Кротовые норы и межзвёздные путешествия
Вы наверняка тоже любите научную фантастику и истории про путешествия между звёздами. Но тут есть одна загвоздка — в реальности подобное путешествие займёт столетия. Никакого конфликта героев не хватит, чтобы поддерживать его так долго. Никаких галактических империй или исследований отдалённых миров одним человеком не получится.

Поэтому фантасты вводят в свои произведения различные методы вырваться из оков текущей реальности и обеспечить возможность путешествий принципиально быстрее скорости света. Одна из самых распространённых фантастических идей — гиперпереход через червоточины пространства-времени. Но есть ли за этим какое-то научное обоснование или только неведомая магия?

Спойлер: какое-то есть.
История
Ещё в 1916 году австрийский физик Людвиг Фламм нашёл любопытное решение уравнений Эйнштейна, из которого выходила возможность того, что мы сейчас называем "кротовой норой" или "червоточиной". Говоря бытовым языком, это туннель, соединяющий две точки пространства по гораздо более короткому пути, чем тот, который нужно было бы пройти "ногами", скажем, на космическом корабле. А ещё такой туннель может вести в другую Вселенную, но об этом позже. Сам Эйнштейн совместно с Натаном Розеном пришёл к тем же решениям спустя 20 лет, в 1935 году. Эта публикация уже стала известна, поэтому за подобной сущностью в науке закрепилось название мост Эйнштейна — Розена.

Николай Кузьмин
Автор вопросов, ведущий и Коперник на Игре Коперника
Казалось бы, перед нами реально возможный в природе метод телепортации. Но нет: в 1962 году Джон Уилер показал, что такие червоточины не постоянны, они могут появляться и исчезать. Причём, физика обязывает их делать это настолько быстро, что даже свет не сможет успеть пройти через этот тоннель. Это должно выглядеть примерно так, как на этом рисунке.

Очевидно, что для путешествий между звёздами такая червоточина не подходит. Но физики не меньше фантастов хотят, чтобы Вселенная была максимально разнообразна и ищут возможности расширения вариантов существования материи, подставляя в уравнения те или иные экстремальные условия.
Нобелевский лауреат Кип Торн широко известен не только своими научными работами, но и как сценарист и научный консультант фильма Интерстеллар, где сюжет зависит от существования большой проходимой червоточины. Он совместно с российским астрофизиком Игорем Новиковым показал, что может существовать стабильная червоточина. Но для этого необходимо, чтобы в тоннеле, который она образовывает находилась так называемая "фантомная материя". Такая материя должна обладать натяжением, принципиально превышающим плотность энергии самой материи. Ничего подобного во Вселенной, вроде, не наблюдается, но не факт, что этого нет.
Кип Торн задумывался о возможности проходимых червоточин в 1985 году, консультируя великого популяризатора науки Карла Сагана при написании им книги "Контакт". В этой книге тоже есть перемещение через "червоточину", хотя сначала Саган хотел использовать для этого чёрную дыру. Но к чёрным дырам я ещё коротко вернусь.

Кстати, в своей книге «Интерстеллар. Наука за кадром» Торн приводит видение того, как должна выглядеть проходимая червоточина. Чтобы попасть в тоннель, лучи света должны сначала сходиться в него, а на выходе, наоборот, расходиться. Таким, образом, снаружи всё должно выглядеть, как линза.
Представим, что проходимая червоточина может возникнуть. Но что для этого нужно? Общая теория относительности предполагает искривление пространства-времени под действием гравитации. Вот только для возможного искривления до проходимой червоточины, согласно вычислениям астрофизика Бориса Штерна, для этого необходима чёрная дыра с массой порядка 100 миллионов масс Солнца. Такие чёрные дыры существуют, но располагаются они в центрах галактик. Причём, наша родная сверхмассивная дыра в центре Млечного пути для этого маловата — её масса оценивается только в 4 миллиона масс Солнца.
Вернёмся к чёрным дырам. По некоторым теориям в чёрной дыре, обладающей электрическим зарядом (Рейснера — Нордстрема), либо в такой, которая вращается вокруг своей оси (Кера), сингулярность будет обладать особыми свойствами. Объект, попавший под горизонт событий таких чёрных дыр притягивается и ускоряется в направлении центра. Но после этого он попадает под другой внутренний горизонт и там уже начинает отталкиваться от сингулярности. Отталкивание возрастает и тогда объект начинает двигаться в направлении другой Вселенной. Здесь возникает гипотетический объект "белая дыра", в область которого ничто не может войти, а вот выйти из него — сколько угодно.
Таким образом, если когда-нибудь исследователь прыгнет, скажем, в сверхмассивную чёрную дыру в квазаре TON 618 в созвездии Гончие Псы с массой 66 млрд масс Солнца, то, возможно, он вылетит невредимым из белой дыры в другой Вселенной. Правда, мы об этом уже не узнаем. Поэтому не советую повторять такой трюк самостоятельно.


Впрочем, кто знает, какие ещё сюрпризы принесёт нам астрофизика. Недавно была высказана гипотеза, что червоточины создают космические лучи — потоки высокоэнергетичных заряженных и нейтральных частиц. Возможно эта гипотеза прольёт свет на другие варианты образования и существования червоточин, которые больше подходят для межзвёздных путешествий.
Автор истории — Николай Кузьмин
Made on
Tilda