Czym są tunele czasoprzestrzenne?
Fizycy-teoretycy postawili hipotezę o istnieniu takich „skrótów” w
Ponieważ nazwa mostów Einstein-Rosen jest nieco sucha jak na tak imponującą ewentualność, stała się ona bardziej znana jako tunele czasoprzestrzenne lub tunele czasoprzestrzenne.
Możesz przedstawić tunel czasoprzestrzenny jako rodzajtunel, który łączy dwa punkty w czasoprzestrzeni. Ten tunel może być prostą rynną lub krętą ścieżką. Jeśli tunel czasoprzestrzenny jest „przejezdny”, działa jako skrócenie ścieżki w czasoprzestrzeni, łącząc dwa punkty, które w innym przypadku byłyby od siebie oddalone. Tunele czasoprzestrzenne mogą łączyć różne punkty w tym samym wszechświecie lub mogą łączyć różne wszechświaty.
Najczęstszy sposób przedstawianiatunele czasoprzestrzenne - wyobraź sobie, że trzymasz kartkę papieru, która jest normalną przestrzenią. Pomyśl o podróżowaniu w kosmosie jak o podróżowaniu na kartce papieru. Teraz zaznacz punkt na każdym końcu i złóż kartkę na pół, łącząc ze sobą dwa punkty, ale nie pozwalając im się dotykać. Gdybyś podróżował w zwykłej przestrzeni (to znaczy wzdłuż kartki papieru), podróż od jednego z twoich znaków do drugiego trwałaby dłużej, niż gdyby istniał tunel lub tunel czasoprzestrzenny łączący dwa punkty na papierze przez pustą przestrzeń między nimi. im.
Czy tunele czasoprzestrzenne naprawdę istnieją?
Tunel czasoprzestrzenny nigdy nie był bezpośrednio obserwowany lubpośrednio, ale „istnieją” w sensie matematycznym, gdy powstają w rozwiązaniach równań pola grawitacyjnego, które leżą u podstaw ogólnej teorii względności Einsteina. Oznacza to, że możemy podzielić wszechświat na wiele części, a następnie użyć równań matematycznych, aby opisać, jak te części do siebie pasują.
Te równania pola są jak rusztowanie,na którym zbudowany jest wszechświat. Równania opisujące działanie ogólnej teorii względności lub grawitacji nie wymagają tuneli czasoprzestrzennych, ale tak. Innymi słowy, jednym z możliwych rozwiązań ogólnych równań pola względności jest tunel łączący dwa punkty w czasoprzestrzeni.
Tunele czasoprzestrzenne to nie tylko zjawisko czysto teoretyczne. Istnieje kilka znanych problemów, które czynią je rzeczywistością nawet w matematyce poza równaniami Einsteina.
Dlaczego tunele czasoprzestrzenne są niebezpieczne? Dokąd zaprowadzi ich odkrycie?
Na początek tunele czasoprzestrzenne są niestabilne, tj.szybko się zawali. W ten sposób potencjalni podróżnicy w kosmosie nigdy nie będą w stanie dostać się na drugi koniec tunelu, jeśli ten zapadnie się wokół nich. Nie wszystko jest jednak stracone, ponieważ fizycy odkryli, że użycie egzotycznej materii może utrzymać otwarty tunel czasoprzestrzenny. Materia egzotyczna, której nie należy mylić z ciemną materią, jest formą o ujemnej gęstości energii i ujemnym ciśnieniu. Jest odpychany, a nie przyciągany przez grawitację. Do tej pory w eksperymentach kwantowych materia egzotyczna pojawia się w postaci cząstek, więc nikt nie wie, czy wystarczająca ilość egzotycznej materii może stworzyć tunel czasoprzestrzenny w jednym miejscu.
Problem podróży w czasie
A nawet gdybyśmy mogli wesprzeć tunel zOdkryci dzięki zdolności egzotycznej materii do odpychania grawitacji, inni teoretycy, tacy jak Stephen Hawking, ostrzegają przed innym problemem. Jeśli choć jedna cząstka uderzy w tunel czasoprzestrzenny, matematyka wymaga, aby tunel zaczął się zapadać. Nie wróży to dobrze międzygalaktycznym podróżom w przestrzeni i czasie.
Nie można tworzyć zamkniętych krzywych, takich jak czas. Luz zapobiegłby pojawieniu się zamkniętych krzywych czasu.Prawa fizyki nie są pozwolić na pojawienie się zamkniętych krzywych przypominających czas, ostrzegał Hawking, broniąc chronologii czasu w swoim badaniu z 1992 roku.
Potencjał tunelu czasoprzestrzennego. Co mogą nam dać tunele czasoprzestrzenne?
Tunele czasoprzestrzenne są popularnym przedmiotem wśródentuzjastów science fiction i fizyków teoretycznych, bo takie zjawiska mogą otwierać wiele możliwości. Ludzie mogli podróżować do innej galaktyki lub badać istnienie wszechświatów równoległych w ludzkim życiu.
Ten hipotetyczny statek kosmiczny zPierścień indukcyjny „ujemnej energii” został zainspirowany najnowszymi teoriami opisującymi, w jaki sposób przestrzeń może być zakrzywiona z ujemną energią, aby wytworzyć ultraszybki transport do odległych systemów gwiezdnych
A tunele czasoprzestrzenne to nie tylko okazjapodróże kosmiczne, ale także podróże w czasie. Moglibyśmy cofnąć się do początków formowania się naszego Układu Słonecznego i wreszcie zakończyć debatę o tym, jak powstał nasz księżyc. Może nawet rozwiąże zagadkę, w jaki sposób supermasywna czarna dziura pojawiła się w centrum Drogi Mlecznej? A to dopiero początek.
Biorąc pod uwagę, że istnienie tuneli czasoprzestrzennych jest tak kuszące, powinniśmy spodziewać się jak największej liczby badań na ten temat. A niedawno naukowcy zaproponowali oryginalne rozwiązanie.
Co zasugerowali naukowcy?
Detektory fal grawitacyjnych już odkryły tajemnicze czarne dziury. Tuby czasoprzestrzenne mogą być następne.
Sądząc pobadania fizyków, czarna dziura wpadająca spiralą do tunelu czasoprzestrzennego spowoduje powstawanie zmarszczek w przestrzeni, które mogą zostać wykryte i zarejestrowane przez obserwatoria fal grawitacyjnych LIGO i Virgo.
Jak dotąd nie znaleziono dowodów na istnienie tuneli czasoprzestrzennych. Ale jeśli istnieją, naukowcy mają szansę wykryć tunele czasoprzestrzenne za pomocą fal grawitacyjnych, naukowcy są pewni.
W swoim podejściu teoretycznym rozważali:czarna dziura o masie pięciokrotnie większej od masy Słońca, która krążyła wokół tunelu czasoprzestrzennego w odległości 1,6 miliarda lat świetlnych od Ziemi. Naukowcy obliczyli, że gdy czarna dziura zbliży się do tunelu czasoprzestrzennego, będzie się poruszać spiralnie do wewnątrz, jakby orbitowała wokół innej masywnej czarnej dziury. Procesowi temu towarzyszyć będą oscylacje i powstanie fal grawitacyjnych. Na początku będą wyglądać jak standardowy wzór fali, którego częstotliwość wzrasta z czasem.
Ale gdy tylko czarna dziura dotrze do środka tunelu czasoprzestrzennego, zwanego gardłem, przejdzie przez nią i fale grawitacyjne w pierwszym wszechświecie nagle znikną.
Naukowcy sprawdzili, co by się stało, gdyby czarna dziura pojawiła się w odległym świecie, takim jak inny wszechświat. W tym przypadku fale grawitacyjne we wszechświecie nr 1 nagle znikną.
We Wszechświecie nr 2 powstająca czarna dziura zaczęłaby poruszać się po spirali. Może to wskazywać, że przechodziła przez tunel czasoprzestrzenny.
A te właśnie fale, zdaniem naukowców, powinny…różnią się od tych, które występują, gdy dwa obiekty zbliżają się do siebie. Co więcej, czarna dziura powtórzy swój ruch wzdłuż tunelu między dwoma wszechświatami, powodując wybuchy fal grawitacyjnych, o ile pozwala na to jej energia.
Według badaczy, jeśli wszechświat numer 2był nasz wszechświat, w pewnej odległości naukowcy mieliby możliwość wykrycia tych specjalnych fal grawitacyjnych. To udowodni, że czarna dziura przeszła przez tunel czasoprzestrzenny, co oznacza, że istnieje.
Jaki jest wynik finansowy?
Zgodnie z ogólną teorią względności, która opisuje grawitację w wyniku zakrzywienia czasoprzestrzeni, możliwe są tunele czasoprzestrzenne.
Obserwatorium LIGO z siedzibą w Stanach ZjednoczonychStany, czyli obserwatorium interferometrycznego lasera interferometrycznego Advanced Virgo we Włoszech, wykrywa fale pochodzące z czarnych dziur lub gwiazd neutronowych. Te masywne obiekty krążą wokół siebie, zanim się połączą.
Obecnie naukowcy są w stanie zauważyć takiefuzje, które od 2015 roku potwierdziły kilkanaście i czekają na kolejne potwierdzenia. Ale w pewnym momencie fizycy będą musieli skupić się na bardziej niezwykłych możliwościach, mówi fizyk Viter Cardoso z Instituto Superior Técnico w Lizbonie w Portugalii. Podkreśla, że czas poszukać dziwniejszych, ale ekscytujących sygnałów.
A jednak ludzkość powinna pamiętać ostrzeżenie Hawkinga i pamiętać, jakie to niebezpieczne.
Czytaj także
Zobacz, jak wygląda lato na Saturnie
Było tam zdjęcie, jak pył pustyni „wpływa” do Oceanu Atlantyckiego
Zobacz, co teleskop będący następcą Hubble'a może zobaczyć w kosmosie