20 септември 2020
Категории
  •  Космос
  •  Физика
  •  Науки за земята
  •  Биология
  •  Медицина
  •  Математика
  •  Научни дискусии
  •  Разни
FACEBOOK

Двама физици показаха как на теория могат да се създадат проходими червееви дупки (видео)

Теория отвъд Стандартния модел позволява червееви дупки, през които може да прелети човек

| ПОСЛЕДНА ПРОМЯНА 01 септември 2020 в 00:01 105180
Кредит: StarTalk

Популярните в научната фантастика „червееви дупки“, позволяват пътуване по-бързо от светлината чрез мигновено прехвърляне на пътешествениците от една точка в пространство-времето в друга. Тази концепция не противоречи теоретично на Общата теория на относителността и Стандартният модел на физиката, но те забраняват преминаването на през тези обекти.

Но сега екип физици от Университета в Принстън успяха да намерят решение на пътуването с помощта на странностите на квантовата механика в рамките на петмерна вселена. Изследователите доказват, че е възможно да се създаде червеева дупка, достатъчно голяма да преминат хора, заедно със своите космически кораби.

За съжаление със съвременните технологии е невъзможно да се създаде изкуствена проходима червеева дупка.

Илюстрация на космически кораб, преминаващ през червеева дупка. Кредит: NASA

Правдоподобно, но не и практично

Червеевата дупка теоретично е „тунел“ през пространството-времето, но за разлика от филмите, където е показана като пряк път през пространство до друго място във Вселената, тя, подобно на черните дупки е по-скоро месомелачка, отколкото проход. 

Съществуването на червееви дупки е предположено за пръв път от Карл Шварцшилд, чиито решения на полевите уравнения на Айнщайн формират основата за прогнозата за съществуването на черните дупки. Възможно е две черни дупки да се слеят и да образуват връзка между различни точки в пространство-времето. Но такива червееви дупки ще колапсират почти веднага, което би блокирало преминаването на материя от единия до другия им край.

Физиците Хуан Малдасена и Алексей Милехин от Принстън се опитват да разрешат този проблем в статия, публикувана в архива за препринти ArXiV.org.

Изследователите очертават някои много екзотични обстоятелства, които могат да позволят съществуването на проходими червейни дупки, които могат да останат достатъчно дълго, за да може обект, който влезе във входа на дупката, да премине през тунела преди да се затвори.

Едно от необходимите условия е съществуването на отрицателна енергия например. Наличиетго на отрицателна енергия би означавало и наличие на отрицателна маса, тъй като са свързани с формулата E = mc².

Гравитацията между такива тела би действала отблъскващо, за разлика от телата с положителна маса, с които сме свикнали.

Квантовата теория обаче не противоречи на съществуването на отрицателна енергия. В своята статия авторите споменават и ефекта на Казимир, при който квантовите полета могат да произвеждат отрицателна енергия в малък мащаб.

„Този ​​ефект обаче обикновено е малък, тъй като е квантов. В предишната ни статия разбрахме, че този ефект може да стане значителен за черните дупки с голям магнитен заряд. Новата идея бе да се използват специалните свойства на заредените безмасови фермиони (частици като електрона, но с нулева маса). За магнитно заредена черна дупка те ще се движат по линиите на магнитното поле (По начин, подобен на начина, по който заредените частици на слънчевия вятър създават сиянията близо до полярните области на Земята)“, обясняват Малдасена и Милехин пред Universe Today.

Този вид червееви дупки не противоречи и на Стандартния модел на физиката на частиците. Те обаче биха били толкова мънички, не би могъл да премине дори човешки косъм. Нещо повече, те биха съществували само на еднакво малки разстояния.

За да изградят концепцията за червееви дупки, които са големи и достатъчно стабилни, за да могат да пътуват хората през тях, физиците използват така наречения модел Рандал-Сундрум II, известен още като 5-измерна теория на изкривена геометрия, която описва Вселената с пет измерения.

Този петмерен модел на пространство-времето може да даде възможност на учените да опишат физика, която обикновено би била неоткриваема, позволявайки да съществува отрицателна енергия.

Тези червееви дупки биха изглеждали като средни, заредени черни дупки. Въз основа на модела Рандал-Сундрум авторите на статията получават приблизителни оценки на възможните размери на входа на червеевата дупка, дължината на нейния тунел, както и времето, необходимо за пътуване през него, измерено съответно от самия пътешественик и от външен наблюдател. Резултатите от симулацията показват, че с радиус на входа най-малко 1500 километра, човек може да издържи на въздействието на приливните сили на червеевата дупка.

Ако някой може по някакъв начин да се придвижи през този проход, след навлизането в червеевата дупка пътешествениците ще са необходими само 0,15 секунди да се пренесат в друга точка в пространството-времето - но това мигновеност ще е вярна само от гледната точка на пътуващите. От гледната точка на външен наблюдател пътуването ще са нужни девет хиляди години, толкова време, колкото ще е нужно за светлината да измине разстоянието от точка А до точка Б в съответствие с Общата теория на относителността.

Авторите предполагат също, че светлината може да пътува през червейна дупка много по-бързо от човек: това ще осигури стабилност на структурата и ще гарантира проходимостта на тунела.

Въпреки че подобни топологични структури може да са подходящи за пътуване до далечни краища на Вселената и евентуално дори паралелни измерения, има много други проблеми, свързани с пътуването през червееви дупки. Така например, ако навлязат в тунела фотони от реликтовото лъчение, тяхната енергия може да се увеличи хиляди и десетки хиляди пъти, което ще направи тези частици опасни за хората. Освен това разсейването на енергията на такива фотони може да доведе до колапс на цялата структура. 

Но Малдасена и Милехин подчертават, че тяхното проучване има за цел да покаже, че могат да съществуват проходими червееви дупки в резултат на „финото взаимодействие между Общата теория на относителността и квантовата физика“.

И все пак такива червееви дупки не съществуват в природата и изкуственото им създаване би изисквало отрицателна маса - засега само теоретична субстанция. Накратко, червеевите дупки вероятно няма да се превърнат в практичен начин за пътуване в космоса - поне, не по начин, който е предвидим.

Въпреки е приятно да разберем, че един основен елемент в научната фантастика не е съвсем неправдоподобен.

Справка: Humanly traversable wormholes
Juan Maldacena and Alexey Milekhin, arXiv.

Източник:

One Theory Beyond the Standard Model Could Allow Wormholes that You Could Actually Fly Through, Universe Today

Physicists may have found a way to create traversable wormholes, ZMEScience


Няма коментари към тази новина !

 
Още от : Физика
Отговорът не е 42, а 1/137
10 ноември 2019 в 10:20
Всички текстове и изображения публикувани в OffNews.bg са собственост на "Офф Медия" АД и са под закрила на "Закона за авторското право и сродните им права". Използването и публикуването на част или цялото съдържание на сайта без разрешение на "Офф Медия" АД е забранено.