Кротовая нора

Многие физики полагают, что кротовые норы реальны и могут находиться по всей вселенной. включая нашу галактику.

Существует вопросы, ответы на которые мы никогда не узнаем. Взять, к примеру, черные дыры эти таинственные космические объекты встречаются по всей Вселенной. Их гравитация настолько сильна, что все расположенные поблизости объекты будут неизбежно ими поглощены. И если мы в состоянии обнаружить черные дыры и предположить что происходит внутри, то узнать что именно находится за горизонтом событий не представляется возможным. Ни один живой организм никогда не сможет оказаться внутри этих космических монстров. Наука, однако, позволяет делать определенные предположения. Так, общая теория относительности Эйнштейна (ОТО) гласит, что все объекты поглощенные черной дырой остаются в ней навсегда. Даже кванты самого света не способны вырваться наружу. Но в 1970-х годах ХХ столетия физик-теоретик Стивен Хокинг пришел к выводу, что черные дыры должны испускать излучение, тем самым создавая парадокс.

Информационный парадокс потеря информации в результате формирования, излучения и распада черных дыр.

Испаряются ли черные дыры?

Звучит немного странно, но черные дыры на самом деле испускают слабое излучение. Именно оно в конечном итоге уносит энергию прочь от черной дыры. Более того, это слабое свечение полностью истощает черную дыру, знаменуя тем самым ее исчезновение. Все, что от нее остается это свет.

В 1970-х годах расчеты ученых предполагали, что свет почти не содержит в себе информации. Черные дыры, казалось, уничтожали не только поглощенные объекты, но и любые данные о том, чем эти объекты были. И все же существует небольшая проблема согласно квантовой механике, это попросту невозможно.

Черные дыры испаряются, но как именно большой вопрос

Напомним, что основной принцип квантовой механики заключается в изучении поведения частиц на субатомном уровне. Если вы знаете текущее состояние любой системы, то знаете все, что нужно знать о ее прошлом и будущем.

Каким-то образом черные дыры, казалось, уничтожали информацию, которая, согласно квантовой теории, не может быть уничтожена. Эта проблема самый настоящий информационный парадокс, который сбивал физиков с толку на протяжении десятилетий.

Еще больше увлекательных статей о последних научных открытиях в области астрофизики и космологии, читайте на нашем канале в Яндекс.Дзен. Там регулярно выходят статьи которых нет на сайте!

Но за последние несколько лет физики-теоретики определили ключевые моменты, упущенные из виду в первоначальных расчетах Хокинга. Расчеты, завершенные в 2019 году, наконец дали ученым представление о том, как эта информация может сохраниться. К тому же, изучение того, как именно работают квантовые вычисления, может подарить новые знания о том, что представляет собой теория квантовой гравитации.

Связаны ли черные дыры и червоточины?

Недавно исследователи обнаружили кое-что интересное: кротовые норы или червоточины могут соединять разные отдаленные регионы Вселенной. Это может пролить свет на то, что все-таки происходит с информацией о материи, поглощаемой черными дырами.

Кротовая нора (или червоточина) гипотетическая структура, которая позволяет пройти сквозь пространство-время и оказаться в другой галактике. Интересно, что червоточины существуют благодаря гравитационному воздействию черных дыр.

Кротовые норы могут быть порталом в другие галактики

В конце концов черная дыра полностью испарится как и любая информация о ее поглощенном содержимом. Но это противоречит фундаментальному изречению квантовой физики: информация не может исчезнуть из Вселенной.

И вновь это означает, что общая теория относительности и квантовая механика в их нынешнем виде несовместимы друг с другом. Мы должны найти единую структуру для квантовой гравитации пишут авторы нового исследования.

Многие физики также подозревают, что информация ускользает из черных дыр несколько необычно каким-то образом она остается закодированной в излучении. Чтобы узнать так это или нет, исследователи вычисляют энтропию излучения, которая измеряет, сколько информации теряется за пределами черной дыры. Напомним, что энтропия это мера беспорядка, хаоса.

Больше по теме: Смогут ли люди когда-нибудь путешествовать сквозь червоточины?

В 1993 году физик Дон Пейдж подсчитал, что если информация не будет потеряна, энтропия сначала возрастет, но затем упадет до нуля это будет происходить по мере исчезновения черной дыры.

Выходит, когда физики просто объединяют квантовую механику со стандартным описанием черных дыр в общей теории относительности, они, вероятно, ошибаются энтропия постоянно растет по мере того, как черная дыра сжимается то есть, теряет информацию.

Представить кротовую нору можно, сложив листок бумаги пополам, а затем проткнуть его. Это отверстие и будет подобием кротовой норы.

Недавно исследователи смогли изучить как черные дыры имитируют червоточины, обеспечивая путь эвакуации информации. Необходимо понимать, что это не червоточина в реальном мире, а способ математического вычисления энтропии излучения. Таким образом червоточина соединяет внутреннюю часть черной дыры и излучение снаружи, словно мост.

Не пропустите: Наша Вселенная это голограмма? И при чем тут черные дыры?

Что происходит с информацией?

После проведения подробного анализа, авторы научной работы объединили стандартное описание и изображение червоточины. Полученный результат совпал с ранними предсказаниями, так что физики, вероятно, правы, предполагая, что информация сохраняется даже после гибели черной дыры.

«Мы обнаружили новую геометрию пространства-времени со структурой, подобной червоточине, которая была упущена из виду при стандартных вычислениях», объясняют физики. «Энтропия, вычисленная с использованием новой геометрии, дает совершенно другой результат».

Изучение черных дыр может дать ответы на самые большие вопросы по происхождению нашей Вселенной

Больше по теме: Черные дыры могут оказаться порталами для путешествий сквозь пространство и время

Несмотря на возросшее количество вопросов и желание разобраться в том, как возникла и как устроена Вселенная, гравитацию придется рассматривать как квантовое явление. Все потому, что без теории квантовой гравитации понять что происходит с информацией невозможно, а значит будем ждать дальнейших открытий.

Червоточину, или как ее еще принято называть, кротовую нору ученые представляют в виде туннеля, располагающегося между двумя водоворотами света.

Среди множества космических загадок «червоточины» пользуются особой популярностью. С их помощью герои блокбастеров путешествуют по разным вселенным, однако в реальности так называемый мост Эйнштейна-Розена является математическим дополнением общей теории относительности (ОТО). В 1916 году математик Натан Розен и физик Альберт Эйнштейн обратили внимание на решение простейших уравнений ОТО, описывающих изолированные источники гравитационного поля. Ученые предположили, что эта пространственная структура похожа на «мост», соединяющий две одинаковые вселенные (или две разные точки пространства-времени). Впоследствии эти структуры получили название «кротовые норы» (от английского wormhole червоточина), однако их существование не доказано. Но несмотря на гипотетический статус, червоточины постоянно присутствуют в уравнениях и помогают астрофизикам описывать устройство Вселенной, движение звезд, планет и других небесных объектов. Но если они действительно существуют, то можно ли их найти? Давайте разбираться!

Гравитационные волны изменения гравитационного поля, распространяющиеся подобно волнам.

Черные дыры и научные факты

Черные дыры долгое время существовали лишь в уравнениях, а Эйнштейн был уверен в том, что обнаружить их невозможно. Только представьте какой была бы его реакция на ошеломительные успехи современной науки в 2016 году ученые из лабораторий LIGO и VIRGO зафиксировали гравитационные волны, исходящие от столкновения двух черных дыр (размер которых в 29 и 36 раз больше нашего Солнца).

За проделанную работу физиков наградили Нобелевской премией в 2017 году, а два года спустя изумленная публика рассматривала первый в истории снимок «тени» черной дыры. Подробнее об этом историческом событии и о том, как ученым удалось сфотографировать черную дыру мы рассказывали здесь, не пропустите!

Так выглядит первое фото тени черной дыры под названием Стрелец А. Красота!

Черная дыра представляет собой область пространства-времени, гравитационное притяжение которой настолько велико, что покинуть ее не могут даже кванты самого света.

Сегодня никто не сомневается в существовании черных дыр. Эти объекты реальны и, предположительно, находятся в центре большинства галактик во Вселенной. Правда, чтобы признать реальность и рассмотреть эту научную теорию всерьез нашей цивилизации понадобилось… 50 лет. На смену космическим монстрам пришли червоточины, существование которых сегодня находится под вопросом, так как сами физики не понимают следует ли относиться к червоточинам всерьез.

Больше по теме: Космическая музыка: как звучат черные дыры

Туннель в пространстве-времени

Итак, согласно физической теории, кротовая нора напоминают туннель, который можно использовать для быстрых космических перелетов из одного края Вселенной в другой. Теоретически с их помощью можно не только сократить расстояние между галактиками (с миллионов лет до часов или минут при надлежищих условиях), но даже использовать их в качестве машины времени.

Как, вероятно, знают наши читатели, ОТО Эйнштейна практически каждый год получает подтверждение, а некоторые ученые убеждены в существование червоточин. Но в этой истории есть небольшая проблема: кротовые норы чрезвычайно нестабильны. Это означает, что пространственно-временные туннели не могут долго оставаться открытыми (чтобы что-то или кто-то мог сквозь них пройти).

Кротовые норы соединяют разные участки Вселенной и, возможно, разные вселенные

Ученые называют точки, в которых вы входите и выходите из червоточины, устьями, а сам туннель горлом.

В 1988 году физик Кип Торн из Калифорнийского технологического института предположил, что червоточины можно держать открытыми, используя экзотическую форму энергии материи с отрицательной массой, которая отталкивает от себя другую (известную нам) материю. По этой причине многие исследователи полагают, что крошечные червоточины с экзотической энергией появились вскоре после Большого взрыва и по мере расширения Вселенной становились все тоньше и длиннее.

В данном случае речь идет об эффекте Казимира, который объясняет взаимное притяжение проводящих незаряженных тел под действием квантовых флуктуаций в вакууме. Именно эта отрицательная энергия действует против гравитации, поддерживая червоточину «на плаву».

Если кротовые норы действительно существуют, то устроены именно таким образом

Вам будет интересно: Может ли рябь пространства-времени указывать на червоточины?

Экзотическая энергия

Учитывая растущий интерес к червоточинам, физик Люк Батчер из Кембриджского университета пришел к выводу, что форма червоточины сама по себе способна генерировать энергию Казимира.

Если горловина червоточины на несколько порядков длиннее, чем ширина ее устья, в ее центре создается экзотическая энергия, благодаря которой червоточина может оставаться открытой достаточно долго для того, чтобы через нее мог проскочить импульс света, объясняет Батчер.

Упоминания о червоточинах можно встретить в научной фантастике. Такие дыры позволяют быстро путешествовать в пространстве и времени.

И если устья червоточины могут существовать в разные моменты времени, то теоретически подходят для путешествий сквозь пространство и время. Но как бы нам не хотелось обнаружить эти объекты и путешествовать в другие миры (или по просторам Вселенной), наука далека от перевода теоретических уравнений в физические объекты.

Подробнее о том, смогут ли люди когда-нибудь путешествовать сквозь червоточины мы рассказывали здесь

Это, однако, не мешает кротовым норам поражать наше воображение. Более того, в некотором смысле эти объекты представляют собой восхитительную форму эскапизма. В отличие от пугающих черных дыр (которые заманивают в ловушку все, что попадает внутрь), червоточины могут позволить нам путешествовать по космическому океану со скоростью, превышающей скорость света.

Кротовые норы и квантовая теория

Связь червоточин с квантовой теорией также интересное явление. Поскольку на микроуровне все вокруг (и мы сами) состоит из атомов и частиц, они могут появиться в пустом пространстве только для того, чтобы исчезнуть через мгновение. При этом целый ряд недавно проведенных экспериментов показал, что квантовую информацию можно передавать из одного места в другое.

С этой точки зрения червоточины похожи на черные дыры, соединенные между собой, отмечают специалисты.

Черные дыры и червоточины могут быть неразрывно связаны

К счастью, тот факт, что квантовая физика играет важную роль в существовании червоточин вряд ли останется незамеченным. Безусловно, пока никто не видел эти объекты, однако это не означает, что космических туннелей в природе не существует.

В конечном итоге кротовые норы могут помочь ученым понять сокровенные тайны Вселенной. И, что не менее интерсно, доказать существование Мультивселенной. А как вы думаете, узнаем ли мы ответы на эти вопросы в ближайшие 10 лет? Поделиться своими мыслями, как и всегда, можно здесь и в комментариях к этой статье!

Последние комментарии