumam, taču tā vietā, lai iesūktu materiālu, tas atgrūž materiālu. Gaisma tiktu paātrināta prom no baltā cauruma 'izejas portāla' vietā gaismas ātrums , padarot to par spilgtu objektu, tādēļ termins 'baltais caurums'.

Protams, realitāte šeit kož: būtu nepraktiski pat mēģināt iziet cauri tārpa caurumam. Tas ir tāpēc, ka ejai būtu jāiekrīt melnajā caurumā, kas ir ārkārtīgi letāla pieredze. Viss, kas šķērso notikumu horizontu, tiktu izstiepts un sasmalcināts, ieskaitot dzīvās būtnes. Vienkārši sakot, šādu ceļojumu nevar pārdzīvot.

Kerra singularitāte un caurceļamie tārpu caurumi

Ir vēl viena situācija, kurā var rasties tārpa caurums, ko sauc par Kerra melno caurumu. Tas izskatītos pavisam savādāk nekā parasta “punktu singularitāte”, kas, pēc astronomu domām, veido melnos caurumus. Kerra melnais caurums orientētos gredzena veidojumā, efektīvi līdzsvarojot milzīgo gravitācijas spēku ar singularitātes rotācijas inerci.

Tā kā melnais caurums vidū ir “tukšs”, tam varētu būt iespējams iziet cauri. Telpas laika deformācija gredzena vidū varētu darboties kā tārpa caurums, ļaujot ceļotājiem nokļūt citā telpas punktā. Varbūt Visuma tālākajā pusē vai citā visumā kopā. Kera singularitātēm ir izteikta priekšrocība salīdzinājumā ar citiem ierosinātajiem tārpu caurumiem, jo ​​tām nav nepieciešama eksotiskas “negatīvās masas” esamība un izmantošana, lai tās saglabātu stabilitāti. Tomēr tie vēl nav novēroti, tikai teorētiski.

Vai mēs kādreiz varētu izmantot tārpu caurumus?

Atmetot tārpu caurumu mehānikas tehniskos aspektus, par šiem objektiem ir arī dažas smagas fiziskas patiesības. Pat ja tie pastāv, ir grūti pateikt, vai cilvēki kādreiz varētu iemācīties ar tiem manipulēt. Turklāt cilvēcei patiešām vēl nav pat zvaigžņu kuģu, tāpēc izdomāt veidus, kā ceļot izmantot tārpu caurumus, patiešām ir jāliek rati zirga priekšā.

Ir arī skaidrs jautājums par drošību. Šobrīd neviens precīzi nezina, ko sagaidīt tārpa caurumā. Mēs arī nezinām, KUR tieši tārpa caurums varētu nosūtīt kuģi. Tas varētu būt mūsu pašu galaktikā vai varbūt kaut kur citur ļoti tālā Visumā. Arī šeit ir ko košļāt. Ja tārpa caurums aiznestu kuģi no mūsu galaktikas uz citu, kas atrodas miljardu gaismas gadu attālumā, ir jāapsver viss laika jautājums. Vai tārpa caurums nekavējoties pārvietojas? Ja jā, KAD ierodamies tālajā krastā? Vai ceļojumā tiek ignorēta laika telpas paplašināšanās?

Tātad, lai gan tas noteikti var būt iespējams Lai tārpu caurumi pastāvētu un darbotos kā portāli visā Visumā, ir ievērojami mazāka iespēja, ka cilvēki kādreiz spēs atrast veidu, kā tos izmantot. Fizika vienkārši nedarbojas. Tomēr.

Rediģēja un atjauninājaKerolīna Kolinsa Petersena