Астронавтов убьют «кротовые норы»?

Космическая киноэпопея «Interstellar» — (речь идёт о научно-фантастическом фильме» вышедшем на экраны в октябре 2014 года) рассказывает об астронавтах, которые в поисках вариантов спасения человечества обнаруживают «дорогу жизни», представленную загадочным туннелем. Данный проход необъяснимым способом появляется возле Сатурна и в пространстве-времени проводит человека к далёкой галактике, тем самым предоставляя шанс отыскать планеты, населённые живыми существами. Планеты, которые могут стать для людей вторым домом.

Гипотезе о существовании киношного туннеля, называемого учёными «червоточиной» или «кротовой норой», предшествовала настоящая физическая теория, которую предложил один из первых учёных астрофизиков и бывший профессор Калифорнийского технологического института Кип Торн.

Кто открыл «мосты» в пространстве

Кротовая нораКип Торн помогал и астроному, астрофизику, популяризатору науки и одному из тех, кто инициировал проект по поиску внеземного разума — Карлу Сагану — создавать модель кротовой норы для его романа «Контакт». Убедительность зрительных образов в фильме для специалистов по изучению космоса настолько очевидна, что астрофизики признают: это едва ли не самые точные изображения кротовых нор и чёрных дыр из всех существующих в мировом кино. Есть только одна «маленькая» деталька в этом фильме, которая не даёт покоя внимательному зрителю: полёт в подобном в космическом экспрессе — это, конечно же, здорово, но только вот удастся ли пилотам не дать дуба в процессе этого самого межзвёздного перемещения?
Создатели космического блокбастера предпочли не упоминать о принадлежности первоначальной теории кротовых нор другим ведущим теоретикам астрофизики — её начали разрабатывать ещё Альберт Эйнштейн вместе со своим ассистентом Натаном Розеном. Эти учёные пробовали решить уравнения Эйнштейна для общей теории относительности так, чтобы в результате получилась математическая модель всей Вселенной, вместе с силами притяжения и элементарными частицами, которые образуют материю. В процессе всего этого предпринималась попытка вообразить пространство как две соединённые друг с другом «мостами» геометрические плоскости.
Параллельно, но автономно от Эйнштейна подобная работа проводилась другим физиком — Людвигом Фламмом, который в 1916 году, также при решении эйнштейновских уравнений совершил своё открытие подобных «мостов».
Всех трёх «мостостроевцев» постигло общее разочарование, поскольку «теория всего сущего» оказалась нежизнеспособной: подобные «мосты» в теории действовали вовсе не так, как всамделишные элементарные частицы. Тем не менее в 1935 году Эйнштейном и Розеном была опубликована работа, где ими изложена собственная теория туннелей в пространственно-временном континууме. Данный труд по задумке авторов, очевидно, должен был побудить другие поколения учёных поразмышлять о возможности применения подобной теории.

«Червоточины» Уиллера

Физиком из Принстонского университета Джоном Уиллером в своё время было введено в словооборот обозначение «червоточина», которым занимавшиеся в 60-х годах изучением построения моделей «мостов» по теории Эйнштейна-Розена. Уиллер подметил: уж больно такой «мост» напоминает ход, прогрызаемый червяком в плоде. Представим себе муравьишку, ползущего от одной стороны груши к другой, — он способен или проползти по всей изогнутой поверхности, или, сократив дорогу, пересечь плод через тоннель-червоточину. А если вообразить, что наш трёхмерный пространственно-временной континуум представляет собой кожицу груши, что словно изогнутая поверхность охватывает «массу» с гораздо большими размерами? Пожалуй, «мост» Эйнштейна-Розена и есть тот самый туннель, прорезающий эту «массу», он позволяет пилотам звездолётов уменьшить расстояние в пространстве между двумя точками. Вероятно, в данном случае речь идёт о настоящем математическом решении общей теории относительности.
По мнению Уилера, устья «мостов» Эйнштейна-Розена весьма напоминают так называемую чёрную дыру Шварцшильда — простую материю, имеющую сферическую форму и столь высокую плотность, что сила её притяжения не преодолеваема даже светом. У астрономов есть устойчивое мнение о существовании «чёрных дыр». Как они полагают, эти образования рождаются, когда «коллапсируют» или затухают весьма массивные звёзды.
Насколько аргументирована гипотеза о том, что «чёрная дыра» — то же самое, что и «кротовая нора» или туннель, позволяющий осуществлять дальние космические перелёты? Может, с точки зрения математики, это утверждение и верно. Но лишь в теории: в подобной экспедиции не останется выживших.
Модель Шварцшильда представляет тёмную середину «чёрной дыры» в виде сингулярной точки или центрального нейтрального неподвижного шара с бесконечной плотностью. Расчёты Уиллера показывают последствия произошедшего в случае образования подобной «кротовой норы» тогда, когда две сингулярные точки («чёрные дыры» Шварцшильда) в двух отдалённых частях Вселенной сойдутся в её «массе» и создадут туннель между ними.
Исследователь выяснил: подобная «кротовая нора» имеет нестабильную природу: туннель поначалу образуется, а затем схлопывается, после чего остаются снова только две сингулярные точки («чёрные дыры»). Процедура появления и захлопывания туннеля проходит столь молниеносно, что через него не может проникнуть даже луч света, не говоря уже о пытающемся проскользнуть астронавте — его и вовсе проглотит «чёрная дыра». Не шутки — речь идёт о мгновенной смерти, ибо гравитационные силы сумасшедшей мощности разорвут человека на куски.

«Чёрные дыры» и «белые пятна»

Торн одновременно с фильмом выпустил книгу «Научные основы фильма «Interstellar». Он в этой работе подтверждает: «Любое тело — живое или неживое — в момент схлопывания туннеля будет раздавлено и разорвано на куски!».
Для другого, альтернативного варианта — вращающейся «чёрной дыры» Керра — исследователи «белых пятен» в межпланетных путешествиях подыскали иное решение общей теории относительности. У сингулярности внутри «чёрной дыры» Керра другая, не шаровидная, а кольцеобразная форма. Её определённые модели могут дать человеку шанс выжить в межзвездном полёте, но лишь в случае прохождения кораблём этой дыры исключительно через центр кольца. Нечто вроде космического баскетбола, только цена попадания здесь — не дополнительные очки: на кону — существование звездолёта вместе с его экипажем.
Автор книги «Научные основы фильма «Interstellar» Кип Торн сомневается в состоянии этой теории. Ещё в 1987 году он пишет статью про полёт через «кротовую нору», где указывает на немаловажную деталь: горловина туннеля Керра имеет весьма ненадежный участок, который называют «горизонт Коши». Как показывают соответствующие расчёты, едва лишь тело пробует пройти мимо данной точки, туннель схлопывается. Причём и при условии некой стабилизации «кротовой норы», она, как гласит квантовая теория, немедленно заполнится быстрыми частицами высокой энергии.
Следовательно, как сунешься в «чёрную дыру» Керра, так и останется от тебя сухая поджаренная корочка.

Причина — «жуткое дальнодействие»?!

Дело в том, что физики пока не приспособили классические законы гравитации к квантовой теории — данный раздел математики слишком труден для понимания, и многими учёными ему так и не дано точное определение. Одновременно принстонский учёный Хуан Мальсадена и его коллега из Стэнфорда Леонард Сасскинд предположили, что «кротовые норы», очевидно, — это не что иное, как материальное воплощение запутанности в то время, когда соединяются квантовые объекты — независимо от того, удалены ли они друг от друга.
У Альберта Эйнштейна было своё название такой запутанности — «жуткое дальнодействие», великий физик и не думал соглашаться с общепринятой точкой зрения. Несмотря на это, многими экспериментами доказано существование квантовой запутанности. Более того, она уже используется в коммерческих целях — с её помощью защищается передача данных в режиме онлайн, к примеру банковских операций.
Как считают Мальсадена и Сасскинд, в больших объемах квантовая запутанность в состоянии повлиять на изменение геометрии пространственно-временного континуума и способствовать возникновению «кротовых нор», имеющих форму сцепленных «чёрных дыр». Но гипотеза этих учёных не допускает возникновения проходимых межзвёздных туннелей.
По словам Мальсадены, данные туннели, с одной стороны, не дают возможности летать быстрее скорости света, а с другой — могут помочь астронавтам все же встретиться там, внутри, с кем-нибудь «иным». Удовольствия, правда, от подобной встречи никакого, поскольку за встречей последует неминуемая гибель от гравитационного удара в центре «чёрной дыры».
Словом, «чёрные дыры» — реальная преграда на пути освоения человеком космоса. В таком случае, что могут представлять собой «кротовые норы»? Как полагает учёный Гарвард-Смитсоновского центра астрофизики Ави Леб, у людей на данный счёт имеется множество вариантов: раз отсутствует теория, объединяющая общую теорию относительности с квантовой механикой, мы не в курсе всего набора возможных пространственно-временных структур, где возможно появление «кротовых нор».

Они коллапсируют

Но тут тоже не все так просто. Тот же Кип Торн в 1987 году установил особенность для любой «кротовой норы», соответствующей общей теории относительности, коллапсировать в случае, если её не попробовать удержать в открытом состоянии за счёт так называемой экзотической материи, имеющей отрицательную энергию или антигравитацию. Торн уверяет: факт существования экзо-материи можно установить экспериментальным путём. Эксперименты покажут, что квантовые флуктуации в вакууме, очевидно, способны создавать отрицательное давление между двумя зеркалами, которые помещены совсем рядом.
В свою очередь, как считает Ави Леб, если наблюдать так называемую тёмную энергию, то эти исследования дадут ещё больше оснований увериться в существовании экзотической материи.
Учёный Гарвард-Смитсоновского центра астрофизики говорит, что «…мы видим, как на протяжении недавней космической истории галактики удаляются от нас со скоростью, возрастающей во времени, как будто на них действует антигравитация — такое ускоряющееся расширение Вселенной можно объяснить, если Вселенная заполнена субстанцией с отрицательным давлением, именно тем материалом, который нужен для возникновения кротовой норы…».
Вместе с тем и Леб, и Торн полагают, что даже если «кротовая нора» в состоянии появиться естественным путём, то для этого потребуется масса экзотической материи. На накопление подобного энергетического запаса и последующей стабилизации такого туннеля будет способна лишь высокоразвитая цивилизация.
Во взглядах на данную теорию также «в товарищах согласья нет». Вот что, к примеру, думает о выводах Леба и Торна их коллега Мальсадена:
«…Полагаю, что идея стабильной проходимой кротовой норы недостаточно вразумительна и, судя по всему, не соответствует известным законам физики…». Сабина Хоссенфельдер из Скандинавского института теоретической физики в Швеции и вовсе разбивает выводы Леба-Торна в пух и прах: «…У нас нет абсолютно никаких доказательств существования 1 экзотической материи. Более того, существует широко распространённое мнение, что она существовать не может, потому что, если бы она существовала, вакуум был бы нестабильным…». Даже в случае существования подобной экзотической материи, развивает свою мысль Хоссенфельдер, передвигаться внутри неё было бы делом крайне неприятным: каждый раз ощущения находились бы в прямой зависимости от степени кривизны пространственно-временной структуры вокруг туннеля и от плотности энергии внутри него. Сабина Хоссенфельдер делает вывод: «…Это очень похоже на «чёрные дыры»: слишком велики приливообразующие силы — и человека разорвёт на куски…».
Парадоксально, но, невзирая на свой вклад в создание фильма «Interstellar», Торн тоже не особенно верит в то, что подобный проходимый туннель может когда-нибудь появиться. А в возможность прохождения через него (безо всякого вреда!) — астронавтов — и подавно. Он сам в этом признаётся в своей книге: «…Если они тоннели и могут существовать, то я очень сомневаюсь, что они могут возникнуть в астрофизической Вселенной естественным образом…».
…Вот и верь после этого научно-фантастическим фильмам!

Запись опубликована в рубрике Космос, Наука с метками , , , , , . Добавьте в закладки постоянную ссылку.

1 комментарий: Астронавтов убьют «кротовые норы»?

  1. Берримор говорит:

    >>…Вот и верь после этого научно-фантастическим фильмам!

    А что, разве прошла команда верить?:)))

Добавить комментарий для Берримор Отменить ответ

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

*

code

*