Пірніть у гравітаційний колодязь з одного боку червоточини і миттєво опинитеся з іншого боку. За мільйони чи мільярди світлових років. І хоча червоточини теоретично цілком можливо створити, на практиці, з того, що ми знаємо на поточний момент, Це практично неможливо.
Перша велика проблема полягає в тому, що червоточини непрохідні відповідно до загальної теорії відносності. Вдумайтеся: фізика, яка передбачає ці речі, не дозволяє використовувати їх як метод транспортування. Це серйозний аргумент проти них.
Друге, навіть якщо червоточини можна створити, вони будуть абсолютно нестабільні і колапсують відразу після утворення. Якщо ви спробуєте пройти в один кінець, ви можете запросто потрапити в чорну дірку.
По-третє, навіть якщо вони будуть прохідні та стабільні, спроба якогось матеріалу пройти через них – навіть фотонів світла – може призвести до колапсу.
Втім, є проблиск надії, оскільки фізики до кінця не з'ясували. Це означає, що Всесвіт сам по собі може приховувати факти про червоточини, яких ми поки що не розуміємо. Існує можливість, що вони з'явилися природним чином як частина Великого Вибуху, коли простір-час усього Всесвіту був заплутаний у сингулярність.
Астрономи пропонували шукати червоточини в космосі, спостерігаючи за тим, як їхня гравітація спотворює світло зірок за ними. Але поки що нічого не знайшли.
Існує також можливість, що червоточини з'являються природним чином, подібно до віртуальних частинок, які, як ми знаємо, існують. Тільки будуть надзвичайно малими, у планківських масштабах. Вам знадобиться невеликий космічний апарат.
Один із найцікавіших наслідків червоточин у тому, що їх можна використовувати для подорожей у часі. Ось як це працює. По-перше, створіть червоточину в лабораторії. Потім візьміть один кінець червоточини, помістіть на космічний апарат і летить зі швидкістю, близькою до світлової, так, щоб спрацював ефект уповільнення часу. Для людей на космічному корабліпройде лише кілька років, тоді як на Землі пройдуть сотні або навіть тисячі років. Якщо вам вдасться підтримувати червоточину стабільною, відкритою і прохідною, мандрувати через неї було б дуже цікаво.
Якщо ви пройдете в одному напрямку, ви не тільки подолаєте відстань між червоточинами, а й переміститеся з одного часу до іншого. Причому це працюватиме в обох напрямках, туди і назад. Деякі фізики на кшталт Леонарда Саскінда вважають, що це не спрацює, бо порушує два фундаментальні принципи фізики: збереження локальної енергії та принцип невизначеності енергії-часу.
На жаль, здається, що червоточини повинні залишатися в галузі наукової фантастики в найближчому майбутньому і, можливо, назавжди. Навіть якщо з'явиться можливість створити червоточину, її доведеться підтримувати стабільною та відкритою, а також з'ясувати, як не дати матерії в ній колапсувати. Втім, якщо ми колись здійснимо цей подвиг, питання з подорожами у космосі буде вирішено.
Кротова нора або червоточина в теорії є перетином часу і простору, яке істотно скорочує час далеких подорожей по всьому всесвіту. Поняття «Кротова нора» народилася завдяки загальній теорії відносності. Червоточини поки що не вивчені і несуть у собі колосальну небезпеку у вигляді раптових контактів з невивченими матеріями, високою радіацією та іншими невідомими колапсами.
Теорія кротових нор
У 1935 році фізики і Натан Розен відкрили теорію загальної відносності, в якій припустили існування «мостів» через простір і час. Ці шляхи отримали назву «мости Ейнштейна-Розена» або кротові нори. Ці мости з'єднують дві різні точки у часі та просторі, теоретично створюючи шлях, що скорочує час у дорозі та відстань подорожі.
Теоретично містить два отвори, які потім з'єднуються. Початки цих отворів, швидше за все, є кулястим. Потім, вони переходять у пряму ділянку, хоча, можливо, може утворити коло, забезпечуючи мандрівникові довший шлях, ніж традиційний спосіб.
Теорія загальної відносності Ейнштейна математично передбачає існування кротових нір, але на сьогоднішній день жодна з них не була виявлена астрофізиками. Єдине, що дає припущення про наявність КН - негативна маса, яка може бути виявлена завдяки тому, як гравітація впливає на світло, що проходить повз.
Деякі із тверджень загальної теорії відносності допускають існування кротових нір, частина яких складається з чорних дірок. Щоправда, за своєю природою чорна діра, яка виникає під час вибуху зірки, що вмирає, сама по собі не може створити червоточину.
Наукова фантастика рясніє розповідями про подорожі через червоточини. Але фактична реальність такої подорожі поки не є реальною.
Перша проблема полягає у розмірах кротових нір. Звичайні червоточини, за прогнозами вчених, мають розмір 10-33 сантиметри. Однак, у міру розширення Всесвіту, цілком можливо, деякі з них могли б розтягтися до великих розмірів.
Інша проблема для мандрівників походить із невивченої стабільності кротової нори. Дослідження Ейнштейна-Розена були просто марними для практичних подорожей. Але пізніші дослідження показали, що червоточина, що містить «екзотичну матерію» може залишатися відкритою для досліджень і незмінною протягом тривалих періодів часу.
Екзотична матерія, яка відрізняється від темної матерією або антиречовини, містить негативну щільність енергії, а також негативний тиск.
Якщо КН (кротова нора) містить достатню кількість екзотичної матерії, будь вона природного походження або штучно розробленим матеріалом - вона теоретично може бути використана як спосіб пересилання інформації або мандрівників через простір.
Кротові нори можуть лише з'єднувати два окремих району всесвіту, але як і вони можуть поєднати дві різні галактики. Цікаво, що деякі вчені припускають, що якщо один вхід до КН переміщатиметься в певному вивченому порядку, то це може дозволити здійснити подорожі. Незважаючи на це, британський астрофізик і космолог Стівен Хокінг стверджує, що використання КН для подорожей поки неможливо.
"Кротова нора насправді не дасть Вам можливість, щоб подорожувати назад у часі" написав співробітник НАСА Ерік Крістіан.
Як стверджують вчені, космос є певним осередком всіляких тунелів, які ведуть інші світи і навіть у інший простір. І, швидше за все, з'явилися вони разом із народженням нашого Всесвіту.
Називають ці тунелі кротовими норами. Але їхня природа, звичайно ж, відрізняється від тієї, яка спостерігається у чорних дірок. З небесних дірок повернення немає. Вважається, що, потрапивши в чорну дірку, пропадеш навіки. А от опинившись в «кротовій норі» можна не тільки благополучно повернутися, а навіть потрапити в минуле або майбутнє.
Однією з найголовніших своїх завдань – вивчення кротових нір – вважає і сучасна наука астрономія. На початку вивчення їх вважали чимось нереальним, фантастичним, але виявилося, що вони насправді існують. За своєю природою вони складаються з тієї самої «темної енергії», якою наповнені 2/3 всіх існуючих Всесвітів. Це вакуум, який має негативний тиск. Найбільше таких місць знаходиться ближче до центральної частини галактик.
А що буде, якщо створити потужний телескоп і зазирнути прямо всередину кротової нори? Можливо, ми зможемо помітити відблиски майбутнього чи минулого?
Цікаво, що у чорних дірок неймовірно виражена гравітація, у її полі навіть відбувається викривлення світлового променя. Ще на початку минулого століття австрійський фізик на ім'я Фламм висловив гіпотезу, що просторова геометрія існує і вона подібна до нори, що з'єднує між собою світи! А потім та інші вчені з'ясували, що в результаті створюється просторова структура схожа на міст, який здатний поєднувати два різні всесвіти. Ось їх і почали називати кротовими норами.
Силові електричні лінії входять у цю нору з одного боку, а виходять із іншого, тобто. практично ніде не закінчуючись і не починаючись. Сьогодні вчені працюють над тим, щоб виявити входи в кротові нори. Щоб розглянути всі ці «об'єкти» поблизу потрібно спорудити суперпотужні телескопічні системи. Найближчими роками такі системи будуть запущені і тоді дослідники зможуть розглянути недоступні раніше об'єкти.
Всі ці програми розраховані не тільки на вивчення кротових або чорних дірок, але і для інших корисних місій. Останні відкриття квантової гравітації доводять, що через ці «просторові» дірки гіпотетично можливо переміщаються у просторі, а й у часі.
На навколоземній орбіті знаходиться екзотичний об'єкт "внутрішньомірова кротова нора". Одна з горловин кротової нори знаходиться поряд із Землею. Горловина або зоб кротової нори закріплений у топографії гравітаційного поля - не наближається до нашої планети і віддаляється від неї, крім того, обертається разом із Землею. Виглядає горловина як зав'язані світові лінії, подібно до "кінця ковбаси, перев'язаної джгутом". Люмінескує. Перебуваючи за кілька десятків метрів і далі, горловина має радіальні розміри близько десяти метрів. Але з кожним наближенням до входу в горловину кротової нори розміри горловини нелінійно збільшуються. Нарешті, поруч із дверима горловини, обернувшись назад, ні побачиш ні зірок, ні яскравого сонця, ні блакитної планети Земля. Одна темрява. Це говорить про порушення лінійності простору та часу перед входом у кротову нору.
Цікаво відзначити, що ще 1898 року доктор Георг Вальтемас із Гамбурга оголосив про відкриття кількох додаткових супутників Землі, Ліліт чи Чорні Місяця. Супутник виявити не вдалося, але, за вказівками Вальтемаса, астролог Сефаріал розрахував «ефемериди» цього об'єкта. Він стверджував, що об'єкт настільки чорний, що його неможливо побачити, крім часу протистояння або перетину об'єктом сонячного диска. Сефаріал також стверджував, що Чорний Місяць має таку ж масу, як і звичайний (що неможливо, оскільки обурення руху Землі при цьому неважко було б виявити). Інакше кажучи, спосіб виявлення кротової нори поблизу Землі, з допомогою сучасних засобів астрономії, прийнятний.
У люмінесценції горловини кротової нори особливо виділяється світіння з боку чотирьох малих об'єктів, що нагадують короткі волоски і входять у топографію гравітації, які за призначенням можна назвати важелями управління кротової нори. Спроба фізично впливати на волоски, як, наприклад, рукою посунути важіль коробки зчеплення машини, в дослідженнях не має результату. Для відкриття кротової нори використовуються психокінічні здібності організму людини, які, на відміну від фізичної дії руки, дозволяють впливати на об'єкти топографії простору-часу. Кожна волосинка пов'язана зі струною, яка тягнеться всередині кротової нори до іншого кінця горловини. Впливаючи на волосок, струни народжують ефірну вібрацію всередині кротової нори, і при звуковій комбінації "Ааумм", "Ааум", "Ааум" та "Аллаа" горловина відкривається.
Це резонансна частота, яка відповідає звуковому коду Метагалактики. Увійшовши всередину кротової нори, можна побачити, що чотири струни закріплені на стінці тунелю; діаметр має розмір близько 20 метрів (найімовірніше в тунелі кротової нори просторово-часові розміри нелінійні і неоднорідні; тому певна довжина не має підстави); матерія стін тунелю нагадує розпечену магму, його речовина має фантастичні властивості. Для відкриття горловини кротової нори та входу у світобудову з іншого кінця є кілька способів. Головний із них природний і пов'язаний 
зі структурою входу струн у джгут топографії просторово-часових ліній горловини кротової нори. Це короткі важелі, при налаштуванні яких звуковий тон "жжаумм", відкривається кротова нора.
Жаум - це світ титанів. Розумні створення цього буття в мільярди разів більше і сягають відстані по порядку величини, як від Сонця до Землі. Спостерігаючи за навколишніми явищами, людина відкриває, що вона за розміром порівняти з нанооб'єктами цього світу, як атоми, молекули, віруси. Тільки ви відрізняєтеся від них дуже розумною формою існування. Проте спостереження будуть недовгими. Вас знайде розумне створення цього світу (той титан) і під загрозою вашого знищення вимагатиме пояснення ваших дій. Проблема полягає в несанкціонованому проникненні однієї форми ефірної вібрації в іншу, в даному випадку коливань "ааумм" у "жжаумм". Справа в тому, що ефірні вагання визначає світові константи. Будь-яка зміна ефірного коливання світобудови призводить до його фізичної дестабілізації. При цьому змінюється і психокосмос, причому цей фактор має серйозніші наслідки, ніж фізичний.
Наш Всесвіт. В одному з шупалець знаходиться наша Галактика, яка включає 100 млрд зірок і нашу планету Земля. Кожне шупальце Всесвіту має власний набір світових констант. Тонкі нитки позначають кротові нори.
Використання природних кротових нір для освоєння космічних просторів дуже привабливе. Це не тільки можливість відвідування найближчого світобудови та отримання найдивовижніших знань, а також багатств для життєдіяльності цивілізації. Це ще й така можливість. Перебуваючи в каналі кротової нори, всередині тунелю, що зв'язує два світобудови, існує реальна можливість радіального виходу з тунелю, при цьому можна опинитися у зовнішньому середовищі поза Всесвітом або материнською матерією Предтечі. Тут інші закони форм існування та руху матерії. Одне полягає в миттєвих швидкостях переміщення проти світловими. Це на кшталт того, як у тваринному організмі кисень, окислювач, переноситься з деякою постійною швидкістю, значення якого не більше сантиметра за одну секунду. А у зовнішньому середовищі молекула кисню вільна і має швидкості сотні та тисячі метрів за секунду (на 4-5 порядків вище). Дослідники можуть неймовірно швидко опинитися в будь-якій точці поверхні простору-часу Всесвіту. Далі пройти через "шкіру" Всесвіту і опинитися в якомусь із її світобудов. Причому з використанням тих же кротових нір можна глибоко проникати всередину світобудов Всесвіту, минаючи її межу. Іншими словами, кротові нори – це просторово-часові тунелі, знання яких дозволяє значно скоротити час польоту до будь-якої точки Всесвіту. При цьому виходячи з тіла Всесвіту використовують надсвітлові швидкості материнської форми матерії, і потім знову входять в тіло Всесвіту.
У будь-якому разі, існування кротових нір передбачає надзвичайно активне використання їх космічними цивілізаціями. Використання може бути невмілим і призводити до місцевого порушення світового фону ефіру. А може бути свідомо спрямованим на зміну набору світових констант. Справа в тому, що одна з властивостей кротових нір - це резонансний відгук не тільки на ефірний код справжньої світової вібрації, але також і на набір кодів, що відповідає минулим епохам. (Світобудови за час існування Всесвіту пробігли якийсь набір епох, яким суворо відповідав певний набір світових констант і, відповідно, певний ефірний код). При такому доступі з тунелю кротової нори поширюється інша ефірна вібрації, спочатку вона поширюється на місцеву планетну систему, далі зоряне, потім галактичне середовище, змінюючи саму суть світобудови: розриваючи реальні форми взаємодії матерії та замінюючи їх на інші. Все буття цієї епохи, як трикотажна тканина, рветься в ефірній кататонії.
Чорний Місяць – в астрології абстрактна геометрична точка місячної орбіти (її апогей), також її називають Ліліт на ім'я міфічної першої дружини Адама; у найдавнішій культурі, шумерській, сльози Ліліт дарують життя, але її поцілунки приносять смерть... У сучасній культурі - вплив Чорного Місяця означає прояви зла, впливає на підсвідомість людини, посилюючи найнеприємніші і приховані потяги.
Чому деякими представниками вищого розуму виробляється такий вид діяльності, пов'язаний із руйнуванням основ одного буття та заміною іншим? Відповідь це питання пов'язані з іншою темою дослідження: із існуванням як вселенських форм свідомості, а й тих, які були породжені поза Всесвіту. Остання ж (Всесвіт), подібно до маленького живого організму, що знаходиться у водах безмежного океану, ім'я якому Предтечі.
Досі функції охорони кротової нори поблизу Землі виконували найближчі цивілізації, які оточували землян. Проте, людство виросло у психофізичних умовах із значним коливанням значень світових констант. Воно набуло внутрішнього духовного, фізичного та душевного імунітету на зміну коливань світового ефірного поля. З цієї причини, у полі функціонування земного просторово-часового тунелю земний універсумус найвищою мірою пристосований до несподіваних ситуацій - від випадкових, несанкціонованих, аварійних, пов'язаних із проникненням чужорідних форм життя та зміною світового ефірного поля. Саме тому майбутній світопорядок пов'язаний з тим, що земна цивілізація виконуватиме роль атланта неба, вона даватиме санкції або відхилятиме прохання на використання кротової нори поблизу планети Земля космічними цивілізаціями. Земна цивілізація - це ніби клітина фагоцита в тілі Всесвіту, що пропускає клітини власного організму і знищує чужорідні. Безперечно, через земну цивілізацію потече неймовірно висока строкатість представників світових цивілізацій. У кожного з них будуть цілі та завдання. І людству доведеться глибоко розумітися на вимогах неземлян. Важливим кроком для землян буде вступ у союз космічних цивілізацій, контакти з інопланетним розумом та прийняття кодексу поведінки космічної цивілізації.
Сучасна наука про кротові нори.
Кротова нора, також «кротовина» чи «червоточина» (останнє є дослівним перекладом англ. wormhole) - гіпотетична топологічна особливість простору-часу, що у кожний момент часу «тунель» у просторі. Область поблизу найвужчої ділянки кротовини називається горловиною.
Кротові нори поділяються на «внутрішньосвітові» (англ. intra-universe) і «міжсвітові» (англ. inter-universe), залежно від того, чи можна з'єднати її входи кривою, яка не перетинає горловину (на малюнку зображено внутрішньосвітову кротову нору).
Розрізняють також прохідні (англ. traversable) та непрохідні кротовини. До останніх відносяться тунелі, які колапсують занадто швидко для того, щоб спостерігач або сигнал (мають швидкість не вище світловий) встигли дістатися від одного входу до іншого. Класичний приклад непрохідної кротовини – простір Шварцшильда, а прохідної – кротовини Морріса-Торна.
Схематичне зображення «внутрішньовій» кротової нори для двовимірного простору
Загальна теорія відносності (ВТО) не спростовує існування таких тунелів (хоч і не підтверджує). Для існування прохідної кротової нори необхідно, щоб вона була заповнена екзотичною матерією, що створює сильне гравітаційне відштовхування та перешкоджає схлопування нори. Рішення типу кротових нір з'являються у різних випадках квантової гравітації, хоча до вивчення питання ще дуже далеко.
Прохідна внутрішньосвітова кротова нора дає гіпотетичну можливість подорожей у часі, якщо, наприклад, одне із її входів рухається щодо іншого, або якщо він перебуває у сильному гравітаційному полі, де протягом часу уповільнюється.
Додаткові матеріали про гіпотетичні об'єкти та астрономічні дослідження поблизу орбіти Землі:
У 1846 році Фредерік Петі (Frederic Petit) директор Тулузької заявив, що відкрито другий супутник Землі. Його помітили два спостерігачі в Тулузі [Лебон (Lebon) і Дассієр (Dassier)] та третій - Ларів'єр (Lariviere) в Артенаку (Artenac) рано ввечері 21 березня 1846 року. Згідно з розрахунками Петі, його орбіта була еліптичною з періодом 2 години 44 хвилини 59 секунд, з апогеєм на відстані 3570 км над поверхнею Землі, а перигеєм лише на 11.4 км! Ле Веррі (Le Verrier), який також був присутній на доповіді, заперечив, що необхідно брати до уваги опір повітря, що ніхто в ті часи ще не робив. Петі постійно переслідувала ідея про другий супутник Землі і 15 роками пізніше він оголосив, що він зробив розрахунки руху маленького супутника Землі, який є причиною деяких (непояснених тоді) особливостей у русі нашого основного Місяця. Астрономи зазвичай ігнорують подібні заяви і ця ідея була б забута, якби молодий французький письменник Жуль Верн не прочитав резюме. У романі Ж.Верна "З гармати на Місяць", фігурує використовує маленький об'єкт, що наближається близько до капсули для подорожей космічним простором, через що вона облетіла навколо Місяця, а не врізалася в неї: "Це", сказав Барбікен, "простий , Але величезний метеорит, утримуваний як супутник тяжінням Землі.
"Це можливо?", Вигукнув Мішель Ардан, "Земля має два супутники?"
"Так, мій друже, вона має два супутники, хоча зазвичай вважається, що вона має тільки один. Але цей другий супутник настільки малий і його швидкість настільки велика, що жителі Землі не можуть його бачити. Всі були вражені, коли французький астроном, мсьє Петі, зміг виявити існування другого супутника і порахувати його орбіту. Відповідно до нього, повний оберт навколо Землі займає три години і двадцять хвилин.
"А всі астрономи припускають існування цього супутника?", Запитав Ніколь
"Ні", відповів Барбікен, "але якби вони, як ми, його зустріли, то вони б більше не сумнівалися. . . . Але це дає нам можливість визначити наше становище у просторі. . . відстань до нього відома і ми були, отже, на відстані 7480 км над поверхнею Земної кулі, коли зустріли супутник. Жюля Верна читали мільйони людей, але до 1942 року ніхто не помітив протиріч у цьому тексті:
1. Супутник на висоті 7480 км над поверхнею Землі повинен мати період обігу 4:48, а не 3:20 хвилин.
2. Оскільки він був видно через вікно, через яке було видно і Місяць і оскільки обидва вони наближалися, він мав би бути ретроградний рух. Це важливе зауваження, про яке Жюль Верн не згадує.
3. У будь-якому випадку супутник повинен бути у затемненні (Землею) і тому не бачимо. Металевий снаряд повинен був у тіні Землі ще деякий час.
Лікар Р.С.Річардсон (R.S.Richardson) з обсерваторії Маунт Вілсон спробував у 1952 році чисельно оцінити ексцентричність орбіти цього супутника: висота перигею вийшла рівною 5010 км, а апогею - 7480 км над поверхнею Землі,1.
Тим не менш, Жуль Верновський другий супутник Петі (по-французьки Petit - маленький) відомий у всьому світі. Астрономи-аматори дійшли висновку, що це була хороша можливість досягти слави - хто-небудь відкрив цей другий супутник міг би вписати своє ім'я в наукові хроніки.
Жодна з великих обсерваторій не займалася будь-коли проблемою другого супутника Землі або якщо займалися, то тримали це таємно. Німецькі астрономи-аматори переслідувалися за те, що вони назвали Kleinchen ("little bit", "трошки") - звичайно вони ніколи не знаходили Kleinchen.
В.Х.Пікерінг (WH Pickering) звернув свою увагу на теорію об'єкта: якщо супутник обертався на висоті 320 км над поверхнею і якщо його діаметр 0.3 метра то при тій же відбивній здатності, що й у Місяця, він повинен був бути видно на 3 -дюймовий телескоп. Триметровий супутник має бути бачимо неозброєним оком як об'єкт 5-ї зіркової величини. Хоча Пікерінг не шукав об'єкт Петі, він продовжував дослідження, пов'язані з другим супутником - супутником нашого Місяця (його робота в журналі "Популярна Астрономія" за 1903 називалася "Про фотографічний пошук супутника Місяця"). Результати були негативними і Пікерінг зробив висновок, що будь-який супутник нашого Місяця повинен бути за розміром менше 3 метрів.
Стаття Пікерінга про можливість існування крихітного другого супутника Землі, "Метеоритний супутник", представлена в журналі "Популярна Астрономія" в 1922 році, стала причиною іншого короткого сплеску активності серед астрономів-аматорів. Прозвучала віртуальна заклик: "3-5-дюймовий телескоп із слабким окуляром був би чудовим засобом знайти супутник. Це шанс прославитися для астронома-аматора". Але знову, всі пошуки виявилися безплідними.
Початкова ідея була в тому, що гравітаційне поле другого супутника має пояснити незрозуміле незначне відхилення від руху нашого великого Місяця. Це означало, що об'єкт повинен бути, принаймні, кілька миль завбільшки - але якби такий великий другий супутник справді існував, він мав бути видно ще Вавилонянами. Навіть якщо він був надто маленьким, щоб бути видимим як диск, його відносна близькість до Землі повинна була зробити рух супутника швидшим і, отже, помітнішим (як у наш час помітні штучні супутники або літаки). З іншого боку, ніхто особливо не цікавився "супутничками", які надто малі, щоб бути помітними.
Було ще одне припущення про додатковий природний супутник Землі. В 1898 доктор Георг Вальтемас (Georg Waltemath) з Гамбурга заявив, що відкрив не просто другий місяць, а цілу систему крихітних супутників. Вальтемас представив орбітальні елементи одного з цих супутників: відстань від Землі 1.03 мільйон км, діаметр 700 км, орбітальний період 119 днів, синодичний період 177 днів. "Іноді", каже Вальтемас, "він світить уночі як Сонце". Він вважав, що саме цей супутник бачив Л.Грілі (Lieut Greely) у Гренландії 24 жовтня 1881, через десять днів після того, як Сонце зайшло і настала полярна ніч. Особливий інтерес публіки викликало передбачення, що цей супутник пройде диском Сонця 2-го, 3-го або 4-го лютого 1898 року. 4 лютого 12 людей з пошти з Гріфсвальда (Greifswald) (директор пошти пан Цигель, члени його сім'ї та поштові службовці) спостерігали Сонце неозброєним оком, без будь-якого зашиті від сліпучого блиску. Легко уявити всю безглуздість подібної ситуації: важливий пруссак, цивільний службовець, вказуючи в небо через вікно свого офісу, читав уголос своїм підлеглим передбачення Вальтемаса. Коли ці свідки давали інтерв'ю, вони сказали, що темний об'єкт діаметром в одну п'яту діаметра Сонця перетинав його диск з 1:10 до 2:10 за Берлінським часом. Незабаром було доведено помилковість цього спостереження, оскільки протягом цієї години Сонце було ретельно досліджено двома досвідченими астрономами В.Вінклером (W.Winkler) з Єни та бароном Іво фон Бенком (Ivo von Benko) з Пола, Австрія. Вони обидва доповіли, що на сонячному диску були лише звичайні сонячні плями. Але невдача цих і наступних пророцтв не збентежила Вальтемаса і він продовжував робити прогнози та вимагати їх перевірки. Астрономи тих років сильно дратувалися, коли їм знову і знову ставили улюблене питання допитливої публіки: "А, до речі, що там щодо нового місяця?" Але за цю ідею вхопилися астрологи - в 1918 астролог Сефаріал (Sepharial) назвав цей місяць Ліліт. Він казав, що вона досить чорна, щоб залишатися невидимою весь час і може бути виявлена лише при протистоянні або коли вона перетинає сонячний диск. Сефаріал розрахував ефемеріди Ліліт, ґрунтуючись на оголошених Вальтемас спостереженнях. Він стверджував також, що Ліліт має приблизно таку ж масу, як і Місяць, очевидно, щасливо не підозрюючи, що навіть невидимий супутник такої маси повинен викликати обурення руху Землі. І навіть у наші дні "темний місяць" Ліліт використовується деякими астрологами у їхніх гороскопах.
Іноді від спостерігачів з'являються повідомлення про інші "додаткові місяці". Так німецький астрономічний журнал "Die Sterne" ("Зірка") повідомив про спостереження німецьким астрономом-аматором В.Спіллом (W.Spill) другого супутника, який перетинав диск Місяця 24 травня 1926 року.
Приблизно в 1950 році, коли, всерйоз почали обговорювати запуски штучних супутників, їх представляли у вигляді верхньої частини багатоступінчастої ракети, в якій не буде навіть радіопередавача і за якою стежитимуть за допомогою радара із Землі. У такому разі група маленьких близьких природних супутників Землі мала стати перешкодою, що відбиває промені радарів при відстеженні штучних супутників. Метод пошуку таких природних супутників розробили Клайдом Томбо (Clyde Tombaugh). Спочатку обчислюється рух супутника на висоті близько 5000 км. Потім платформа з фотокамерами налаштовується так, щоб сканувати небо з такою швидкістю. Зірки, планети та інші об'єкти на фотографіях знятих цією камерою малюватимуть лінії, і тільки супутники, що летять на правильній висоті, виглядатимуть точками. Якщо супутник рухається на дещо іншій висоті, він буде зображений короткою межею.
Спостереження розпочалися 1953 року в обсерваторії ім. Ловелла і фактично "проникли" на незвідані наукові території: за винятком німців, які шукали "Кляйнчен" (Kleinchen), ніхто раніше не приділяв стільки уваги космічному простору між Землею та Місяцем! До 1954 року щотижневі журнали і щоденні газети з високою репутацією заявляли, що пошуки почали давати свої перші результати: один маленький природний супутник знайдено на висоті 700 км, інший на висоті 1000 км. Навіть наводилася відповідь одного з основних розробників цієї програми на запитання: "Чи впевнений він, що вони є природними?". Ніхто точно не знає, звідки бралися ці повідомлення, адже пошуки були повністю негативними. Коли були запущені перші штучні супутники у 1957 та 1958 роках, ці камери швидко виявили їх (замість природних).
Хоча це звучить досить дивно, але негативний результат цього пошуку не означає, що Земля має лише один природний супутник. У неї може з'явитись дуже близький супутник на короткий час. Астероїди, що проходять поруч із Землею метеороїди і проходять через верхні шари атмосфери, можуть зменшити свою швидкість настільки сильно, щоб перетворитися на супутник, що обертається навколо Землі. Але так як він буде перетинати верхні шари атмосфери при кожному проходженні перигею, то проіснувати довго він не зможе (можливо тільки один або два обороти, в найуспішнішому випадку - сто [це близько 150 годин]). Є деякі припущення, що подібні "ефемерні супутники" якраз і бачили. Цілком можливо, що спостерігачі Петі бачили їх. (також дивись)
На додаток до супутників-ефемерів є ще дві цікаві можливості. Одна з них - що Місяць має свій власний супутник. Але, всупереч посиленим пошукам, нічого виявлено не було (Додамо, що як тепер відомо, гравітаційне поле Місяця дуже "нерівне" або неоднорідне. Цього достатньо для того, щоб обертання місячних супутників було нестійким - тому місячні супутники падають на Місяць після дуже короткого проміжку часу, через кілька років чи десятиліть). Інше припущення у тому, що можуть бути Троянські супутники, тобто. додаткові супутники на тій же орбіті, що і Місяць, що обертається на 60 градусів попереду та/або позаду неї.
Про існування таких "Троянських супутників" уперше повідомив польський астроном Кордилевський (Kordylewski) із Краківської обсерваторії. Він почав свої пошуки в 1951 візуально на хорошому телескопі. Він розраховував виявити досить велике тіло на місячній орбіті на відстані 60 градусів від Місяця. Результати пошуків були негативними, але в 1956 році його співвітчизник і колега Вилковський (Wilkowski) припустив, що там може знаходитися безліч крихітних тіл занадто маленьких, щоб бути видними окремо, але досить великих, щоб виглядати хмарою пилу. У разі їх було б спостерігати без телескопа, тобто. неозброєним оком! Використання телескопа "збільшить їх до не існування". Лікар Кордилевський погодився спробувати. Потрібна була темна ніч з ясним небом і Місяцем, що знаходиться під горизонтом.
У жовтні 1956 року, Кордилевський вперше побачив об'єкт, що чітко світився, в одній з двох очікуваних позицій. Він не був маленьким, простягаючись приблизно на 2 градуси (тобто майже в 4 рази більше, ніж сам Місяць), і був дуже тьмяним, в половину яскравості горезвісно відомого труднощами спостережень проти сяйва (Gegenschein; проти сяйво - яскрава точка в зодіакальному світлі в напрямку протилежному Сонцю). У березні та квітні 1961 року Кордилевський досяг успіху у фотографуванні двох хмар біля очікуваних положень. Здавалося, вони змінюються в розмірах, але це могло бути зміненим у освітленні. Ж.Роач (J.Roach) виявив ці хмари супутничків у 1975 році за допомогою OSO (Orbiting Solar Observatory – Орбітальної Сонячної Обсерваторії). У 1990 році вони були сфотографовані знову, цього разу польським астрономом Вініарські (Winiarski), який виявив, що вони складають об'єкт діаметром у кілька градусів, "відхилилися" на 10 градусів від "троянської" точки і що вони були червонішими, ніж зодіакальний світло.
Так пошуки другого супутника Землі завдовжки, мабуть, прийшли до успіху, після всіх зусиль. Навіть незважаючи на те, що цей "другий супутник" виявився повністю несхожим на те, що будь-хто колись припускав. Вони дуже важкі виявлення і відрізняються від зодіакального світла, зокрема від протисяйдя.
Але люди все ще припускають існування додаткового супутника Землі. Між 1966 і 1969 роками Джон Баргбі (John Bargby), американський вчений, заявив, що спостерігав принаймні 10 маленьких природних супутників Землі, які видно тільки в телескоп. Баргбі знайшов еліптичні орбіти для всіх цих об'єктів: ексцентриситет 0.498, велика піввісь – 14065 км, з перигеєм та апогеєм на висотах 680 та 14700 км відповідно. Баргбі вважав їх частинами великого тіла, що зруйнувалося у грудні 1955 року. Він доводив існування більшості своїх передбачуваних супутників обуреннями, що вони викликають у рухах штучних супутників. Баргбі використав дані про штучні супутники Goddard Satellite Situation Report, не підозрюючи, що величини в цих публікаціях є приблизними, а іноді можуть містити велику помилку і тому не можуть бути використані для точних наукових розрахунків та аналізу. Крім того, як випливає зі власних спостережень Баргбі, можна зробити висновок, що хоча в перигеї ці супутники повинні бути об'єктами першої зіркової величини і повинні бути ясно видно неозброєним оком, ніхто їх такими не бачив.
У 1997 році Поль Вігерт (Paul Wiegert) та ін. відкрили, що астероїд 3753 має дуже дивну орбіту і може бути розцінений як супутник Землі, хоча, звичайно, безпосередньо навколо Землі він не обертається.
Уривок із книги російського вченого Миколи Левашова "Неоднорідний Всесвіт".
2.3. Система матричних просторів
Еволюція цього процесу призводить до послідовного утворення вздовж загальної осі систем метавсесвіту. Кількість матерій, що утворюють їх, при цьому поступово вироджується до двох. На кінцях цього «променя» утворюються зони, де вже жодна матерія даного типу не може злитися з іншою або іншими, утворити метавсесвіт. У цих зонах виникає «продавлювання» нашого матричного простору та виникають зони змикання з іншим матричним простором. При цьому, можливо ще два варіанти змикання матричних просторів. У першому випадку, змикання відбувається з матричним простором з великим коефіцієнтом квантування мірності простору і через дану зону змикання можуть притікати і розщеплюватися матерії іншого матричного простору і виникне синтез матерій нашого типу. У другому випадку, змикання відбувається з матричним простором з меншим коефіцієнтом квантування мірності простору – через дану зону змикання, матерії нашого матричного простору почнуть перетікати та розщеплюватись в іншому матричному просторі. В одному випадку виникає аналог зірки супермасштабів, в іншому – аналог «чорної дірки» аналогічних габаритів.
Ця відмінність варіантів змикання матричних просторів дуже важлива для розуміння виникнення двох типів суперпросторів шостого порядку - шестилучевика і антишестілучевіка. Принципова відмінність яких полягає лише у напрямі перетікання матерій. В одному випадку, матерії з іншого матричного простору притікають через центральну зону змикання матричних просторів і випливають із нашого матричного простору через зони на кінцях променів. У антишестилучевике матерії перетікають у протилежному напрямку. Матерії з нашого матричного простору випливають через центральну зону, а матерії з іншого матричного простору втікають через променеві зони змикання. Що ж до шестипроменеві, то він утворюється змиканням шести аналогічних «променів» в одній центральній зоні. При цьому навколо центру виникають зони викривлення мірності матричного простору, в яких утворюються метавсесвіти з чотирнадцяти форм матерій, які, у свою чергу, замикаються і утворюють замкнуту систему метавсесвітів, яка об'єднує шість променів в одну загальну систему - шестилучевик (Рис. 2.3.11) ).
Причому кількість «променів» визначається тим, що в нашому матричному просторі можуть злитися, при освіті максимально чотирнадцять форм матерій даного типу. При цьому, мірність об'єднання метавсесвітів, що виникло, дорівнює π (π = 3,14...). Ця сукупна мірність близька до трьох. Саме тому виникає шість «променів», саме тому говорять про три виміри тощо. Таким чином, у результаті послідовного формування просторових структур, утворюється балансова система розподілу матерій між нашим матричним простором та іншими. Після завершення формування Шестилучевика, стійкий стан якого можливий тільки при тотожності між масою матерій, що припливають і випливають з нього.
2.4. Природа зірок та «чорних дірок»
При цьому зони неоднорідностей можуть бути як з ΔL > 0, так і ΔL< 0, относительно нашей Вселенной. В случае, когда неоднородности мерности пространства меньше нуля ΔL < 0, происходит смыкание пространств-вселенных с мерностями L 7 и L 6 . При этом, вновь возникают условия для перетекания материй, только, на этот раз, вещество с мерностью L 7 перетекает в пространство с мерностью L 6 . Таким образом, пространство-вселенная с мерностью L 7 (наша Вселенная) теряет своё вещество. И именно так возникают загадочные «чёрные дыры»(Рис. 2.4.2) .
Ось таким чином, у зонах неоднорідностей мірності просторів-всесвітів, утворюються зірки та «чорні дірки». При цьому виникає перетікання речовини, матерій між різними просторами-всесвітами.
Існують також простори-всесвіти, що мають мірність L 7 але мають інший склад речовини. При стиковці, в зонах неоднорідностей просторів-всесвітів з однаковою мірністю, але різним якісним складом речовини, що утворює їх, виникає канал між цими просторами. При цьому відбувається перетікання речовин, як в один, так і в інший простір-всесвіт. Це – не зірка і не «чорна діра», а зона переходу з одного простору до іншого. Зони неоднорідності мірності простору, у яких відбуваються описані вище процеси, позначимо, як нуль-переходи. Причому, залежно від знака ΔL, можна говорити про такі типи цих переходів:
1) Позитивні нуль-переходи (зірки), через які речовина перетікає в даний простір-світ з іншого, з більшою мірністю (ΔL > 0) n + .
2) Негативні нуль-переходи, через які речовина з даного простору-всесвіту перетікає в інше, з меншою мірністю (ΔL< 0) n - .
3) Нейтральні нуль-переходи, коли потоки матерій рухаються в обох напрямках і тотожні один одному, а мірності просторів-всесвітів у зоні змикання практично не відрізняються: n 0 .
Якщо продовжити далі аналіз того, що відбувається, то побачимо, що кожен простір-всесвіт через зірки отримує матерію, а через «чорні дірки» - її втрачає. Для можливості стійкого існування цього простору, необхідний баланс між матерією, що приходить і йде, в даний простір-всесвіт. Повинен виконуватися закон збереження речовини за умови стійкості простору. Це можна відобразити у вигляді формули:
m (ij)k- Сукупна маса форм матерій, що протікають через нейтральний нуль-перехід.
Таким чином, між просторами-всесвітами з різною мірністю, через зони неоднорідності, відбувається циркуляція матерії між просторами, що утворюють цю систему (рис. 2.4.3).
Через зони неоднорідності мірності (нуль-переходи) можливий перехід з одного простору-всесвіту до іншого. При цьому відбувається трансформація речовини нашого простору-всесвіту в речовину того простору-всесвіту, куди здійснюється перекидання матерії. Отже, незміненою «наша» матерія потрапити в інші простори-всесвіт не може. Зонами, якими можливий такий перехід, є і «чорні дірки», у яких відбувається повний розпад речовини цього типу, і нейтральні нуль-переходи, якими відбувається балансовий обмін матерією.
Нейтральні нуль-переходи можуть бути стійкими або тимчасовими, що з'являються періодично або спонтанно. На Землі є цілий ряд областей, де періодично виникають нейтральні нуль-переходи. І якщо їх межі потрапляють кораблі, літаки, човни, люди, всі вони безслідно зникають. Такими зонами на Землі є Бермудський трикутник, райони в Гімалаях, Пермська зона та інші. Практично неможливо, у разі попадання в зону дії нуль-переходу, передбачити, в яку точку і який простір переміститься матерія. Не кажучи вже про те, що можливість повернення у вихідну точку майже дорівнює нулю. Звідси випливає, що нейтральні нуль-переходи не можна використовувати для цілеспрямованого переміщення у просторі.
21:11 09/11/20180 👁 3 736
Цей текст є третьою версією моєї книги про кротові нори і . Я постарався зробити її зрозумілою для максимально широкого кола читачів. Розуміння матеріалу не вимагає від читача спеціальної освіти, цілком достатньо буде найзагальніших уявлень із курсу середньої школита пізнавальної цікавості. Текст містить формул і містить складних понять. Для спрощення розуміння я намагався, де можна, використовувати ілюстрації, що пояснюють. Ця версія була доповнена новими розділами та ілюстраціями. Також у текст було внесено виправлення, пояснення та уточнення. Якщо якийсь із розділів книги здасться читачеві нудним чи незрозумілим, то при читанні його можна буде пропустити без особливої шкоди для розуміння.
Що прийнято називати "Кротової норою" в астрофізиці
Останніми роками у засобах масової інформації виникло багато повідомлень про відкриття вченими деяких гіпотетичних об'єктів, званих “кротовими норами”. Більше того, проскакують навіть безглузді повідомлення про спостереження таких об'єктів. Я навіть читав у жовтій пресі про практичне використання деяких “кротових нір”. На жаль, більшість цих повідомлень дуже далекі від істини, більше того, навіть поняття про такі "кротові нори" часто не має нічого спільного з тим, що прийнято називати "кротовими норами" в астрофізиці.
Все це спонукало мене до популярного (і водночас достовірного) викладу теорії "кротових нір" в астрофізиці. Але все по порядку.
Спочатку трохи історії:
Науково-обґрунтована теорія "кротових нір" зародилося в астрофізиці ще в 1935 разом з піонерською роботою Ейнштейна і Розена. Але у тій піонерській роботі "кротова нора" була названа авторами "мостом" між різними частинами Всесвіту (англійський термін "bridge"). Довгий час ця робота не викликала у астрофізиків великого інтересу.
Але у 90-ті роки минулого століття інтерес до таких об'єктів почав повертатися. Насамперед, повернення інтересу було пов'язане з відкриттям у космології, але чому і який тут зв'язок я розповім трохи пізніше.
Англомовним терміном, який з 90-х років прижився для "кротових нір" став "wormhole" (вормхол), але першими запропонували цей термін ще в 1957 році американські астрофізики Мізнер і Вілер (це той самий Вілер, який вважається "батьком" американської водневої) бомби). Російською мовою “wormhole” перекладається як “черв'ячна діра”. Такий термін не подобався багатьом російськомовним астрофізикам, і в 2004 році було прийнято рішення провести голосування з різних запропонованих термінів для таких об'єктів. Серед запропонованих термінів були такі як: “черв'ячна нора”, “вормхол”, “червоточина”, “міст”, “кротова нора”, “тунель” тощо. У голосуванні брали участь російськомовні астрофізики, які мають наукові публікації з цієї тематики (зокрема і я). В результаті цього голосування переміг термін "кротова нора" і далі я писатиму цей термін без лапок.
1.Так що ж прийнято називати кротовою норою?
В астрофізиці у кротових нір є чітке математичне визначення, але тут (через його складність) я не наводитиму його, а для непідготовленого читача я спробую дати визначення простими словами.
Можна дати різні визначення кротовим норам, але загальною для всіх визначень є властивість, згідно з якою кротова нора повинна поєднувати між собою дві невикривлені області простору. Місце з'єднання називається кротовою норою, яке центральний ділянку – горловиною кротової нори. Простір поблизу горловини кротової нори досить викривлений. Поняття "невикривлений" або "викривлене" тут потребують детального пояснення. Але я не зараз це пояснюватиму, а читача прошу потерпіти до наступного розділу, в якому я і поясню суть цих понять.
Кротова нора може поєднувати або два різні всесвіти, або один і той же всесвіт у різних частинах. В останньому випадку відстань через кротову нору (між входами до неї) може виявитися коротшою, ніж відстань між входами, виміряна зовні (хоча це зовсім і необов'язково).
Далі я називатиму словом "всесвіт" (з маленької літери) - частина простору-часу, який обмежений входами в кротові нори і в чорні дірки, а словом "Всесвіт" (з великої літери) я називатиму весь простір-час, нічим не обмежений.
Строго кажучи поняття часу та відстані у викривленому просторі-часі перестають бути абсолютними величинами, тобто. такими, якими ми підсвідомо завжди звикли їх рахувати. Але я надаю цим поняттям цілком фізичний сенс: йдеться про власний час, який вимірюється спостерігачем, який вільно рухається (без ракетних або будь-яких інших двигунів) майже зі світловою швидкістю (теоретики зазвичай називають його ультрарелятивістським спостерігачем).
Очевидно, що технічно створити такого спостерігача практично неможливо, але діючи в дусі Ейнштейна ми можемо уявити уявний експеримент, в якому спостерігач осідлав фотон (або іншу ультрарелятивістську частинку) і рухається на ньому по найкоротшій траєкторії (як барон Мюнхаузен на ядрі).
Тут варто нагадати, що фотон рухається найкоротшим шляхом визначення, такий шлях називається в загальній теорії відносності нульової геодезичною лінією. У звичайному невикривленому просторі дві точки можуть бути з'єднані лише однією нульовою геодезичною лінією. У разі кротової нори, що з'єднує входи в одному і тому ж всесвіті, таких шляхів для фотона може бути як мінімум два (і обидва найкоротші, але нерівні), причому один із цих шляхів проходить через кротову нору, а інший не проходить.
Ну от, ніби я дав спрощене визначення для кротової нори простими людськими словами (без використання математики). Правда варто обмовитися, що кротові нори, через які може проходити світло та інша матерія в обидві сторони називаються прохідними норами крота (далі я називатиму їх просто кротовими норами). Виходячи зі слова "прохідні" напрошується питання: а чи є непрохідні кротові нори? Так є. Це такі об'єкти, які зовні (на кожному з входів) є ніби чорною дірою, але всередині такої чорної діри немає сингулярності (сингулярністю у фізиці називають нескінченну щільність матерії, яка розриває і знищує будь-яку іншу матерію, що потрапляє до неї). При цьому властивість сингулярності є обов'язковою для звичайних чорних дірок. А сама чорна діра визначається наявністю у неї поверхні (сфери), з-під якої назовні не може вирватися навіть світло. Така поверхня називається горизонтом чорної дірки (або горизонтом подій).
Таким чином, матерія може потрапити всередину непрохідної кротової нори, але вийти з неї вже не може (дуже схоже на властивість чорної дірки). Більш того, можуть бути ще й напівпрохідні кротові нори, в яких матерія або світло може проходити по кротовій норі тільки в один бік, але не може проходити в інший.
2. Тунель із кривизни? Криви чого?
На перший погляд здається вельми привабливим створення тунелю кротової нори із кривого простору. Але замислившись починаєш приходити до абсурдних висновків.
Якщо ви знаходитесь у цьому тунелі, то які стіни можуть завадити вам вирватися з нього у поперечному напрямку?
І з чого ці самі стіни?
Невже порожній простір може завадити нам пройти ними?
Чи воно не порожнє?
Щоб зрозуміти це (я навіть не пропоную це уявити) розглянемо невикривлений гравітацією простір. Нехай читач вважає, що це звичайний простір, з яким він звик завжди мати справу і в якому він живе. Далі такий простір я називатиму плоским.
Рисунок 1. (оригінальний малюнок автора)
Схематичне зображення викривлення двовимірного простору. Цифрами позначені послідовні стадії переходу: від стадії невикривленого простору (1) до стадії двомірної кротової нори (7).
Візьмемо як початок деяку точку “O” у цьому просторі і проведемо навколо неї коло – див. фігуру №1 малюнку 1 . Нехай і ця точка, і це коло лежать на якійсь площині нашого плоского простору. Як усім нам чудово відомо з шкільного курсуматематики, відношення довжини цього кола до радіусу дорівнює величині 2π, де число π = 3,1415926535….. Більше того: відношення зміни довжини кола до відповідної зміни радіуса також буде дорівнює 2π (далі для стислості говоритимемо просто ВІДНОСИНА).
Тепер помістимо в нашу точку "O" деяке тіло з масою M. Якщо вірити теорії Ейнштейна та експериментам (які неодноразово проводилися і на Землі, і в сонячної системи), то простір-час навколо тіла викривиться і вищезазначене ВІДНОСИНИ виявиться менше, ніж 2π. Причому тим менше, що більше маса M – див. фігури №2 – 4 малюнку 1 . Це і є викривлення простору! Але викривляється як простір, викривляється ще й час, а правильніше говорити, що викривляється весь простір-час, т.к. теоретично відносності одне може існувати без іншого – з-поміж них немає чіткої границі.
В який бік воно викривляється? - Запитайте ви.
Вниз (під площину) чи навпаки – вгору?
Правильна відповідь полягає в тому, що викривлення буде однаково для будь-якої площини, проведеної через точку "O", а напрямок тут ні до чого. Сама геометрична властивість простору змінюється так, що і відношення довжини кола до радіусу змінюється також! Деякі вчені вважають, що викривлення простору відбувається у напрямі нового (четвертого) виміру. Але сама теорія відносності не потребує додаткового виміру, їй вистачає трьох просторових та одного тимчасового виміру. Зазвичай тимчасового виміру приписують індекс нуль, а простір-час позначають як 3+1.
Наскільки сильним буде таке викривлення?
Для кола, що є екватором нашої, відносне зменшення ВІДНОСИНИ буде 10-9, тобто. для Землі (довжина екватора)/(радіус Землі) ≈ 2π (1 – 10-9)!!! Ось така мізерно-мала добавка. А ось для кола, що є екватором, це зменшення вже близько 10-5, і хоча це теж дуже мало, але сучасні прилади цю величину легко вимірюють.
Але в космосі є і більш екзотичні об'єкти, ніж просто планети та зірки. Наприклад, пульсари, які є нейтронними зірками (складаються з нейтронів). Гравітація на поверхні пульсарів жахлива, а їхня середня щільність матерії близько 1014г/см3 – неймовірно важка матерія! Для пульсарів зменшення цього ВІДНОСИНИ вже близько 0.1!
І це для чорних дірок і кротових нір зменшення цього ВІДНОСИНИ сягає одиниці, тобто. саме СТАВЛЕННЯ досягає нуля! Це означає, що під час руху у бік центру довжина кола не змінюється поблизу горизонту чи горловини. Не змінюється також і площа сфери навколо чорних дірок або кротових нір. Строго кажучи, для таких об'єктів звичайне визначення довжини не годиться, але суті це не змінює. Причому для сферично-симетричної кротової нори ситуація залежить від напрямку, з якого ми рухаємося у бік центру.
Як це можна собі уявити?
Якщо ми розглядаємо кротову нору, це означає, що ми досягли сфери мінімальної площі Smin=4π rmin2 з радіусом горловини rmin. Ця сфера мінімальної площі називається горловиною кротової нори. При подальшому русі у тому напрямі ми виявляємо, що площа сфери починає збільшуватися – це, що ми проскочили горловину, перейшли у інший простір і рухаємося вже від центру.
А що буде, якщо розміри падаючого тіла перевищують розміри горловини?
Щоб відповісти на це запитання, звернімося до двомірної аналогії – див. рисунок 2 .
Припустимо, що тіло є двовимірною фігурою (якийсь малюнок, вирізаний з паперу або іншого матеріалу), і цей малюнок ковзає по поверхні, яка є лійкою (на зразок тієї, що ми маємо у ванній при стіканні в неї води). Причому ковзає наш малюнок у напрямку горловини вирви так, що притискається до поверхні вирви всією своєю поверхнею. Очевидно, що з наближенням малюнка до горловини кривизна поверхні вирви наростає, і поверхня малюнка починає деформуватися відповідно до форми воронки в даному місці малюнка. Наш малюнок (хоч він і паперовий), так само як і будь-яке фізичне тіло має властивості пружності, які перешкоджають його деформації.
У той самий час матеріал малюнка надає фізичний вплив на матеріал, з якого виготовлена вирва. Можна сказати, що і вирва, і малюнок впливають силами пружності один на одного.
1. Малюнок деформується настільки, що проскочить через вирву, при цьому він може і зруйнуватися (розірватися).
2. Малюнок і вирва деформуються недостатньо, щоб малюнок проскочив (для цього потрібно, щоб малюнок мав досить великі розміри та міцність). Тоді малюнок застрягне у вирві та перекриє її горловину для інших тіл.
3. Малюнок (точніше матеріал малюнка) зруйнує (розірве) матеріал вирви, тобто. така двовимірна кротова нора буде зруйнована.
4. Малюнок проскочить повз горловину вирви (можливо зачепивши її своїм краєм). Але це буде тільки в тому випадку, якщо ви недостатньо точно прицілили ваш малюнок на напрямок горловини.
Ці чотири варіанти можливі і для падіння тривимірних фізичних тіл в тривимірні кротові нори. Ось так ілюзорно, на прикладі іграшкових моделей, я спробував описати кротову нору у вигляді тунелю без стінок.
У разі тривимірної кротової нори (у нашому просторі) сили пружності матеріалу вирви, розглянуті в попередньому розділі, замінюються гравітаційними приливними силами – це ті самі сили, які викликають на Землі припливи та відливи під дією і .
У кротових норах і чорних дірах приливні сили можуть досягати жахливих значень. Вони здатні розірвати та знищити будь-які предмети чи матерію, а поблизу сингулярності ці сили взагалі стають нескінченними! Однак ми можемо припустити таку модель кротової нори, в якій приливні сили обмежені і, тим самим, можна пройти крізь таку кротову нору нашій роботі (або навіть людині) без шкоди для нього.
Приливні сили, згідно з класифікацією Кіпа Торна, бувають трьох типів:
1. Приливні сили розтягування-стискання
2. Припливні сили деформації зсуву
3. Приливні сили деформації кручення
Рисунок 3. (малюнок взятий з доповіді Кіпа Торна. Нобелівського лауреатаз фізики 2017р.) Зліва – ілюстрація дії припливних сил розтягування-стиснення. Справа – ілюстрація дії приливних сил кручення-зсуву.
Хоча останні два типи можна звести до одного – див. малюнок 3 .
4. Загальна теорія відносності Ейнштейна
У цьому розділі я говоритиму про кротові нори в рамках загальної теорії відносності, створеної Ейнштейном. Відмінності від кротових нір в інших теоріях гравітації я розгляну в наступному розділі.
Чому я почав розгляд саме з теорії Ейнштейна?
На сьогоднішній день теорія відносності Ейнштейна є найпростішою та найкрасивішою з незаперечних теорій гравітації: жоден експеримент на сьогоднішній день не спростовує її. Результати всіх експериментів чудово з нею узгоджуються протягом 100 років! У той самий час теорія відносності є математично дуже складною.
Навіщо така складна теорія?
Тому що всі інші несуперечливі теорії виявляються ще складнішими.
Рисунок 4. (Малюнок взятий з книги А.Д. Лінде "Інфляційна космологія")
Ліворуч – модель хаотичного інфляційного багатоелементного Всесвіту без кротових нір, праворуч – теж, але з кротовими норами.
Сьогодні модель хаотичної інфляції є основою сучасної космології. Ця модель працює в рамках теорії Ейнштейна і передбачає існування (крім нашої) нескінченної кількості інших всесвітів, що виникають після "великого вибуху", утворюючи під час "вибуху" так звану "просторово-часову піну". Перші миті під час і після цього "вибуху" є основою моделі "хаотичної інфляції".
Ці миті можуть виникати первинні просторово-часові тунелі (реліктові кротові нори), які, ймовірно, зберігаються і після інфляції. Далі ці реліктові кротові нори пов'язують різні райони нашого та інших всесвітів – див. рисунок 4 . Ця модель була запропонована нашим співвітчизником Андрієм Лінде, який зараз є професором Стендфордського університету. Ця модель відкриває унікальну можливість дослідження багатоелементного Всесвіту та виявлення нового типу об'єктів – входів у кротові нори.
Які умови необхідні для існування кротових нор
Дослідження моделей кротових нір показує, що з їхнього стабільного існування у межах теорії відносності необхідна екзотична матерія. Іноді таку матерію називають ще фантомною.
Навіщо потрібна така матерія?
Як я написав вище, для існування кривого простору потрібна сильна гравітація. Теоретично відносності Ейнштейна гравітація і криве простір-час існують нерозривно друг від друга. Без достатньої кількості сконцентрованої матерії викривлений простір випрямляється і енергія цього процесу випромінюється на нескінченність у вигляді гравітаційних хвиль.
Але тільки сильної гравітації недостатньо для стабільного існування кротової нори - так можна отримати тільки чорну дірку і (як наслідок цього) горизонт подій.
Для того щоб не дати утворитися горизонту подій чорної дірки та потрібна фантомна матерія. Зазвичай під екзотичною чи фантомною матерією мають на увазі порушення такої матерії енергетичних умов. Це вже математичне поняттяале не лякайтеся – я опишу його без математики. Як відомо зі шкільного курсу фізики, у кожного фізичного твердого тіла є сили пружності, які протистоять деформації цього тіла (я писав про це у попередньому розділі). У більш загальному випадку довільної матерії (рідина, газ тощо) говорять про власний тиск матерії, а точніше про залежність цього тиску від щільності матерії.
Таку залежність фізики називають рівнянням стану матерії.
Так ось для того, щоб енергетичні умови матерії були порушені необхідно, щоб сума тиску та щільності енергії була негативною (щільність енергії це щільність маси, помножена на швидкість світла у квадраті).
Що це означає?
Ну, по-перше, якщо ми розглядаємо позитивну масу, то тиск такої фантомної матерії має бути негативним. А по-друге, тиск фантомної матерії за модулем має бути досить великим, щоб у сумі із щільністю енергії дати негативну величину.
Є ще екзотичніший варіант фантомної матерії: коли ми одночасно розглядаємо негативну щільність маси і тоді тиск не відіграє принципової ролі, але про це пізніше.
А ще більш дивним є той факт, що теоретично відносності щільність матерії (енергії) залежать від того, в якій системі відліку ми їх розглядаємо. Для фантомної матерії це призводить до того, що завжди існує така система відліку (що рухається щодо лабораторної системи майже зі швидкістю світла), у якій щільність фантомної матерії стає негативною. Тому для фантомної матерії немає принципової різниці: позитивна або негативна її щільність.
А така матерія взагалі буває?
І тут настав час згадати про відкриття темної енергії у космології (не переплутайте її з поняттям “темної матерії” – це зовсім інша субстанція). Темну енергію відкрили в 90-х роках минулого століття, а знадобилася вона для того, щоб пояснити прискорене розширення всесвіту. Так, так – всесвіт не просто розширюється, а розширюється із прискоренням.
7.Як кротові нори могли утворитися у Всесвіті
Усі метричні теорії гравітації (і теорія Ейнштейна серед них) стверджують принцип збереження топології. Це означає, що якщо кротова нора має одну топологію, то з часом вона не зможе мати іншу. Це також означає, що якщо простір не має топології тора, то і потім у цьому ж просторі не зможуть з'явитися об'єкти, що володіють топологією тора.
Тому рингхоли (кротові нори з топологією тора) не можуть з'явитися в Всесвіті, що розширюється, і не можуть зникнути! Тобто. якщо під час "великого вибуху" топологія була порушена (процес "великого вибуху" може і не описуватися метричною теорією - наприклад, теорією Ейнштейна), то в перші миті вибуху, в "просторово-часовій піні" (я писав про неї вище - можуть утворитися рінгхоли, які потім можуть перетворитися на непрохідні кротові нори з тією ж топологією тора, але зникнути вони вже не зможуть – тому їх і називають реліктові кротові нори.
А ось кротові нори з топологією сфери в теорії Ейнштейна з'являтися і зникати можуть (правда суворо-топологічною мовою це не буде така ж топологія сфери, як і для нітр, що сполучають різні всесвіти, але в ці математичні нетрі тут я заглиблюватися не буду) . Як може відбуватися утворення кротових нір з топологією сфери я можу знову ж таки проілюструвати на прикладі двовимірної аналогії – див. . При цьому в процесі такого "надування" топологія ніде не порушується - розривів ніде немає. У тривимірному просторі (тривимірна сфера) все відбувається за аналогією – так само, як я розповідав вище.
8.Можна з кротової нори зробити машину часу
Серед літературних творів можна зустріти багато різних романів про машину часу. На жаль, більшість із них є міфами, які не мають жодного відношення до того, що прийнято називати МАШИНОЮ ЧАСУ у фізиці. Так ось у фізиці під машиною часу заведено називати замкнуті світові лінії матеріальних тіл. Під світовою лінією ми розуміємо траєкторію тіла, намальовану не у просторі, а у просторі-часі!
Причому довжина цих ліній повинна мати макроскопічні розміри. Остання вимога пов'язана з тим, що у квантовій фізиці (у мікросвіті) замкнуті світові лінії частинок є звичайною справою. Але квантовий світ це зовсім інша річ. У ньому, наприклад, існує квантовий тунельний ефект, який дозволяє мікрочастинці проходити через потенційний бар'єр (крізь непрозору стінку). Пам'ятаєте героя Іванушка (якого зіграв Олександр Абдулов) у фільмі Чародеї, де він проходив крізь стіну? Казка, звичайно, але з суто наукової точки зору ймовірність проходження крізь стіну (квантове тунелювання) є і у великого макроскопічного тіла.
Але якщо ми розрахуємо цю ймовірність, то вона виявиться настільки маленькою, що необхідна кількість спроб (яка дорівнює одиниці, поділеній на цю мізерну ймовірність), необхідних успішного квантового тунелювання є майже нескінченність. А якщо конкретніше, то кількість таких спроб має перевищувати кількість всіх елементарних частинок у Всесвіті!
Ось приблизно так само і зі спробою створення машини часу з квантової петлі - майже неймовірно.
Але ми все ж таки повернемося до питання створення машини часу за допомогою кротової нори. Для цього (як я вже сказав) нам знадобляться замкнуті світові лінії. Такі лінії, до речі, є всередині чорних дір, що обертаються. Є вони, до речі, і в деяких моделях Всесвіту, що обертається (рішення Геделя).
А ось для того, щоб такі лінії з'явилися всередині кротових нір, необхідно обов'язкове виконання двох умов:
По-перше, кротова нора має бути рингхолом, тобто. з'єднувати різні області одного і того ж всесвіту.
А по-друге, ця кротова нора має досить швидко обертатися (у потрібному напрямку).
Фраза “досить швидко” тут означає, що швидкість руху матерії у ній має бути близька до швидкості світла.
І все? - Запитаєте ви, ми зможемо подорожувати в минуле і назад? На це питання фізики сьогодні не можуть відповісти математично-коректно. Справа в тому, що математична модель, яку необхідно розрахувати, настільки складна, що аналітичне рішення побудувати неможливо. Більше того: сьогодні немає жодного аналітичного рішення для рінгхолів – є лише наближені чисельні розрахунки на комп'ютерах.
Особисто моя думка полягає в тому, що, якщо навіть вдасться отримати замкнуту світову лінію, вона буде зруйнована матерією (яка буде рухатися по цій петлі) ще до замикання петлі. Тобто. машина часу неможлива, інакше ми могли б повернутись у минуле і, наприклад, убити там свою бабусю ще до народження у неї дітей – явна суперечність у логіці. Тобто. можливе отримання лише петель часу, які можуть впливати на наше минуле. З тієї ж логічної причини, ми не зможемо зазирнути в майбутнє, залишаючись при цьому в теперішньому. У майбутнє можна тільки перенестися цілком і вже неможливо буде з нього повернутись, якщо ми в нього вже потрапили. Інакше буде порушено причинно-наслідковий зв'язок між подіями (а на мій погляд це неможливо).
9.Кротові нори та вічний двигун
Власне, самі кротові нори прямого відношення до вічного двигуна не мають, а ось за допомогою фантомної матерії (яка необхідна для стаціонарного існування кротової нори), в принципі, можна створити так званий вічний двигун третього роду.
Я нагадаю одну з дивовижних властивостей фантомної матерії (див. вище): завжди існує така система відліку (що рухається щодо лабораторної системи майже зі швидкістю світла), у якій щільність фантомної матерії стає негативною. Уявімо тіло з негативною масою (з фантомної матерії). Відповідно до закону всесвітнього тяжіння це тіло притягатиметься до звичайного тіла з позитивною масою. З іншого боку, звичайне тіло має відштовхуватися від тіла з негативною масою. Якщо за модулем маси цих тіл однакові, то тіла будуть гнатися один за одним до нескінченності.
На цьому ефекті і ґрунтується (чисто теоретично) принцип роботи вічного двигунатретього роду. Однак можливість вилучення енергії (для потреб народного господарства) з цього принципу на сьогоднішній день ні математично, ні фізично суворо не доведено (хоча такі спроби були неодноразово вжиті).
Більше того, вчені не вірили і не вірять у можливість створення вічного двигуна і це є основним аргументом проти існування фантомної матерії та проти кротових нор… Особисто я також не вірю у можливість створення вічного двигуна, але допускаю можливість існування у природі деяких типів фантомної матерії.
10. Зв'язок між кротовими норами та чорними дірками
Як я писав вище, перші реліктові кротові нори, які могли утворитися у Всесвіті після "великого вибуху", могли врешті-решт виявитися непрохідними. Тобто. прохід через них неможливий. На мові математики це означає, що у кротової нори з'являється "пастковий горизонт" (trapping horizon), іноді його ще називають просторово-подібний горизонт видимості. Навіть світло не може вийти з-під пасткового горизонту, а інша матерія не може тим більше.
Ви запитаєте: "а що, горизонти бувають різні?" Так, горизонтів у теоріях гравітації є кілька типів, і коли кажуть, що чорна діра має горизонт, то зазвичай мають на увазі горизонт подій.
Скажу більше: і у кротової нори обов'язково має бути обрій, цей обрій називається горизонтом видимості і таких горизонтів теж є кілька типів. Але я не буду тут у це заглиблюватися.
Таким чином, якщо кротова нора є непрохідною, то її зовні практично неможливо відрізнити від чорної діри. Єдиною ознакою такої кротової нори може бути тільки монопольне магнітне поле (хоча у кротової нори може і не бути зовсім).
Фраза “монопольне полі” означає, що поле виходить прямо з кротової нори щодо одного напрямі, тобто. поле або виходить з усіх боків з кротової нори (як голки у їжачка), або з усіх боків входить до неї – див. рисунок 6 .
У чорної діри існування монопольного магнітного поля заборонено так званою теоремою "Про відсутність волосся у чорної діри".
Для електричного монопольного поля така властивість зазвичай означає, що всередині поверхні, під яку входить (або виходить) поле, є електричний заряд. Але магнітних зарядів у природі не знайдено, тому якщо поле на одному з входів входить у кротову нору, воно має виходити з неї на іншому вході кротової нори (або навпаки). Отже, можна реалізувати цікаву концепцію теоретичної фізики, ця концепція називається “заряд без заряду”.
Це означає, що магнітна кротова нора на кожному зі своїх входів виглядатиме як магнітний заряд, але заряди входів протилежні (+ і -) і тому сумарний заряд входів кротової нори дорівнює нулю. Насправді ніяких магнітних зарядів не повинно бути, просто зовнішнє магнітне поле поводиться так, ніби вони є – див. рисунок 6.
Для прохідних кротових нір є свої характерні риси, за якими можна відрізнити їх від чорних дірок і я напишу про це в наступному розділі.
Якщо кротова нора непрохідна, то за допомогою фантомної матерії її можна зробити прохідною. А саме, якщо ми "поливатимемо" непрохідну кротову нору фантомною матерією з одного її входу, то вона стане прохідною з боку протилежного входу, і навпаки. Правда при цьому виникає і залишається питання: як мандрівнику (який хоче пройти через непрохідну кротову нору) повідомити свого помічника на протилежному від нього вході кротової нори (закритому від нього горизонтом), що він (мандрівник) вже біля свого входу і час починати “поливати” ” протилежний вхід фантомною матерією, для того щоб кротова нора стала напівпрохідною у напрямку потрібному мандрівнику.
Отже, щоб непрохідна кротова нора стала повністю прохідною, її потрібно "поливати" фантомною матерією з обох входів одночасно. Причому фантомної матерії має бути достатня кількість, яка саме – питання непросте, відповідь на нього може дати тільки точний чисельний розрахунок. конкретної моделі(Такі моделі вже розраховувалися раніше в наукових публікаціях). В астрофізиці навіть з'явився вислів, що фантомна матерія настільки жахлива, що розчиняє навіть чорні дірки! Правда заради справедливості варто сказати, що чорна діра, розчинившись, зовсім не обов'язково утворює кротову нору.
Звичайна ж матерія у достатній кількості навпаки – “закриває” кротову нору, тобто. робить її непрохідною. Таким чином, можна сказати, що в цьому сенсі можливе взаємоперетворення чорних дірок та кротових нір.
11. Чорно-білі діри як різновид кротових нор
Я припускаю, що до цього часу у читача створювалося враження, що чорні дірки є об'єктами, з яких нічого і ніколи не може виходити назовні (в т.ч. навіть світло). Це не зовсім правильне твердження.
Справа в тому, що практично у всіх чорних дірах сингулярність відштовхує матерію (і світло), коли та підлетить до неї надто близько (вже під горизонтом чорної діри). Виняток із цього явища міг би скласти лише звані шварцшильдовские чорні дірки, тобто. ті, що не обертаються і вони не мають електричного заряду. Але для утворення такої шварцшильдівської чорної діри для її утворюючої матерії потрібні такі початкові умови, міра яких є нуль на безлічі всіх можливих початкових умов!
Іншими словами, при утворенні будь-якої чорної діри у неї обов'язково буде обертання (нехай навіть дуже маленьке) і обов'язково буде електричний заряд (нехай навіть елементарний), тобто. чорна діра буде не шварцшильдівською. Далі я називатиму такі чорні діри реальними. Реальні чорні діри мають свою класифікацію: Керровська (для чорної діри, що обертається), Рейснера-Нордстрема (для зарядженої чорної діри) і Керра-Ньюмана (для обертової і зарядженої чорної діри).
Що ж буде з часткою, яку відштовхує сингулярність усередині реальної чорної дірки?
Вилетіти назад частка вже зможе – це суперечило б законам фізики у темній дірі, т.к. частка вже потрапила під обрій подій. Але виявляється, що топологія всередині чорних дірок виявляється нетривіальною (складною). Це призводить до того, що після попадання під горизонт чорної діри вся матерія, частки, світло викидаються сингулярністю в інший всесвіт.
У тому всесвіті, куди все це вилітає існує біла дірка - з неї і вилітає матерія (частки, світло). Але на цьому всі дива не закінчуються ... Справа в тому, що в тому самому місці простору, де є ця біла діра (в іншому всесвіті) обов'язково є ще й чорна діра.
Матерія, що потрапила в Ту чорну дірку (в іншому всесвіті) відчуває аналогічний процес і вилітає вже в наступний всесвіт. І так далі ... Причому рух з одного всесвіту в інший завжди можливий лише в одному напрямку: від минулого - до майбутнього (в просторі-часі). Цей напрямок пов'язаний із причинно-наслідковим зв'язком між подіями в будь-якому просторі-часі. З здорового глузду та логіки вчені припускають, що причинно-наслідковий зв'язок ніколи не повинен порушуватися.
У читача може виникнути логічне питання: а чи обов'язково буде біла дірка у нашому всесвіті – там, де вже є чорна дірка, і звідки могла б вилітати до нас матерія з попереднього всесвіту? Для фахівців у питаннях топології чорних дірок це непросте питання та відповідь на нього: "не завжди". Але, в принципі, така ситуація цілком може бути (коли чорна діра в нашому всесвіті одночасно є і білою дірою з іншого – попереднього всесвіту). Відповісти на питання – яка ситуація є більш імовірною (чи є чорна діра у нашому всесвіті одночасно і білою дірою з попереднього всесвіту чи не є) ми, на жаль, поки що не можемо.
Так ось такі об'єкти - чорно-білі дірки мають ще й іншу назву: "динамічні кротові нори". Динамічними вони називаються, тому що у них під горизонтом чорної діри завжди є область (ця область називається T-областю), в якій неможливо створити жорстку систему відліку, і в якій усі частки чи матерія перебували б у спокої. У T-області матерія не просто весь час рухається – вона рухається весь час із змінною швидкістю.
Але між сингулярністю і T-областю в реальних чорних дірах завжди є простір зі звичайною областю, ця область називається R-областью. Зокрема, поза чорною діркою простір також має властивості R-області. Отож відштовхування матерії від сингулярності відбувається саме у внутрішній R-області.
На малюнку ліворуч схематично зображено простір з нетривіальною (складною) топологією чорно-білої діри Рейснера-Нордстрема (діаграма Картера-Пен). Праворуч показано проходження частки через цю чорно-білу дірку: поза чорним колом – зовнішня R-область, між зеленим та чорним колами – T-область, під зеленим колом – внутрішня R-область та сингулярність.
З цих причин неможливо розрахувати і побудувати єдину траєкторію частки, що перетинає чорно-білу дірку відразу в обох всесвітах. Для такої побудови доводиться розбивати шукану траєкторію на дві ділянки та “зшивати” ці ділянки між собою у внутрішній R-області (тільки там це і можливо зробити) – див. рисунок 7 .
Як я вже писав раніше, приливні сили можуть розірвати матерію, перш ніж вона досягне іншого всесвіту. Причому всередині чорно-білої діри максимум приливних сил досягається у точці мінімального радіусу (у внутрішній R-області). Чим ближче реальна чорна діра за своїми властивостями до шварцшильдівської – тим більше будуть ці сили у своєму максимумі, і тим менше шансів у матерії подолати чорно-білу дірку без руйнування.
Ці властивості реальних чорних дірок визначаються мірою їх обертання (це їх кутовий момент, поділений на квадрат їхньої маси) і мірою їхнього заряду (це їхній заряд, поділений на їхню масу). Кожна з цих властивостей (ціх заходів) не може бути більшою за одиницю для реальних чорних дірок. Тому чим більше до одиниці якийсь із цих заходів – тим меншими будуть у такій чорній дірі приливні сили у своєму максимумі, і тим більше шансів у матерії (або в людини) подолати таку чорно-білу дірку без руйнування. Більше того, хоч як парадоксально це звучить, чим важчою буде реальна чорна діра – тим меншими будуть приливні сили в її максимумі!
Так відбувається через те, що приливні сили є не просто силами тяжіння, а градієнтом сили тяжіння (тобто швидкістю зміни сили тяжіння). Тому, що більше чорна діра – тим повільніше у ній змінюються сили тяжіння (попри те що самі сили тяжіння може бути величезними). Відтак градієнт сили тяжіння (тобто приливні сили) буде меншим у великих чорних дірах.
Наприклад, для чорної діри з масою в кілька мільйонів мас нашого Сонця (у центрі нашої галактики знаходиться чорна діра з масою ≈ 4.3 мільйона мас Сонця), приливні сили на її горизонті досить малі для того, щоб там могла пролетіти людина і, при цьому, нічого не відчув у момент прольоту горизонту. А у Всесвіті існують і набагато-важчі чорні дірки – з масою в кілька мільярдів мас Сонця (як, наприклад, у квазарі M87)… Я поясню, що квазарами називаються активні (яскраво-світлі) ядра далеких галактик.
Оскільки, як я написав, матерія чи світло все-таки може без руйнування пролетіти з одного всесвіту до іншого через чорно-білу дірку, то такі об'єкти по-праву можна називати ще одним різновидом кротових нір без фантомної матерії. Більше того – існування у Всесвіті саме цього різновиду – динамічних кротових нір можна вважати вже практично доведеним!
Оригінальне відео автора (з його публікації), що ілюструє вільне, радіальне падіння пилової сфери в чорно-білу дірку (усі порошинки на сфері світяться монохромно-зеленим світлом). Радіус горизонту Коші цієї чорно-білої дірки Рейснера-Нордстрема вдвічі менші за радіус зовнішнього горизонту. Спостерігач також вільно і радіально падає (слід за цією сферою), але з дещо більшою відстані.
При цьому спочатку зелені фотони від порошин сфери досягають спостерігача з червоним (а потім і з фіолетовим) гравітаційним зміщенням. Якби спостерігач залишався нерухомим щодо чорно-білої діри, то після перетину сферою горизонту видимості червоне усунення фотонів для спостерігача стало б нескінченним і він не зміг би більше спостерігати цю пилову сферу. Але завдяки вільному падінню спостерігача він може бачити сферу весь час (якщо не враховувати сильного червоного зміщення фотонів) — у т.ч. і моменти перетину сферою обох горизонтів, і під час того, як сам спостерігач перетинає ці горизонти, і навіть після проходження сферою горловини цієї динамічної кротової нори (чорно-білої діри) — і виходу порошинок до іншого всесвіту.
Внизу відображена шкала радіусу для спостерігача (позначеного жовтою міткою), найближчої до спостерігача точки пилової оболонки (поміченої зеленою міткою), максимально віддаленої від спостерігача точки пилової оболонки, від якої до спостерігача приходять фотони (позначеної тонкою білою міткою), а також розташування горизонту чорної діри (червона мітка), горизонту Коші (синя мітка) та точки горловини (фіолетова мітка).
12.Мультивселенна
Поняття Мультівсесвіту зазвичай ототожнюється з нетривіальною топологією навколишнього простору. Причому, на відміну від поняття «мультиверс» у квантовій фізиці мають на увазі досить великі масштаби простору, на яких квантовими ефектами можна повністю знехтувати. Що таке нетривіальна топологія? Поясню це на простих прикладах. Уявімо собі два предмети, виліплені з пластиліну: звичайну чашку з ручкою і блюдце під цю чашку.
Без розривів пластиліну і без склеювання поверхонь, а лише пластичною деформацією пластиліну блюдце можна перетворити на кулю, але ніяк неможливо перетворити на чашку або бублик. Для чашки навпаки: через її ручки чашку неможливо перетворити на блюдце чи кулю, але можна перетворити на бублик. Ці загальні властивості блюдця і кулі відповідають їхній загальній топології - топології сфери, а загальні властивості чашки та бублика - топології тора.
Так ось топологію сфери (блюдце і куля) прийнято вважати тривіальною, а складнішу топологію тора (чашка і бублик) прийнято вважати нетривіальною, хоча існують і інші, ще складніші типи нетривіальної топології - не тільки топологія тора. Всесвіт, що оточує нас, складається як мінімум з трьох просторових (довжина, ширина, висота) і одного тимчасового виміру, і поняття топології явно переносяться на наш світ.
Так, якщо два різні всесвіти, що володіють топологією сфери, з'єднуються між собою тільки однією кротовою норою (гантель), то результуючий всесвіт також матиме тривіальну топологію сфери. А от якщо дві різні частини одного всесвіту з'єднуються між собою кротовою норою (гиря), то такий всесвіт матиме вже нетривіальну топологію тора.
Якщо два різні всесвіти, що володіють топологією сфери, з'єднуються між собою двома або більше кротовими норами, то результуючий всесвіт буде мати вже нетривіальну топологію. Система всесвітів, з'єднаних між собою декількома кротовими норами, також матиме нетривіальну топологію, якщо існує хоча б одна замкнута лінія, яку жодною плавною деформацією неможливо стягнути до однієї точки.
При всій своїй привабливості, кротові нори мають дві істотні недоліки: вони нестабільні та їх існування потребує наявності екзотичної (або фантомної) матерії. І якщо їхня стабільність ще може бути реалізована штучно, то в можливість існування фантомної матерії багато вчених просто не вірять. Виходячи з вищесказаного, може здатися, що без кротових нір існування Мультівсесвіту неможливо. Але виявляється, що це не так: для існування Мультівсесвіту виявляється цілком достатньо існування реальних чорних дірок.
Як я вже казав, усередині всіх чорних дірок знаходиться сингулярність – це область, у якій щільність енергії та матерії досягає нескінченних значень. Практично у всіх чорних дірах сингулярність відштовхує матерію (і світло), коли та підлетить до неї надто близько (вже під горизонтом чорної діри).
Виняток із цього явища могли б скласти тільки так звані шварцшильдівські чорні дірки, тобто ті, що зовсім не обертаються і які не мають електричного заряду. Шварцшильдівська чорна діра має тривіальну топологію. Але для утворення такої шварцшильдівської чорної діри, для її утворюючої матерії потрібні такі початкові умови, міра яких є нуль на множині всіх можливих початкових умов!
Іншими словами, при утворенні будь-якої чорної діри у неї обов'язково буде обертання (нехай навіть дуже маленьке) і обов'язково буде електричний заряд (нехай навіть елементарний), тобто чорна діра буде не шварцшильдівською. Я називаю такі чорні дірки реальними.
У шварцшильдовсої чорної діри сингулярність знаходиться всередині центральної сфери, що має нескінченно малу площу. У реальної чорної діри сингулярність знаходиться на кільці, що лежить в екваторіальній площині під обома горизонтами чорної діри. Тут варто додати, що, на відміну від шварцшильдівської, реальна чорна діра має не один, а два горизонти. Причому між цими горизонтами математичні ознаки простору та часу змінюються місцями (хоча це зовсім і не означає, що сам простір та час змінюються місцями, як вважають деякі вчені).
Що ж буде з часткою, яку відштовхує сингулярність усередині реальної чорної діри (вже під її внутрішнім горизонтом)? Вилетіти назад частка вже не зможе: це суперечило б законам фізики та причинності у чорній дірі, тому що частка вже потрапила під обрій подій. Це призводить до того, що після попадання під внутрішній горизонт реальної чорної діри будь-яка матерія, частки, світло викидаються сингулярністю в інший всесвіт.
Так відбувається тому, що, на відміну від шварцшильдівських чорних дірок, топологія всередині реальних чорних дірок виявляється нетривіальною. Чи не так, це дивно? Навіть невелике обертання чорної діри призводить до кардинальної зміни властивостей її топології! У тому всесвіті, куди потім вилітає матерія, існує біла дірка - з неї все й вилітає. Але на цьому всі дива не закінчуються… Справа в тому, що в тому самому місці простору, де є ця біла діра, в іншому всесвіті, обов'язково є ще й чорна діра. Матерія, що потрапила в ту чорну дірку в інший всесвіт, відчуває аналогічний процес і вилітає вже в наступний всесвіт і так далі.
Причому рух із одного всесвіту до іншого завжди можливий лише в одному напрямку - від минулого до майбутнього (в просторі-часі). Цей напрямок пов'язаний із причинно-наслідковим зв'язком між подіями в будь-якому просторі-часі. З здорового глузду та логіки вчені припускають, що причинно-наслідковий зв'язок ніколи не повинен порушуватися. Такий об'єкт прийнято називати чорно-білою дірою (у цьому сенсі кротову нору можна було б назвати біло-білою дірою). Це і є мультисесвіт, який існує завдяки існуванню реальних чорних дірок, і для його існування необов'язково існування кротових нір і фантомної матерії.
Я припускаю, що для більшості читачів буде складно уявити, щоб в одній і тій же області простору (всередині однієї і тієї ж сфери, що має радіус горизонту чорної діри) існувало б два принципово-різних об'єкти: чорна і біла діра. Але математично це доводиться цілком суворо.
Читачеві я пропоную уявити собі просту модель: вхід (і вихід) з будівлі з дверима, що обертаються. Ці двері можуть обертатися тільки в один бік. Всередині будівлі вхід і вихід біля цих дверей розділені турнікетами, що пропускають відвідувачів лише в одному напрямку (вхід або вихід), а поза будівлею турнікетів немає. Уявімо, що всередині будівлі ці турнікети ділять усю будівлю на 2 частини: всесвіт №1 для виходу з будівлі і всесвіт №3 – для входу в нього, а поза будівлею знаходиться всесвіт №2 – той, у якому ми з вами живемо. Усередині будівлі турнікети також дозволяють рухатися лише у напрямку №1 до №3. Така проста модель добре ілюструє дію чорно-білої діри і пояснює, що поза будівлею вхідні та вихідні відвідувачі можуть зіткнутися один з одним, а всередині будівлі – не можуть через односпрямованість руху (так само як і частинки матерії у відповідних всесвітах).
Насправді явища, які супроводжують матерію при такому викиді в інший всесвіт, являють собою досить складні процеси. Основну роль них починають грати гравітаційні приливні сили, про які писав вище. Однак якщо матерія, що потрапила всередину чорної діри не долітає до сингулярності, то приливні сили, що діють на неї завжди залишаються кінцевими і тим самим виявляється принципово можливим проходження крізь таку чорно-білу діру робота (або навіть людини) без шкоди для нього. Причому, чим більшою і масивнішою буде чорна діра, тим меншими будуть приливні сили у своєму максимумі.
У читача може виникнути логічне питання: а чи обов'язково буде біла дірка у нашому Всесвіті там, де вже є чорна дірка, і звідки могла б вилітати до нас матерія із попереднього всесвіту? Для фахівців у питаннях топології чорних дірок це непросте питання і відповідь на нього: «Не завжди». Але, в принципі, така ситуація цілком може бути - коли чорна діра в нашому Всесвіті одночасно є і білою діркою з іншого, попереднього всесвіту. Відповісти на запитання «Яка ситуація є більш імовірною?» (Чи є чорна діра в нашому Всесвіті одночасно і білою дірою з попереднього всесвіту або не є), ми, на жаль, поки що не можемо.
Зрозуміло, сьогодні і в найближчому майбутньому не буде технічної можливості відправити до чорної дірки навіть робота, але деякі фізичні ефекти та явища, характерні для кротових нір та чорно-білих дірок, мають настільки унікальні властивості, що сьогодні спостережна астрономія впритул підійшла до їх виявлення. як наслідок, відкриття таких об'єктів.
13. Як має виглядати кротова нора у потужний телескоп
Як я вже писав, якщо кротова нора непрохідна, то відрізнити її від чорної діри буде дуже непросто. Зате якщо вона прохідна, то через неї можна спостерігати об'єкти та зірки в іншому всесвіті.
Рисунок 9. (оригінальний малюнок автора)
На лівій панелі показана ділянка зоряного неба, що спостерігається через круглий отвір в одному і тому ж всесвіті (1 мільйон однакових, рівномірно-розподілених зірок). На середній панелі показано зоряне небо іншого всесвіту, яке спостерігається через статичну кротову нору (1 мільйон різних зображень від 210 069 однакових і рівномірно-розподілених зірок в іншому всесвіті). На правій панелі показано зоряне небо іншого всесвіту, яке спостерігається через чорно-білу дірку (1 мільйон різних зображень від 58 892 однакових і рівномірно-розподілених зірок в іншому всесвіті).
Розглянемо найпростішу (гіпотетичну) модель зоряного неба: на небі є досить багато однакових зірок, і всі ці зірки рівномірно розподілені по небесній сфері. Тоді картина цього неба, що спостерігається через круглий отвір в одному і тому ж всесвіті, буде така, як показано на лівій панелі малюнка 9 . На цій лівій панелі видно 1 мільйон однакових, рівномірно-розподілених зірок, тому зображення здається майже однорідною круглою плямою.
Якщо ж ми спостерігаємо таке ж зоряне небо (в іншому всесвіті) через горловину кротової нори (з нашого всесвіту), то картина зображень цих зірок буде виглядати приблизно так, як показано на
Воно викривлене, а гравітація, знайома всім нам, є проявом цієї якості. Матерія викривляє, "прогинає" простір навколо себе, і тим більше, що вона щільніша. Космос, простір і час – все це дуже цікаві теми. Прочитавши цю статтю, ви, напевно, дізнаєтеся щось нове про них.
Ідея кривизни
Багато інших теорій тяжіння, яких існує сьогодні цілі сотні, в деталях відрізняється від ОТО. Проте ці астрономічні гіпотези зберігають основне - ідею кривизни. Якщо простір кривий, то можна припустити, що він міг прийняти, наприклад, форму труби, що з'єднує області, розділені безліччю світлових років. А можливо, навіть епохи, далекі одна від одної. Адже ми ведемо мову не про простір, звичний нам, а про простір-час, коли розглядаємо космос. Діра в ньому може з'явитися лише за певних умов. Пропонуємо вам познайомитися з таким цікавим явищем, як кротові нори.
Перші ідеї про кротові нори
Далекий космос та його загадки манять до себе. Думки про викривлення з'явилися відразу після того, як було опубліковано ОТО. Л. Фламм, австрійський фізик, вже у 1916 року говорив у тому, що просторова геометрія може існувати вигляді якоїсь нори, яка з'єднує два світу. Математик Н. Розен і А. Ейнштейн в 1935 році помітили, що найпростіші рішення рівнянь в рамках ОТО, що описують ізольовані електрично заряджені або нейтральні джерела, що створюють просторову структуру "місту". Тобто вони з'єднують два всесвіти, два майже плоскі і однакові простори-часу.
Пізніше ці просторові структури стали називатися "кротовими норами", що є досить вільним перекладом з англійської мовислова wormhole. Ближчий його переклад - "червоточина" (у космосі). Розен і Ейнштейн навіть не виключали можливості використання цих мостів для опису з їх допомогою елементарних частинок. Справді, у разі частка є суто просторовим освітою. Отже, потреби моделювати джерело заряду або маси спеціально не з'явиться. А віддалений зовнішній спостерігач у разі, якщо кротова нора має мікроскопічні розміри, бачить лише точкове джерело із зарядом та масою під час перебування в одному з цих просторів.
"Мости" Ейнштейна-Розена
З одного боку в нору входять електричні силові лінії, з другого вони виходять, не закінчуючись і починаючись ніде. Дж. Уілер, американський фізик, із цього приводу сказав, що виходить "заряд без заряду" та "маса без маси". Не обов'язково у разі вважати, що міст служить для з'єднання двох різних всесвітів. Не менш доречним буде і припущення про те, що у кротової нори обидва "гирла" виходять у однаковий всесвіт, однак у різні часи та в різних її точках. Виходить щось, що нагадує порожнисту "ручку", якщо її пришити до практично плоского звичного світу. Силові лінії входять до гирла, яке можна розуміти як негативний заряд (припустимо, електрон). Гирло, з якого вони виходять, має позитивний заряд (позитрон). Що ж до мас, вони з обох боків будуть однаковими.
Умови утворення "мостів" Ейнштейна-Розена
Ця картина, при всій своїй привабливості, не набула поширення у фізиці елементарних частинок, на що було безліч причин. Нелегко приписати "мостам" Ейнштейна-Розена квантові властивості, без яких у мікросвіті не обійтися. Такий "міст" і зовсім не утворюється при відомих значенняхзарядів та мас частинок (протонів або електронів). "Електричне" рішення натомість передбачає "голу" сингулярність, тобто точку, де електричне поле і кривизна простору робляться нескінченними. У таких точках поняття простору-часу навіть у разі викривлення втрачає сенс, тому що неможливо вирішувати рівняння, що мають нескінченна безлічдоданків.
Коли не працює ВТО?
Сама по собі ОТО безперечно заявляє, коли саме вона припиняє працювати. На горловині, у найвужчому місці "мосту", спостерігається порушення гладкості з'єднання. І воно, слід сказати, досить нетривіальне. З позиції віддаленого спостерігача у цій горловині зупиняється час. Те, що Розен і Ейнштейн вважали горловиною, нині визначається як горизонт подій чорної діри (зарядженої чи нейтральної). Промені або частинки з різних сторін"Мосту" потрапляють на різні "дільниці" горизонту. А між лівою та правою його частинами, умовно кажучи, знаходиться нестатична область. Щоб пройти область, не можна не подолати її.
Неможливість пройти через чорну дірку
Космічний корабель, який наближається до обрію досить великої щодо нього чорної дірки, ніби застигає навіки. Все рідше і рідше доходять сигнали від нього ... Навпаки, горизонт корабельним годинником досягається за кінцевий час. Коли корабель (промінь світла або частка) мине його, він незабаром упреться в сингулярність. Це місце, де кривизна стає нескінченною. У сингулярності (ще підході до неї) протяжне тіло неминуче буде розірвано і роздавлено. Така реальність устрою чорної діри.
Подальші дослідження
У 1916-17 рр. були отримані рішення Райснера-Нордстрема та Шварцшильда. Вони сферично описуються симетричні електрично заряджені і нейтральні чорні дірки. Однак фізики змогли до кінця розібратися у непростій геометрії даних просторів лише на рубежі 1950-60-х років. Саме тоді Д. А. Уілер, відомий завдяки своїм роботам у теорії гравітації та ядерної фізики, запропонував терміни "кротова нора" та "чорна діра". З'ясувалося, що у просторах Райснера-Нордстрема та Шварцшильда справді існують кротові нори у космосі. Вони повністю не видно віддаленому спостерігачеві, як і чорні дірки. І, подібно до них, кротові нори в космосі вічні. А ось якщо мандрівник проникне за обрій, вони схлопуються настільки швидко, що через них не зможе пролетіти ні промінь світла, ні масивна частка, а не те, що корабель. Щоб пролетіти до іншого гирла, минаючи сингулярність, потрібно рухатися швидше за світло. В даний час фізики вважають, що наднові швидкості переміщення енергії та матерії принципово неможливі.
Шварцшильда та Райснера-Нордстрема
Чорна діра Шварцшильда може вважатися непрохідною кротовою норою. Що стосується чорної діри Райснера-Нордстрема, вона влаштована дещо складніше, проте також непрохідна. Проте придумати і описати чотиривимірні кротові нори в космосі, які можна було б пройти, не так уже й складно. Варто лише підібрати потрібний вид метрики. Метричний тензор, або метрика, - набір величин, використовуючи який можна обчислити чотиривимірні інтервали, що існують між точками-подіями. Цей набір величин повністю характеризує також поле тяжіння, і геометрію простору-часу. Геометрично прохідні кротові нори в космосі навіть простіше, ніж темні дірки. Вони не мають горизонтів, які ведуть до катаклізм із часом. У різних точках час може йти в різному темпі, проте він не повинен при цьому нескінченно зупинятися або прискорюватися.
Два напрями дослідження кротових нор
Природа поставила бар'єр на шляху появи кротових нір. Проте людина влаштована так, що якщо перешкода, завжди будуть охочі її подолати. І вчені не виняток. Праці теоретиків, які займаються дослідженням кротових нір, умовно можна розділити на два напрямки, що доповнюють одна одну. Перше розглядає їхні наслідки, заздалегідь припускаючи те, що кротові нори справді існують. Представники другого напряму намагаються зрозуміти, з чого і як вони можуть з'явитися, які умови потрібні для їх виникнення. Робот цього напряму більше, ніж першого і, мабуть, вони цікавіші. До цього напрямку можна віднести пошук моделей кротових нір, а також дослідження їх властивостей.
Досягнення російських фізиків
Як з'ясувалося, властивості матерії, що є матеріалом для будівництва кротових нір, можуть реалізуватися за рахунок поляризації вакууму квантових полів. Російські фізики Сергій Сушков і Аркадій Попов спільно з іспанським дослідником Давидом Хохбергом, а також Сергій Красніков нещодавно дійшли цього висновку. Вакуум у разі не є порожнечею. Це квантове стан, що характеризується найменшою енергією, тобто полі, де відсутні реальні частки. У цьому полі постійно виникають пари частинок "віртуальних", що зникають до того, як їх виявляють прилади, проте залишають свій слід у вигляді тензора енергії, тобто імпульсу, що характеризується незвичайними властивостями. Незважаючи на те, що квантові властивості матерії в основному виявляються в мікросвіті, кротові нори, що народжуються ними, за деяких умов здатні досягати значних розмірів. Одна із статей Краснікова, до речі, називається "Загроза кротових нір".
Питання філософії
Якщо кротові нори колись таки вдасться побудувати чи виявити, область філософії, пов'язана з інтерпретацією науки, зіткнеться з новими завданнями і, треба сказати, дуже непростими. За всієї, здавалося б, абсурдності тимчасових петель і нелегких проблем, що стосуються причинності, ця галузь науки, мабуть, колись із цим розбереться. Так само, як розібралися свого часу з проблемами квантової механіки та створеної Космос, простір і час – усі ці питання на всі віки цікавили людей і, мабуть, цікавитимуть нас завжди. Пізнати їх навряд чи вдасться. Вивчення космосу навряд чи будь-коли буде завершено.