ЦРВОТОЧИНА: ИСТОРИЈА, ТЕОРИЈА, ТИПОВИ, ФОРМАЦИЈА - АРТЕ - 2025

Пролаз , из астрофизике и космологије, је пролаз који повезује два поена у ткању простор-време. Баш као што је падајућа јабука инспирисала теорију гравитације Исааца Невтона 1687. године, црви који пробијају јабуке инспирисали су нове теорије, такође у оквиру гравитације.

Баш као што црв успева да кроз тунел досегне другу тачку на површини јабуке, просторне и временске рупе чине теоретске пречице које му омогућавају да путује до удаљених делова свемира за мање времена.

Простор-време црвоточина: уметничка визија. Извор: Пикабаи.

То је идеја која је заробила и наставила да привлачи машту многих. У међувремену, космолози су заузети тражењем начина да докажу његово постојање. Али тренутно су још увек предмет нагађања.

Да се ​​мало приближимо разумевању црвоточина, могућности путовања кроз њих и разликама које постоје између црвоточина и црних рупа, морамо погледати концепт простора-времена.

Шта је просторно време?

Концепт простора и времена је уско повезан са концептом црвоточине. Зато је прво потребно установити шта је то и која је његова главна карактеристика.

Просторно време је где се догађа сваки догађај у универзуму. А универзум је заузврат тоталитет простора-времена, способан да прими све облике енергије-материје и још више …

Када младожења упозна младенку то је догађај, али овај догађај има просторне координате: место састанка. И временска координата: година, месец, дан и време састанка.

Рођење звезде или експлозија супернове такође су догађаји који се дешавају у простор-времену.

Сада, у региону универзума без масе и интеракција, простор је временски раван. То значи да два светлосна зрака која почињу паралелно настављају се овако, све док остају у тој регији. Узгред, јер је светлост времена вечна.

Наравно, простор-време није увек равно. Универзум садржи предмете који имају масу која мења простор-време, узрокујући закривљеност простора-времена у универзалном обиму.

Сам Алберт Ајнштајн је у тренутку инспирације схватио да је назвао „најсрећнију идеју мог живота“, да се убрзани посматрач локално не разликује од оног који је близак масивном објекту. То је познати принцип еквиваленције.

И убрзани посматрач савија простор-време, тј. Еуклидска геометрија више не важи. Због тога се у окружењу масивног објекта, као што су звезда, планета, галаксија, црна рупа или сам универзум, савија простор-време.

Људска бића ову закривљеност доживљавају као силу која се назива гравитацијом, свакодневном али истовремено и тајанственом.

Гравитација је једнако загонетна колико и сила која нас вуче напријед када аутобус у којем путујемо нагло кочи. Као да се одједном нешто невидљиво, мрачно и масивно, на тренутак креће и привлачи, изненада нас тјерајући напријед.

Планете се крећу елиптично око Сунца јер његова маса ствара депресију на површини и времену која узрокује да планете закриве своје путање. Светлосни зрак такође крива свој пут пратећи просторно-временску депресију коју производи Сунце.

Тунели кроз простор - време

Ако су простор-време закривљена површина, у принципу ништа не спречава да се једно подручје повеже са другим кроз тунел. Путовање кроз такав тунел не би само подразумевало промену места, већ нуди и могућност преласка у неко друго време.

Ова идеја је инспирисала многе научнофантастичне књиге, серије и филмове, укључујући чувену америчку серију "Тунел времена" из 1960. и новију "Дееп Спаце 9" из франшизе Стар Трек и филма Интерстеллар из 2014. године.

Идеја је потекла од самог Ајнштајна, који је, тражећи решења за теренске једначине опште релативности, пронашао заједно с Натханом Розеном теоријско решење које је омогућило повезивање две различите регије простора-времена кроз тунел који је функционисао као пречица.

То решење је познато као Аинстеин - Росен мост и појављује се у делу објављеном 1935.

Међутим, израз "црвоточна рупа" први пут је коришћен 1957. године, захваљујући теоријским физичарима Јохну Вхеелеру и Цхарлесу Миснеру у публикацији те године. Раније се говорило о „једнодимензионалним цевима“ које се односе на исту идеју.

Касније 1980. године Царл Саган написао је научнофантастични роман "Цонтацт", књигу која је касније преточена у филм. Главни јунак Елли открива интелигентни ванземаљски живот удаљен 25 хиљада светлосних година. Царл Саган је желио да Елли путује тамо, али на начин који је био научно вјеродостојан.

Путовање удаљено 25 хиљада светлосних година није лак задатак за човека, осим ако се не тражи пречица. Црна рупа не може бити рјешење, јер би се приликом приближавања сингуларности диференцијална гравитација растргала свемирском броду и његовој посади.

У потрази за другим могућностима, Царл Саган консултовао је једног од водећих стручњака за црне рупе времена: Кип Тхорнеа, који је почео да размишља о томе и схватио да су мостови Ајнштајн-Розен или црвоточине Вхеелер су решење.

Међутим, Тхорне је такође схватио да је математичко решење нестабилно, односно да се тунел отвара, али убрзо након тога задави се и нестане.

Нестабилност црвоточина

Да ли је могуће користити црвоточине за путовање великих удаљености у простору и времену?

Откако су измишљене, црвоточине су служиле у бројним заплетима научне фантастике како би одвеле своје јунаке у забачена места и искусиле парадоксе нелинеарног времена.

Кип Тхорне је нашао два могућа решења проблема нестабилности црвоточине:

• Кроз такозвану квантну пену. На Планцковој скали (10 ^-35 м) постоје квантне флуктуације које могу повезати два подручја простор-времена кроз микротунеле. Хипотетичка врло напредна цивилизација могла би пронаћи начин да прошири пролазе и држи их довољно дуго да човек прође.
• Негативна масовна материја. Према проценама које је 1990. објавио сам Тхорне, огромне количине ове материје требало би да задрже отворене крајеве црвоточине.

Изузетно у овом последњем рјешењу је то што за разлику од црних рупа, нема сингуларности или квантних појава, а пролазак људи кроз тунел тунелу био би изведив.

На тај начин црвоточине не би само омогућиле да се удаљене области у простору повежу, већ и раздвајају у времену. Стога су машине за путовање у времену.

Степхен Хавкинг, велика референца у космологији на крају 20. века, није веровао да су црвоточине или временске машине изведиви, због многих парадокса и контрадикција које произилазе из њих.

То није умањило духове других истраживача, који су сугерисали могућност да две црне рупе у различитим просторима и временима буду унутрашње повезане црвоточином.

Иако ово не би било практично за путовање у свемир-време, јер осим невоља које би донијеле јединственост црне рупе, не би било могућности да се изађе на другом крају, пошто је то још једна црна рупа.

Разлике између црних рупа и црвоточина

Када говорите о црвоточној рупи, одмах помислите и на црне рупе.

Црна рупа се формира природно, након еволуције и смрти звезде која има одређену критичну масу.

Настаје након што звезда исцрпи своје нуклеарно гориво и почне се неповратно сажимати због своје гравитационе силе. То траје немилосрдно све док не проузрокује тако колапс да ништа ближе радијусу хоризонта догађаја не може да избегне, чак ни светлост.

За поређење, црвоточина је ретка појава, последица хипотетичке аномалије у закривљености простора-времена. Теоретски их је могуће проћи.

Међутим, ако би неко покушао да прође кроз црну рупу, интензивна гравитација и екстремно зрачење у непосредној близини сингуларности претворило би је у танку нит субатомских честица.

Постоје индиректни и тек недавно непосредни докази за постојање црних рупа. Међу тим доказима су емисија и детекција гравитационих таласа привлачењем и ротацијом две колосалне црне рупе које је детектирао ЛИГО гравитациони опсерваториј.

Постоје докази да супер масивна црна рупа постоји у центру великих галаксија, попут нашег Млечног пута.

Брза ротација звезда у близини центра, као и огромна количина високофреквентног зрачења које потиче одатле, индиректни су доказ да постоји огромна црна рупа која објашњава присуство ових појава.

Тек 10. априла 2019. године свету је приказана прва фотографија супермасивне црне рупе (7 милијарди пута већа од Сунчеве масе), смештене у врло далекој галаксији: Мессиер 87 у сазвежђу Девица, 55 милиона светлосних година од Земље.

Ову фотографију црне рупе омогућила је светска мрежа телескопа названих "Евент Хоризон Телесцопе", у којој је учествовало више од 200 научника из целог света.

С друге стране, до данас нема доказа за црвоточине. Научници су успјели да открију и прате црну рупу, међутим то није могуће са црвоточинама.

Према томе, они су хипотетички објекти, иако теоретски изводљиви, као што су некада биле и црне рупе.

Разноликост / врсте црвоточина

Иако још увек нису откривене, или можда управо због тога, замишљене су различите могућности за црвоточине. Све су теоретски изводљиве јер задовољавају Еинстеинове једначине за општу релативност. Ево неких:

• Црвоточине које повезују две просторно-временске регије истог универзума.
• Црвоточине су у стању да повежу један универзум са другим универзумом.
• Аинстеин-Росен мостови, у којима би материја могла прелазити са једног на други отвор. Иако би тај пролаз материје проузроковао нестабилност, проузроковао је да се тунел уруши на себи.
• Кип Тхорне црвоточина, са сферном љуском негативне масне материје. Она је стабилна и покретна у оба смера.
• Такозвана Сцхварзсцхилд црвоточина, која се састоји од две повезане статичке црне рупе. Они се не могу кретати, јер су материја и светлост заробљени између обе крајности.
• Напуњене и / или ротирајуће или Керр црвоточине, које се састоје од две унутрашње повезане динамичне црне рупе, које се могу кретати у само једном правцу.
• Квантна пена простора-времена, чије постојање је теоретизовано на субатомском нивоу. Пена је састављена од веома нестабилних субатомских тунела који повезују различите зоне. Њихова стабилизација и ширење захтевали би стварање кварк-глуонске плазме, за шта би била потребна готово бесконачна количина енергије да се произведе.
• У новије време, захваљујући теорији струна, теорији за црвоточине подржане космичким струнама су теоретизиране.
• Испреплетене и затим одвојене црне рупе из којих настаје просторно-временска рупа, или Еинстеин-Росен мост који се заједно држи гравитацијом. То је теоријско решење које су у септембру 2013. године предложили физичари Јуан Малдацена и Леонард Сусскинд.

Све су оне потпуно могуће, јер нису у супротности са Ајнштајновим једначинама опште релативности.

Да ли ће се црвоточине икада видети?

Дуго времена су црне рупе биле теоријска рјешења Еинстеинових једнаџби. И сам Ајнштајн довео је у питање могућност да их човечанство икада открије.

Алберт Еинстеин (1879-1955), аутор теорије релативности. Извор: Пикабаи.

Дакле, црне рупе су дуго времена биле теоретска предвиђања, све док нису пронађене и лоциране. Научници имају исту наду за црвоточине.

Веома је могуће да су и они ту, али још увек није научено да их лоцира. Иако према најновијој публикацији, црвоточине би оставиле трагове и сенке видљиве чак и телескопима.

Верује се да фотони путују око црвоточине, стварајући блистав прстен. Најближи фотони падају унутра и остављају сенку која ће им омогућити да се разликују од црних рупа.

Према Рајибул Схаикх, физичару из Тата института за фундаментална истраживања у Мумбају у Индији, врста ротирајуће црвоточине створила би већу и искривљену сенку од оне црне рупе.

У свом раду, Схаикх је проучавао теоријске сенке које је бацила одређена класа вртоглавих црвоточина, усредсређујући се на пресудну улогу грла рупе у стварању фотонске сјене која омогућава његову идентификацију и разликовање од црне рупе.

Схаикх је такође анализирао зависност сенке од завртања црвоточине и упоредио је је и са сенком коју је вртила црна рупа Керр, проналазећи значајне разлике. То је потпуно теоријско дело.

Поред тога, за сада црвоточине остају математичке апстракције, али могуће је да ће се неке уочити врло брзо. Оно што је у другој крајности, за сада је још увек предмет претпоставке.

Референце

1. Квантно заплетање може довести до гравитације. Преузето са Циенциаалдиа.цом
2. Напредак физике, вол. 61, бр. Рујна 2013., стр. 781-811
3. Црвоточина. Преузето са википедиа.орг
4. Време простор. Преузето са википедиа.орг.
5. Давид Ниелд (2018). Луди нови папир предлаже црвоточине да бацају сјене које бисмо лако могли видјети помоћу телескопа. Преузето са сциенцеалерт.цом