Los astrofísicos están seguros: existen túneles en el espacio a través de los cuales se puede pasar a otros Universos e incluso a otras épocas. Presumiblemente, se formaron cuando el Universo apenas comenzaba. Cuando, como dicen los científicos, el espacio “hirvió” y se curvó.

A estas “máquinas del tiempo” cósmicas se les dio el nombre de “agujeros de gusano”. Un "agujero" se diferencia de un agujero negro en que no sólo puedes llegar allí, sino también regresar. La máquina del tiempo existe. Y esto ya no es una afirmación de escritores de ciencia ficción: cuatro fórmulas matemáticas, que hasta ahora demuestran en teoría que es posible avanzar tanto hacia el futuro como hacia el pasado.

Y modelo de computadora. Así es aproximadamente como debería verse una “máquina del tiempo” en el espacio: dos agujeros en el espacio y el tiempo conectados por un corredor.

"EN en este caso estamos hablando acerca de sobre objetos muy inusuales que fueron descubiertos en la teoría de Einstein. Según esta teoría, en un campo muy intenso el espacio se curva y el tiempo se tuerce o se ralentiza, propiedades fantásticas”, explica Ígor Nóvikov, subdirector del Centro Astroespacial del Instituto de Física Lebedev.

Semejante objetos inusuales Los científicos los llamaron "agujeros de gusano". Esto no es en absoluto una invención humana; hasta ahora sólo la naturaleza es capaz de crear una máquina del tiempo. Hoy en día, los astrofísicos sólo han demostrado hipotéticamente la existencia de "agujeros de gusano" en el Universo. Es cuestión de práctica.

La búsqueda de agujeros de gusano es una de las principales tareas de la astronomía moderna. “Empezaron a hablar de agujeros negros a finales de los años 60, y cuando hicieron estos informes, parecía ciencia ficción. A todos les parecía que esto era una fantasía absoluta; ahora está en boca de todos”, dice Anatoly Cherepashchuk, director del Instituto Astronómico de la Universidad Estatal de Moscú que lleva el nombre de Sternberg. - Así que ahora los "agujeros de gusano" también son ciencia ficción, sin embargo la teoría predice que los "agujeros de gusano" existen. Soy optimista y creo que algún día también se abrirán los agujeros de gusano”.

« agujeros de gusano"pertenecen a un fenómeno tan misterioso como la "energía oscura", que constituye el 70 por ciento del Universo. “Ahora se ha descubierto la energía oscura: es un vacío que tiene presión negativa. Y, en principio, los “agujeros de gusano” podrían formarse a partir del vacío”, sugiere Anatoly Cherepashchuk. Uno de los hábitats de los "agujeros de gusano" son los centros de las galaxias. Pero lo principal aquí es no confundirlos con los agujeros negros, objetos enormes que también se encuentran en el centro de las galaxias.

Su masa es de miles de millones de nuestros soles. Además, los agujeros negros tienen la fuerza más poderosa atracción. Es tan grande que ni siquiera la luz puede escapar de allí, por lo que es imposible verlos con un telescopio normal. La fuerza gravitacional de los agujeros de gusano también es enorme, pero si miras dentro del agujero de gusano, puedes ver la luz del pasado.

“En el centro de las galaxias, en sus núcleos, hay objetos muy compactos, son agujeros negros, pero se supone que algunos de estos agujeros negros no son agujeros negros en absoluto, sino entradas a estos “agujeros de gusano”, dice Igor Novikov. . Hoy en día se han descubierto más de trescientos agujeros negros.

De la Tierra al centro de nuestra galaxia vía Láctea 25 mil años luz. Si resulta que este agujero negro es un “agujero de gusano”, un corredor para viajar en el tiempo, la humanidad tendrá que volar y volar hacia él.

Por publicación de trabajos con las ecuaciones básicas de la relatividad general (GR). Más tarde quedó claro que nueva teoría La gravedad, que cumplirá cien años en 2015, predice la existencia de agujeros negros y túneles espacio-temporales. Lenta.ru te informará sobre ellos.

¿Qué es GTO?

La relatividad general se basa en los principios de equivalencia y covarianza general. El primero (principio débil) significa la proporcionalidad de las masas inerciales (asociadas con el movimiento) y gravitacionales (asociadas con la gravedad) y permite ( principio fuerte) V. área limitada El espacio no puede distinguir entre el campo gravitacional y el movimiento acelerado. Ejemplo clásico- ascensor. Con su movimiento ascendente uniformemente acelerado con respecto a la Tierra, el observador que se encuentra en él no puede determinar si se encuentra en un campo gravitacional más fuerte o si se mueve en un objeto creado por el hombre.

El segundo principio (covarianza general) supone que las ecuaciones de la relatividad general conservan su forma durante las transformaciones de la teoría especial de la relatividad, creada por Einstein y otros físicos en 1905. Las ideas de equivalencia y covarianza llevaron a la necesidad de considerar un espacio-tiempo único, que se curva en presencia de objetos masivos. Esto distingue la relatividad general de teoría clásica La gravedad de Newton, donde el espacio es siempre plano.

La relatividad general en cuatro dimensiones incluye seis independientes. ecuaciones diferenciales en derivadas parciales. Para resolverlos (encontrar la forma explícita del tensor métrico que describe la curvatura del espacio-tiempo), es necesario especificar las condiciones de contorno y de coordenadas, así como el tensor de energía-momento. Este último describe la distribución de la materia en el espacio y, por regla general, está asociado con la ecuación de estado utilizada en la teoría. Además, las ecuaciones de la relatividad general permiten introducir en ellas una constante cosmológica (término lambda), que a menudo se asocia con energía oscura y, probablemente, el campo escalar correspondiente.

Agujeros negros

En 1916 el alemán físico matemático Karl Schwarzschild encontró la primera solución a las ecuaciones de la relatividad general. Describe el campo gravitacional creado por una distribución de masas centralmente simétrica con carga eléctrica cero. Esta decisión contenía la llamada radio gravitacional cuerpo, determinando el tamaño de un objeto con una distribución de materia esféricamente simétrica, que los fotones (cuantos que se mueven a la velocidad de la luz) no pueden salir campo electromagnetico).

La esfera de Schwarzschild así definida es idéntica al concepto de horizonte de sucesos, y el objeto masivo delimitado por ella es idéntico a un agujero negro. La percepción de un cuerpo que se acerca a él en el marco de la relatividad general difiere según la posición del observador. Para un observador asociado al cuerpo, llegar a la esfera de Schwarzschild se producirá en un tiempo finito. Para un observador externo, la aproximación de un cuerpo al horizonte de sucesos tardará un tiempo infinito y se parecerá a su caída ilimitada sobre una esfera de Schwarzschild.

físicos teóricos soviéticos También contribuyó a la teoría de las estrellas de neutrones. En su artículo de 1932 "Sobre la teoría de las estrellas", Lev Landau predijo la existencia de estrellas de neutrones, y en su trabajo "Sobre las fuentes de energía estelar", publicado en 1938 en la revista Nature, sugirió la existencia de estrellas con un neutrón. centro.

Cómo objetos masivos convertirse en agujeros negros? La respuesta conservadora y actualmente más reconocida a esta pregunta la dieron en 1939 el físico teórico Robert Oppenheimer (en 1943 se convirtió en el director científico del Proyecto Manhattan, en el marco del cual se creó en los Estados Unidos la primera bomba atómica del mundo) y su estudiante de posgrado. Hartland Snyder.

En la década de 1930, los astrónomos se interesaron por la cuestión del futuro de una estrella si se agotaba su combustible nuclear. Para estrellas pequeñas como el Sol, la evolución conducirá a la transformación en enanas blancas, que tienen el poder compresión gravitacional se equilibra mediante la repulsión electromagnética del plasma nuclear de electrones. Para las estrellas más pesadas, la gravedad resulta ser más fuerte que el electromagnetismo y surgen estrellas de neutrones. El núcleo de estos objetos está hecho de líquido de neutrones y está cubierto por una fina capa de plasma de electrones y núcleos pesados.

Imagen: Noticias del Este

Límite de peso enano blanco, que impide que se convierta en una estrella de neutrones, fue evaluado por primera vez en 1932 por el astrofísico indio Subramanyan Chandrasekhar. Este parámetro se calcula a partir de la condición de equilibrio del gas de electrones degenerado y las fuerzas gravitacionales. Significado moderno Se estima que el límite de Chandrasekhar es 1,4 masa solar.

Límite de peso superior estrella neutrón, en el que no se convierte en un agujero negro, se llama límite de Oppenheimer-Volkoff. Determinado a partir de la condición de equilibrio entre la presión del gas de neutrones degenerado y las fuerzas gravitacionales. En 1939 obtuvieron un valor de 0,7 masas solares, estimaciones modernas varían de 1,5 a 3,0.

Agujero de topo

Físicamente, un agujero de gusano es un túnel que conecta dos regiones remotas del espacio-tiempo. Estas áreas pueden estar en el mismo universo o conectarse diferentes puntos diferentes universos (dentro del concepto de multiverso). Dependiendo de la posibilidad de regresar por el hoyo, se dividen en transitables e intransitables. Los agujeros infranqueables se cierran rápidamente e impiden al posible viajero realizar el viaje de regreso.

CON punto matemático En nuestra opinión, un agujero de gusano es un objeto hipotético obtenido como una solución especial no singular (finita y con significado físico) de las ecuaciones de la relatividad general. Normalmente, los agujeros de gusano se representan como una superficie bidimensional doblada. Puedes llegar de un lado a otro de la forma habitual o a través del túnel que los conecta. En el caso visual del espacio bidimensional, se puede ver que esto permite reducir significativamente la distancia.

En dos dimensiones, las gargantas de un agujero de gusano (los agujeros donde comienza y termina el túnel) tienen forma de círculo. En tres dimensiones, el cuello de un agujero de gusano parece una esfera. Estos objetos se forman a partir de dos singularidades en diferentes regiones del espacio-tiempo, que en el hiperespacio (espacio de dimensión superior) se atraen entre sí para formar un agujero. Dado que un agujero es un túnel espacio-temporal, puedes viajar a través de él no sólo en el espacio, sino también en el tiempo.

Ludwig Flamm fue el primero en proporcionar soluciones a las ecuaciones de la relatividad general del tipo agujero de gusano en 1916. Su trabajo, que describe un agujero de gusano con cuello esférico y sin materia gravitante, no atrajo la atención de los científicos. En 1935, Einstein y el físico teórico estadounidense-israelí Nathan Rosen, que no estaban familiarizados con el trabajo de Flamm, encontraron una solución similar a las ecuaciones de la relatividad general. En este trabajo los impulsó el deseo de combinar la gravedad con el electromagnetismo y deshacerse de las singularidades de la solución de Schwarzschild.

En 1962, los físicos estadounidenses John Wheeler y Robert Fuller demostraron que el agujero de gusano de Flamm y el puente Einstein-Rosen colapsan rápidamente y, por tanto, son intransitables. La primera solución a las ecuaciones de la relatividad general con un agujero de gusano atravesable fue propuesta en 1986 por el físico estadounidense Kip Thorne. Su agujero de gusano está lleno de materia con una densidad de masa promedio negativa, lo que impide que el túnel se cierre. Las partículas elementales con tales propiedades aún son desconocidas para la ciencia. Probablemente podrían ser parte de la materia oscura.

Gravedad hoy

La solución de Schwarzschild es la más sencilla para los agujeros negros. Ahora se han descrito los agujeros negros giratorios y cargados. Secuencial teoría matemática La teoría de los agujeros negros y las singularidades asociadas se desarrolló en los trabajos del matemático y físico británico Roger Penrose. En 1965, publicó un artículo en la revista Physical Review Letters titulado " Colapso gravitacional y singularidades espacio-temporales."

Describe la formación de la llamada superficie trampa, que conduce a la evolución de una estrella hacia un agujero negro y al surgimiento de una singularidad, una característica del espacio-tiempo, donde las ecuaciones de la relatividad general dan resultados incorrectos. punto fisico punto de vista de la solución. Los hallazgos de Penrose se consideran el primer resultado importante matemáticamente riguroso de la relatividad general.

Poco después, el científico, junto con el británico Stephen Hawking, demostró que en el pasado lejano el Universo se encontraba en un estado con una densidad de masa infinita. Las singularidades que surgen en la relatividad general y se describen en los trabajos de Penrose y Hawking no se pueden explicar en física moderna. En particular, esto conduce a la imposibilidad de describir la naturaleza antes del Big Bang sin recurrir a hipótesis y teorías adicionales, por ejemplo, la mecánica cuántica y la teoría de cuerdas. Actualmente, el desarrollo de la teoría de los agujeros de gusano también es imposible sin la mecánica cuántica.

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Este texto representa la tercera versión de mi libro sobre agujeros de gusano y. Intenté hacerlo comprensible para el mayor número posible de lectores. Comprender el material no requiere que el lector educación especial, las ideas más generales de un curso de secundaria y la curiosidad cognitiva serán suficientes. El texto no contiene fórmulas y no contiene conceptos complejos. Para facilitar la comprensión, he intentado utilizar ilustraciones explicativas siempre que sea posible. Esta versión se ha complementado con nuevas secciones e ilustraciones. También se hicieron correcciones, aclaraciones y aclaraciones al texto. Si alguna sección del libro le parece aburrida o incomprensible al lector, puede omitirla durante la lectura sin dañar mucho la comprensión.

Lo que comúnmente se llama “agujero de gusano” en astrofísica

EN últimos años en medios medios de comunicación en masa Ha habido muchos informes sobre el descubrimiento por parte de científicos de ciertos objetos hipotéticos llamados "agujeros de gusano". Además, existen incluso informes ridículos sobre la detección observacional de tales objetos. Incluso leí en los tabloides sobre uso práctico unos “agujeros de gusano”. Desafortunadamente, la mayoría de estos informes están muy lejos de la verdad; además, el concepto de tales "agujeros de gusano" a menudo no tiene nada en común con lo que comúnmente se llama "agujeros de gusano" en astrofísica.

Todo esto me impulsó a escribir una presentación popular (y al mismo tiempo confiable) de la teoría de los "agujeros de gusano" en astrofísica. Pero primero lo primero.

Primero un poco de historia:

La teoría científica de los agujeros de gusano se originó en la astrofísica allá por 1935 con el trabajo pionero de Einstein y Rosen. Pero en ese trabajo pionero, los autores llamaron al “agujero de gusano” un “puente” entre diferentes partes del Universo ( término inglés"puente"). Por mucho tiempo Este trabajo no despertó mucho interés entre los astrofísicos.

Pero en los años 90 del siglo pasado, el interés por este tipo de objetos empezó a recuperarse. En primer lugar, el retorno del interés estuvo asociado con un descubrimiento en cosmología, pero les diré por qué y cuál es la conexión un poco más adelante.

El término en inglés que se ha arraigado para "agujeros de gusano" desde los años 90 se ha convertido en "agujero de gusano", pero los primeros en proponer este término en 1957 fueron los astrofísicos estadounidenses Mizner y Wheeler (este es el mismo Wheeler, considerado el "padre ”de las bombas de hidrógeno estadounidenses). "agujero de gusano" se traduce al ruso como "agujero de gusano". A muchos astrofísicos de habla rusa no les gustó este término y en 2004 se decidió votar sobre varios términos propuestos para tales objetos. Entre los términos sugeridos estaban: “agujero de gusano”, “agujero de gusano”, “agujero de gusano”, “puente”, “agujero de gusano”, “túnel”, etc. En la votación participaron astrofísicos de habla rusa que tienen publicaciones científicas sobre este tema (incluido yo). Como resultado de esta votación, ganó el término "agujero de gusano", y de ahora en adelante escribiré este término sin comillas.

1. Entonces, ¿qué se llama comúnmente agujero de gusano?

En astrofísica, los agujeros de gusano tienen una clara definición matemática, pero aquí (debido a su complejidad) no lo daré, y para el lector no preparado intentaré dar una definición en palabras sencillas.

Puedes dar diferentes definiciones agujeros de gusano, pero común a todas las definiciones es la propiedad de que un agujero de gusano debe conectar dos regiones no curvas del espacio. La unión se llama agujero de gusano y su sección central se llama cuello del agujero de gusano. El espacio cerca del cuello del agujero de gusano está bastante curvado. Los conceptos de "no curvado" o "curvo" requieren una explicación detallada aquí. Pero no explicaré esto ahora y pido al lector que tenga paciencia hasta la siguiente sección, en la que explicaré la esencia de estos conceptos.

Un agujero de gusano puede conectar dos universos diferentes o el mismo universo en partes diferentes. EN el último caso la distancia a través del agujero de gusano (entre sus entradas) puede ser más corta que la distancia entre las entradas medida desde el exterior (aunque esto no es en absoluto necesario).

Además, usaré la palabra "universo" (con letra minúscula), parte del espacio-tiempo, que está limitada por las entradas a los agujeros de gusano y los agujeros negros, y la palabra "Universo" (con letras mayúsculas) Llamaré a todo el espacio-tiempo, ilimitado por cualquier cosa.

En rigor, los conceptos de tiempo y distancia en el espacio-tiempo curvo dejan de ser valores absolutos, es decir como inconscientemente siempre hemos estado acostumbrados a considerarlos. Pero doy a estos conceptos un significado completamente físico: estamos hablando del tiempo propio, medido por un observador que se mueve libremente (sin cohetes ni ningún otro motor) casi a la velocidad de la luz (los teóricos suelen llamarlo observador ultrarelativista).

Obviamente, técnicamente es prácticamente imposible crear un observador de este tipo, pero actuando en el espíritu de Einstein, podemos imaginar un experimento mental en el que el observador ensilla un fotón (u otra partícula ultrarelativista) y se mueve sobre él a lo largo de la trayectoria más corta. (como el barón Munchausen en un núcleo).

Vale la pena recordar aquí que el fotón se mueve la ruta más corta por definición, tal camino se llama cero en la teoría general de la relatividad línea geodésica. En el espacio ordinario no curvado, dos puntos pueden estar conectados por una sola línea geodésica cero. En el caso de un agujero de gusano que conecta entradas en el mismo universo, puede haber al menos dos caminos para un fotón (y ambos son más cortos, pero desiguales), y uno de estos caminos pasa a través del agujero de gusano y el otro no.

Bueno, parece que di una definición simplificada de agujero de gusano en términos simples. en palabras humanas(sin usar matemáticas). Sin embargo, vale la pena mencionar que los agujeros de gusano a través de los cuales la luz y otras materias pueden pasar en ambas direcciones se llaman agujeros de gusano atravesables (de ahora en adelante los llamaré simplemente agujeros de gusano). A partir de la palabra "transitable" surge la pregunta: ¿existen agujeros de gusano intransitables? Sí tengo. Estos son objetos que externamente (en cada una de las entradas) son como un agujero negro, pero dentro de tal agujero negro no hay singularidad (en física, una singularidad es una densidad infinita de materia que desgarra y destruye cualquier otra materia que caiga en él). Además, la propiedad de singularidad es obligatoria para los agujeros negros ordinarios. Y el agujero negro en sí está determinado por la presencia de una superficie (esfera), de debajo de la cual ni siquiera la luz puede escapar. Esta superficie se llama horizonte de agujero negro (u horizonte de sucesos).

Así, la materia puede entrar en un agujero de gusano impenetrable, pero no puede salir de él (muy similar a la propiedad de un agujero negro). Además, también puede haber agujeros de gusano semitransitables, en los que la materia o la luz sólo pueden atravesar el agujero de gusano en una dirección, pero no en la otra.

2. ¿Túnel de curvatura? ¿Curvatura de qué?

A primera vista, crear un túnel de agujero de gusano a partir de un espacio curvo parece bastante atractivo. Pero cuando lo piensas, empiezas a llegar a conclusiones absurdas.
Si estás en este túnel, ¿qué paredes pueden impedirte escapar de él en dirección transversal?

¿Y de qué están hechas estas paredes?

¿Puede realmente el espacio vacío impedirnos pasar a través de ellos?
¿O no está vacío?

Para entender esto (ni siquiera sugiero imaginarlo), consideremos el espacio que no está curvado por la gravedad. Considere el lector que éste es un espacio ordinario con el que siempre está acostumbrado a tratar y en el que vive. En lo que sigue llamaré plano a ese espacio.

Figura 1. (dibujo original del autor)
Representación esquemática de la curvatura del espacio bidimensional. Los números indican etapas sucesivas de transición: desde la etapa del espacio no curvado (1) a la etapa de un agujero de gusano bidimensional (7).

Tomemos como comienzo algún punto “O” en este espacio y dibujemos un círculo alrededor de él; consulte la figura No. 1 en la Figura 1. Supongamos que tanto este punto como este círculo se encuentran en algún plano de nuestra espacio plano. Como todos sabemos muy bien por el curso de matemáticas de la escuela, la relación entre la longitud de este círculo y el radio es igual a 2π, donde el número π = 3,1415926535.... Además: la relación entre el cambio de la circunferencia y el El cambio correspondiente en el radio también será igual a 2π (en adelante, por brevedad, diremos simplemente ACTITUD).

Ahora coloquemos algún cuerpo con masa M en nuestro punto "O", si creemos en la teoría y los experimentos de Einstein (que se llevaron a cabo repetidamente tanto en la Tierra como en Europa). sistema solar), entonces el espacio-tiempo alrededor del cuerpo será curvado y la RELACIÓN antes mencionada será menor que 2π. Además, cuanto mayor es la masa M, más pequeña es (véanse las figuras 2 a 4 de la Figura 1). ¡Esta es la curvatura del espacio! Pero no sólo el espacio es curvo, el tiempo también lo es, y es más correcto decir que todo el espacio-tiempo es curvo, porque En la teoría de la relatividad, uno no puede existir sin el otro: no existe un límite claro entre ellos.

¿En qué dirección está doblado? - usted pregunta.
¿Abajo (debajo del avión) o viceversa, arriba?

La respuesta correcta es que la curvatura será la misma para cualquier plano que pase por el punto “O”, y la dirección no tiene nada que ver. Ser propiedad geométrica¡El espacio cambia de modo que la relación entre la circunferencia y el radio también cambia! Algunos científicos creen que la curvatura del espacio se produce en dirección a una nueva (cuarta) dimensión. Pero la teoría de la relatividad en sí misma no necesita una dimensión adicional; tres dimensiones espaciales y una temporal son suficientes para ello. Por lo general, a la dimensión tiempo se le asigna un índice de cero y el espacio-tiempo se designa como 3+1.
¿Qué tan severa será esta curvatura?

Para un círculo que es nuestro ecuador, la disminución relativa de la RATIO será 10-9, es decir para la Tierra (longitud del ecuador)/(radio de la Tierra) ≈ 2π (1 – 10-9)!!! Esta es una adición tan insignificante. Pero para un círculo que es el ecuador, esta disminución ya es de aproximadamente 10-5, y aunque también es muy pequeña, los instrumentos modernos miden fácilmente este valor.

Pero hay objetos más exóticos en el espacio que sólo planetas y estrellas. Por ejemplo, los púlsares, que son estrellas de neutrones (compuestas por neutrones). La gravedad en la superficie de los púlsares es monstruosa y su densidad media materia alrededor de 1014 g/cm3 - ¡materia increíblemente pesada! ¡Para los púlsares, la disminución de esta RELACIÓN ya es de aproximadamente 0,1!

Pero para los agujeros negros y los agujeros de gusano la disminución de esta RELACIÓN alcanza la unidad, es decir ¡la ACTITUD misma llega a cero! Esto significa que al avanzar hacia el centro, la circunferencia no cambia cerca del horizonte o del cuello. El área de la esfera alrededor de los agujeros negros o de gusano tampoco cambia. Estrictamente hablando, para tales objetos definición habitual La longitud ya no es adecuada, pero esto no cambia la esencia. Además, para un agujero de gusano esféricamente simétrico la situación no depende de la dirección desde la que nos movemos hacia el centro.

¿Cómo puedes imaginar esto?

Si consideramos un agujero de gusano, esto significa que hemos alcanzado una esfera de área mínima Smin=4π rmin2 con radio de garganta rmin. Esta esfera de área mínima se llama cuello del agujero de gusano. En mayor movimiento en la misma dirección encontramos que el área de la esfera comienza a aumentar; esto significa que hemos pasado por el cuello, nos hemos movido a otro espacio y nos estamos alejando del centro.

¿Qué pasa si las dimensiones del cuerpo que cae exceden las dimensiones del cuello?

Para responder a esta pregunta, recurramos a una analogía bidimensional; consulte la Figura 2.

Supongamos que el cuerpo es una figura bidimensional (un determinado diseño recortado en papel u otro material), y este diseño se desliza por una superficie que es un embudo (como el que tenemos en una bañera cuando el agua fluye hacia él). Además, nuestro dibujo se desliza en dirección al cuello del embudo de modo que queda presionado contra la superficie del embudo con toda su superficie. Es obvio que a medida que el diseño se acerca al cuello, la curvatura de la superficie del embudo aumenta y la superficie del diseño comienza a deformarse de acuerdo con la forma del embudo en un lugar dado del diseño. Nuestro dibujo (aunque sea papel), como cualquier cuerpo físico, tiene propiedades elásticas que impiden su deformación.

Al mismo tiempo, el material de la estructura tiene un efecto físico sobre el material del que está hecho el embudo. Podemos decir que tanto el embudo como el dibujo ejercen fuerzas elásticas entre sí.

1. El dibujo está tan deformado que se deslizará por el embudo y, en este caso, puede colapsar (romperse).
2. El patrón y el embudo no están lo suficientemente deformados como para que el patrón se deslice (para esto, el patrón debe ser lo suficientemente grande y fuerte). Entonces el dibujo se quedará atascado en el embudo y bloqueará su cuello para otros cuerpos.
3. El dibujo (más precisamente, el material del dibujo) destruirá (romperá) el material del embudo, es decir. Un agujero de gusano bidimensional de este tipo será destruido.
4. El dibujo pasará por el cuello del embudo (posiblemente tocándolo con el borde). Pero esto sólo sucederá si no has enfocado tu diseño con suficiente precisión en la dirección del escote.

Las mismas cuatro opciones también son posibles para la caída de tridimensionales. cuerpos fisicos en agujeros de gusano tridimensionales. Así de ilusorio, usando modelos de juguetes como ejemplo, intenté describir un agujero de gusano en forma de túnel sin paredes.

En el caso de un agujero de gusano tridimensional (en nuestro espacio), las fuerzas elásticas del material del embudo, analizadas en la sección anterior, son reemplazadas por fuerzas de marea gravitacionales; estas son las mismas fuerzas que causan flujos y reflujos en la Tierra bajo el influencia de y.

En los agujeros de gusano y los agujeros negros, las fuerzas de marea pueden alcanzar niveles monstruosos. ¡Son capaces de desgarrar y destruir cualquier objeto o materia, y cerca de la singularidad estas fuerzas generalmente se vuelven infinitas! Sin embargo, podemos asumir un modelo de agujero de gusano en el que las fuerzas de marea son limitadas y, por lo tanto, es posible que nuestro robot (o incluso un humano) atraviese dicho agujero de gusano sin dañarlo.

Las fuerzas de marea, según la clasificación de Kip Thorne, son de tres tipos:

1. Fuerzas de tensión-compresión de marea
2. Fuerzas de marea de deformación por corte.
3. Fuerzas de marea de deformación torsional.

Figura 3. (Figura tomada del informe de Kip Thorne - Premio Nobel en física 2017) A la izquierda hay una ilustración de la acción de las fuerzas de tensión-compresión de marea. A la derecha hay una ilustración de la acción de las fuerzas de torsión y corte de marea.

Aunque los dos últimos tipos se pueden reducir a uno, consulte la Figura 3.

4.Teoría general de la relatividad de Einstein

En esta sección hablaré sobre los agujeros de gusano en el marco de la teoría general de la relatividad creada por Einstein. Discutiré las diferencias con los agujeros de gusano en otras teorías de la gravedad en una sección posterior.

¿Por qué comencé mi consideración con la teoría de Einstein?

Hasta la fecha, la teoría de la relatividad de Einstein es la más simple y hermosa de las teorías de la gravedad no refutadas: ningún experimento hasta la fecha la ha refutado. ¡¡¡Los resultados de todos los experimentos concuerdan perfectamente con él desde hace 100 años!!! Al mismo tiempo, la teoría de la relatividad es matemáticamente muy compleja.

¿Por qué una teoría tan compleja?

Porque todas las demás teorías consistentes resultan ser aún más complicadas...

Figura 4. (figura tomada del libro “Inflationary Cosmology” de A.D. Linde)
A la izquierda hay un modelo de un Universo caótico inflacionario de múltiples elementos sin agujeros de gusano, a la derecha es lo mismo, pero con agujeros de gusano.

Hoy, el modelo de “inflación caótica” es la base cosmología moderna. Este modelo funciona en el marco de la teoría de Einstein y asume la existencia (excepto la nuestra) número infinito otros universos surgidos después del “big bang”, formando durante la “explosión” la llamada “espuma espacio-temporal”. Los primeros momentos durante y después de esta “explosión” son la base del modelo de “inflación caótica”.

En estos momentos pueden aparecer túneles espacio-temporales primarios (agujeros de gusano relictos), que probablemente persistan después de la inflación. Además, estos agujeros de gusano relictos conectan varias regiones de nuestro universo y de otros universos; consulte la Figura 4. Este modelo fue propuesto por nuestro compatriota Andrei Linde, ahora profesor de la Universidad de Stanford. Este modelo abre una oportunidad única para estudiar el Universo multielemento y descubrir un nuevo tipo de objetos: las entradas a los agujeros de gusano.

¿Qué condiciones son necesarias para la existencia de agujeros de gusano?

Un estudio de los modelos de agujeros de gusano muestra que, en el marco de la teoría de la relatividad, se necesita materia exótica para su existencia estable. A veces, esta materia también se llama materia fantasma.

¿Por qué se necesita tal asunto?

Como escribí anteriormente, se necesita una gravedad fuerte para la existencia de un espacio curvo. En la teoría de la relatividad de Einstein, la gravedad y el espacio-tiempo curvo existen inextricablemente uno del otro. Sin suficiente materia concentrada, el espacio curvo se endereza y la energía de este proceso se irradia al infinito en forma de ondas gravitacionales.
Pero una fuerte gravedad por sí sola no es suficiente para la existencia estable de un agujero de gusano; de esta manera sólo se puede obtener un agujero negro y (como consecuencia) un horizonte de sucesos.

Para evitar la formación del horizonte de sucesos de un agujero negro, se necesita materia fantasma. Por lo general, materia exótica o fantasma significa una violación de las condiciones energéticas por parte de dicha materia. Ya esta concepto matemático, pero no te alarmes: lo describiré sin matemáticas. Como se sabe por el curso de física de la escuela, cada física sólido existen fuerzas elásticas que resisten la deformación de este cuerpo (escribí sobre esto en el apartado anterior). En mas caso general La materia arbitraria (líquido, gas, etc.) habla de la presión intrínseca de la materia, o más precisamente de la dependencia de esta presión de la densidad de la materia.

Los físicos llaman a esta relación ecuación de estado de la materia.
Entonces, para que se violen las condiciones energéticas de la materia, es necesario que la suma de la presión y la densidad de energía sea negativa (la densidad de energía es la densidad de masa multiplicada por la velocidad de la luz al cuadrado).

¿Qué significa?

Bueno, en primer lugar, si consideramos una masa positiva, entonces la presión de dicha materia fantasma debe ser negativa. Y en segundo lugar, la presión de la materia fantasma en módulo debería ser lo suficientemente grande como para dar un valor negativo cuando se suma a la densidad de energía.

Hay una versión aún más exótica de la materia fantasma: cuando inmediatamente consideramos la densidad de masa negativa y entonces la presión no juega un papel fundamental, pero hablaremos de eso más adelante.

Y aún más sorprendente es el hecho de que en la teoría de la relatividad la densidad de la materia (energía) depende del marco de referencia en el que la consideramos. Para la materia fantasma, esto lleva al hecho de que siempre hay un marco de referencia (que se mueve con respecto al marco del laboratorio casi a la velocidad de la luz) en el que la densidad de la materia fantasma se vuelve negativa. Por esta razón, no existe una diferencia fundamental para la materia fantasma: si su densidad es positiva o negativa.

¿Existe tal asunto?

Y ahora es el momento de recordar el descubrimiento de la energía oscura en cosmología (no la confunda con el concepto de "materia oscura", es una sustancia completamente diferente). La energía oscura se descubrió en los años 90 del siglo pasado y era necesaria para explicar la expansión acelerada del universo observada. Sí, sí: el universo no sólo se expande, sino que se expande con aceleración.

7. Cómo se pudieron haber formado los agujeros de gusano en el Universo

Todas las teorías métricas de la gravedad (y entre ellas la teoría de Einstein) afirman el principio de conservación de la topología. Esto significa que si un agujero de gusano tiene una topología, con el tiempo no podrá tener otra. Esto también significa que si un espacio no tiene la topología de un toroide, entonces los objetos con la topología de un toroide no podrán aparecer en el mismo espacio.

Por lo tanto, los agujeros anulares (agujeros de gusano con topología toroidal) no pueden aparecer en un Universo en expansión y no pueden desaparecer. Aquellos. si durante el "big bang" la topología se vio alterada (el proceso del "big bang" puede no ser descrito por una teoría métrica, por ejemplo, la teoría de Einstein), entonces en los primeros momentos de la explosión, en el "espacio- espuma de tiempo” (escribí sobre esto arriba: agujeros anulares, que luego pueden convertirse en agujeros de gusano intransitables con la misma topología de toro, pero ya no podrán desaparecer por completo; por eso se les llama agujeros de gusano relictos.

Pero los agujeros de gusano con topología de esfera en la teoría de Einstein pueden aparecer y desaparecer (aunque en un lenguaje estrictamente topológico esta no será la misma topología de esfera que para los agujeros de gusano que conectan diferentes universos, pero no profundizaré aquí en estas junglas matemáticas ). Puedo ilustrar nuevamente cómo puede ocurrir la formación de agujeros de gusano con la topología de una esfera usando el ejemplo de una analogía bidimensional; ver las figuras 5 a 7 en la Figura 1. Estos agujeros de gusano bidimensionales pueden "inflarse" como los de un niño. pelota de goma en cualquier punto de un “universo” de goma plano. Además, en el proceso de tal "inflación", la topología no se viola en ninguna parte, no hay rupturas en ninguna parte. EN espacio tridimensional(esfera tridimensional) todo sucede por analogía, tal como lo describí anteriormente.

8. ¿Es posible construir una máquina del tiempo a partir de un agujero de gusano?

Entre obras literarias Puedes encontrar muchas novelas diferentes sobre una máquina del tiempo. Desafortunadamente, la mayoría de ellos son mitos que no tienen nada que ver con lo que comúnmente se llama la MÁQUINA DEL TIEMPO en física. Entonces, en física, una máquina del tiempo generalmente se llama líneas de mundo cerradas. cuerpos materiales. ¡Por línea mundial nos referimos a la trayectoria de un cuerpo dibujado no en el espacio, sino en el espacio-tiempo!

Además, la longitud de estas líneas debe tener dimensiones macroscópicas. El último requisito se debe a que física cuántica(en el micromundo) las líneas de partículas del mundo cerrado son lo de siempre. Pero el mundo cuántico es un asunto completamente diferente. En él, por ejemplo, hay un cuanto. efecto túnel, que permite que una micropartícula atraviese una barrera de potencial (a través de una pared opaca). ¿Recuerdas al héroe Ivanushka (interpretado por Alexander Abdulov) en la película Hechiceros, donde atravesó la pared? Un cuento de hadas, por supuesto, pero desde un punto de vista puramente científico, un gran cuerpo macroscópico también tiene la posibilidad de atravesar una pared (túnel cuántico).

Pero si calculamos esta probabilidad, resulta ser tan pequeña que el número requerido de intentos (que es igual a uno dividido por esta pequeña probabilidad) necesarios para tener éxito túnel cuántico hay casi infinito. Más específicamente, ¡el número de tales intentos debería exceder el número de todas las partículas elementales del Universo!

Esta es más o menos la misma situación con el intento de crear una máquina del tiempo a partir de un bucle cuántico: casi increíble.

Pero aún así volveremos a la cuestión de la creación de una máquina del tiempo utilizando un agujero de gusano. Para esto (como ya dije) necesitamos líneas mundiales cerradas. Estas líneas, por cierto, existen dentro de los agujeros negros en rotación. Por cierto, existen en algunos modelos del Universo en rotación (la solución de Gódel).

Pero para que esas líneas aparezcan dentro de los agujeros de gusano, es necesario implementación obligatoria dos condiciones:

En primer lugar, el agujero de gusano debe ser un anillo, es decir. unir Diferentes areas el mismo universo.

Y en segundo lugar, este agujero de gusano debe girar con bastante rapidez (en la dirección correcta).

La frase "lo suficientemente rápido" aquí significa que la velocidad de la materia que se mueve en él debe ser cercana a la velocidad de la luz.

¿Eso es todo? – preguntas, ¿podremos viajar al pasado y regresar? Los físicos de hoy no pueden responder matemáticamente correctamente a esta pregunta. El hecho es que modelo matemático, que debe calcularse, es tan complejo que es simplemente imposible construir una solución analítica. Es más: hoy no hay ni un solo solucion analitica para los anillos: solo se realizan cálculos numéricos aproximados en computadoras.

Mi opinión personal es que incluso si es posible obtener una línea mundial cerrada, será destruida por la materia (que se moverá a lo largo de este bucle) incluso antes de que se cierre el bucle. Aquellos. una máquina del tiempo es imposible, de lo contrario podríamos retroceder en el tiempo y, por ejemplo, matar allí a nuestra abuela incluso antes de que nacieran sus hijos. contradicción obvia en lógica. Aquellos. Sólo es posible obtener bucles de tiempo que no pueden influir en nuestro pasado. Por la misma razón lógica, no podremos mirar hacia el futuro mientras permanezcamos en el presente. Sólo podemos ser transportados enteramente al futuro, y será imposible regresar de él si ya hemos entrado en él. De lo contrario, se romperá la relación causa-efecto entre eventos (y en mi opinión esto es imposible).

9. Agujeros de gusano y movimiento perpetuo

En realidad, los propios agujeros de gusano relación directa no tienen acceso a una máquina de movimiento perpetuo, pero con la ayuda de materia fantasma (que es necesaria para la existencia estacionaria de un agujero de gusano), en principio, es posible crear la llamada máquina de movimiento perpetuo del tercer amable.

Te recordaré uno de propiedades sorprendentes Materia fantasma (ver arriba): siempre hay un marco de referencia (que se mueve con respecto al marco del laboratorio casi a la velocidad de la luz) en el que la densidad de la materia fantasma se vuelve negativa. Imaginemos un cuerpo con masa negativa (hecho de materia fantasma). Según la ley de la gravitación universal, este cuerpo será atraído por un cuerpo ordinario con masa positiva. Por otro lado, un cuerpo ordinario tendrá que repelerse de un cuerpo con masa negativa. Si las masas absolutas de estos cuerpos son iguales, entonces los cuerpos se “perseguirán” entre sí hasta el infinito.

En este efecto se basa (puramente teóricamente) el principio de funcionamiento de una máquina de movimiento perpetuo del tercer tipo. Sin embargo, la posibilidad de extraer energía (para las necesidades economía nacional) de este principio no ha sido demostrado rigurosamente hasta la fecha ni matemática ni físicamente (aunque se han hecho intentos similares varias veces).
Además, los científicos no creían ni creen en la posibilidad de crear una máquina de movimiento perpetuo, y este es el principal argumento contra la existencia de materia fantasma y contra los agujeros de gusano... Personalmente, tampoco creo en la posibilidad de crear una máquina de movimiento perpetuo, pero admito la posibilidad de la existencia de ciertos tipos de materia fantasma en la naturaleza.

10. La conexión entre los agujeros de gusano y los agujeros negros

Como escribí anteriormente, los primeros agujeros de gusano reliquia que podrían haberse formado en el Universo después del "big bang" podrían resultar intransitables. Aquellos. el paso a través de ellos es imposible. En términos matemáticos, esto significa que aparece un “horizonte de captura” en el agujero de gusano, a veces también llamado horizonte de visibilidad espacial. Ni siquiera la luz puede escapar de debajo del horizonte atrapado, y menos aún el resto de la materia.

Quizás te preguntes: "¿Qué? ¿Los horizontes son diferentes?" Sí, hay varios tipos de horizontes en las teorías de la gravedad, y cuando dicen que un agujero negro tiene un horizonte, normalmente se refieren a un horizonte de sucesos.

Diré más: un agujero de gusano también debe tener un horizonte, este horizonte se llama horizonte de visibilidad, y también existen varios tipos de tales horizontes. Pero no entraré en eso aquí.

Por lo tanto, si un agujero de gusano es intransitable, exteriormente es casi imposible distinguirlo de un agujero negro. El único signo de un agujero de gusano de este tipo sólo puede ser un campo magnético monopolo (aunque es posible que el agujero de gusano no lo tenga en absoluto).

La frase "campo exclusivo" significa que el campo sale directamente del agujero de gusano en una dirección, es decir, el campo sale del agujero de gusano por todos lados (como las agujas de un erizo) o entra por todos lados; consulte la Figura 6.

La existencia de un campo magnético monopolo en un agujero negro está prohibida por el llamado teorema "Sobre la ausencia de pelo en un agujero negro".

Para un campo eléctrico monopolar, esta propiedad generalmente significa que hay una carga eléctrica dentro de la superficie bajo la cual entra (o sale) el campo. Pero no se han encontrado cargas magnéticas en la naturaleza, por lo que si un campo entra en un agujero de gusano por una de las entradas, debe salir por la otra entrada del agujero de gusano (o viceversa). Así, es posible implementar un concepto interesante en física teórica, este concepto se llama “carga sin carga”.

Esto significa que un agujero de gusano magnético en cada una de sus entradas se verá como una carga magnética, pero las cargas de las entradas son opuestas (+ y -) y por lo tanto la carga total de las entradas del agujero de gusano igual a cero. De hecho, no debería haber cargas magnéticas, es solo que el campo magnético externo se comporta como si las hubiera; consulte la Figura 6.

Los agujeros de gusano transitables tienen los suyos. características, por lo que puedes distinguirlos de los agujeros negros, y escribiré sobre esto en la siguiente sección.
Si un agujero de gusano es intransitable, entonces utilizando materia fantasma se puede volver transitable. Es decir, si "riegamos" un agujero de gusano intransitable con materia fantasma desde una de sus entradas, entonces será transitable desde la entrada opuesta, y viceversa. Es cierto que surge y permanece la pregunta: ¿cómo puede un viajero (que quiere atravesar un agujero de gusano intransitable) informar a su asistente en la entrada del agujero de gusano frente a él (cerrado a él por el horizonte) que él (el viajero) ya está cerca? su entrada y es hora de empezar a “regar”” la entrada opuesta con materia fantasma, para que el agujero de gusano se vuelva semitransitable en la dirección deseada por el viajero.

Por lo tanto, para que un agujero de gusano intransitable se vuelva completamente transitable, debe ser "regado" con materia fantasma desde ambas entradas simultáneamente. Además, debería haber materia fantasma. cantidad suficiente, cuál exactamente no es una pregunta sencilla; la respuesta sólo puede darse mediante un cálculo numérico preciso para un modelo específico (tales modelos ya se han calculado anteriormente en publicaciones científicas). En astrofísica incluso se decía que la materia fantasma es tan terrible que incluso disuelve los agujeros negros en sí misma. Para ser justos, hay que decir que un agujero negro, una vez disuelto, no necesariamente forma un agujero de gusano.

La materia ordinaria en cantidades suficientes, por el contrario, "bloquea" el agujero de gusano, es decir, lo hace intransitable. Así, podemos decir que en este sentido es posible la interconversión de agujeros negros y agujeros de gusano.

11.Agujeros blancos y negros como tipo de agujero de gusano

Supongo que hasta ahora el lector ha tenido la impresión de que los agujeros negros son objetos de los que nunca puede salir nada (ni siquiera luz). Esta no es una afirmación del todo cierta.

El hecho es que en casi todos los agujeros negros, la singularidad repele la materia (y la luz) cuando vuela demasiado cerca de él (ya por debajo del horizonte del agujero negro). La única excepción a este fenómeno podrían ser los llamados agujeros negros de Schwarzschild, es decir, aquellos que no giran y no tienen carga eléctrica. Pero para la formación de tal agujero negro de Schwarzschild, la materia que lo forma requiere tales condiciones iniciales, cuya medida es cero en el conjunto de todas las condiciones iniciales posibles!

En otras palabras, cuando se forma cualquier agujero negro, definitivamente tendrá rotación (aunque sea muy pequeña) y definitivamente habrá una carga eléctrica (aunque sea elemental), es decir. el agujero negro no será Schwarzschild. En lo que sigue llamaré reales a esos agujeros negros. Los agujeros negros reales tienen su propia clasificación: Kerr (para un agujero negro giratorio), Reisner-Nordström (para un agujero negro cargado) y Kerr-Newman (para un agujero negro giratorio y cargado).

¿Qué le sucede a una partícula que es repelida por una singularidad dentro de un agujero negro real?

La partícula ya no podrá regresar; esto contradeciría las leyes de la física en un agujero negro, porque la partícula ya ha caído bajo el horizonte de sucesos. Pero resulta que la topología dentro de los agujeros negros resulta no trivial (compleja). Esto lleva al hecho de que después de caer bajo el horizonte de un agujero negro, toda la materia, las partículas y la luz son arrojadas por la singularidad a otro universo.

En el universo por donde sale todo esto, hay un agujero blanco; de allí sale la materia (partículas, luz). Pero todos los milagros no terminan ahí... El caso es que en el mismo lugar del espacio donde está este agujero blanco (en otro universo) también hay un agujero negro.

La materia que cae en ese agujero negro (en otro universo) experimenta un proceso similar y sale volando hacia el siguiente universo. Y así sucesivamente... Además, el movimiento de un universo a otro siempre es posible sólo en una dirección: del pasado al futuro (en el espacio-tiempo). Esta dirección está asociada con la relación causa-efecto entre eventos en cualquier espacio-tiempo. En virtud de sentido común y los científicos lógicos suponen que la relación causa-efecto nunca debe romperse.

El lector puede tener una pregunta lógica: ¿habrá necesariamente un agujero blanco en nuestro universo, donde ya hay un agujero negro y desde donde podría llegar hasta nosotros materia del universo anterior? Para los expertos en la topología de los agujeros negros, esta es una pregunta difícil y la respuesta es "no siempre". Pero, en principio, tal situación bien puede existir (cuando un agujero negro en nuestro universo es también un agujero blanco de otro universo anterior). Desafortunadamente, todavía no podemos responder a la pregunta: qué situación es más probable (si un agujero negro en nuestro universo es al mismo tiempo un agujero blanco del universo anterior o no).

Entonces estos son los objetos... agujeros en blanco y negro También tienen otro nombre: “agujeros de gusano dinámicos”. Se llaman dinámicos porque siempre tienen una región bajo el horizonte del agujero negro (esta región se llama región T) en la que es imposible crear un marco de referencia rígido y en el que todas las partículas o materia estarían en descansar. En la región T, la materia no sólo se mueve todo el tiempo, sino que se mueve a velocidades variables todo el tiempo.

Pero entre la singularidad y la región T en los agujeros negros reales siempre hay un espacio con una región ordinaria, esta región se llama región R. En particular, el espacio fuera de un agujero negro también tiene las propiedades de una región R. Entonces, la expulsión de la materia de la singularidad ocurre precisamente en la región R interna.

Figura 7. (El autor tomó como base para la figura el diagrama de Carter-Penrose para el agujero negro de Reisner-Nordström) La figura de la izquierda muestra esquemáticamente un espacio con una topología no trivial (compleja) agujero blanco y negro Reisner-Nordström (diagrama de Carter-Penrose). A la derecha está el paso de una partícula a través de este agujero en blanco y negro: fuera del círculo negro está la región R exterior, entre los círculos verde y negro está la región T, debajo del círculo verde está la región R interior región y la singularidad.

Por estas razones, es imposible calcular y construir una trayectoria única de una partícula que cruce un agujero blanco y negro en ambos universos a la vez. Para tal construcción, es necesario dividir la trayectoria deseada en dos secciones y "coser" estas secciones en la región R interna (solo allí es posible hacer esto) - ver Figura 7.

Como he escrito antes, las fuerzas de marea pueden destrozar la materia antes de que llegue a otro universo. Además, dentro de un agujero blanco y negro, las fuerzas de marea máximas se alcanzan en el punto de radio mínimo (en la región R interior). Cuanto más se acerquen las propiedades de un agujero negro real a las de Schwarzschild, mayores serán estas fuerzas en su máximo y menos posibilidades tendrá la materia de superar el agujero blanco y negro sin destrucción.

Estas propiedades de los agujeros negros reales están determinadas por la medida de su rotación (esta es su momento angular, dividido por el cuadrado de su masa) y una medida de su carga (esta es su carga dividida por su masa). Cada una de estas propiedades (estas medidas) no puede ser mayor que uno para los agujeros negros reales. Por lo tanto, cuanto mayor sea cualquiera de estas medidas a uno, menores serán las fuerzas de marea en dicho agujero negro en su máximo, y mayores serán las posibilidades de que la materia (o una persona) supere dicho agujero blanco y negro sin destrucción. Además, por paradójico que parezca, cuanto más pesado sea el agujero negro real, ¡menos fuerzas de marea alcanzarán su máximo!

Esto sucede porque las fuerzas de marea no son sólo fuerzas gravitacionales, sino un gradiente de fuerza gravitacional (es decir, la tasa de cambio de la fuerza gravitacional). Por lo tanto, cuanto más grande es el agujero negro, más lentamente cambian las fuerzas gravitacionales en él (a pesar de que las fuerzas gravitacionales en sí mismas pueden ser enormes). Por lo tanto, el gradiente gravitacional (es decir, las fuerzas de marea) será menor en los agujeros negros más grandes.

Por ejemplo, para un agujero negro con una masa de varios millones de masas solares (en el centro de nuestra galaxia hay un agujero negro con una masa de ≈ 4,3 millones de masas solares), las fuerzas de marea en su horizonte son lo suficientemente pequeñas para que una persona volar allí y, al mismo tiempo, nada que no hubiera sentido en el momento en que pasó por el horizonte. Y en el Universo también hay agujeros negros mucho más pesados, con una masa de varios miles de millones de masas solares (como, por ejemplo, en el cuásar M87) ... Explicaré que los cuásares son núcleos activos (brillantes) de galaxias distantes. .

Dado que, como escribí, la materia o la luz todavía pueden volar de un universo a otro a través de un agujero blanco y negro sin destrucción, estos objetos pueden llamarse con razón otro tipo de agujero de gusano sin materia fantasma. Además, ¡la existencia de este tipo particular de agujeros de gusano dinámicos en el Universo puede considerarse prácticamente probada!

Video original del autor (de su publicación), que ilustra la caída radial libre de una esfera de polvo en un agujero blanco y negro (todas las partículas de polvo en la esfera brillan en verde monocromático). El radio del horizonte de Cauchy de este agujero en blanco y negro de Reissner-Nordström es 2 veces menor que el radio del horizonte exterior. El observador también cae libre y radialmente (siguiendo esta esfera), pero desde una distancia ligeramente mayor.

En este caso, los fotones inicialmente verdes de las partículas de polvo de la esfera llegan al observador de color rojo (y luego violeta). desplazamiento gravitacional. Si el observador permaneciera inmóvil con respecto al agujero blanco y negro, luego de que la esfera cruzara el horizonte de visibilidad, el corrimiento de los fotones hacia el rojo para el observador se volvería infinito y ya no podría observar esta esfera de polvo. Pero gracias caida libre observador, puede ver la esfera todo el tiempo (si no tenemos en cuenta el fuerte desplazamiento de los fotones hacia el rojo), incl. y los momentos en que la esfera cruza ambos horizontes, y mientras el propio observador cruza estos horizontes, e incluso después de que la esfera pasa por el cuello de este dinámico agujero de gusano (agujero blanco y negro), y la salida de partículas de polvo a otro universo. .

A continuación se muestra una escala de radio para el observador (marcada con una marca amarilla), el punto de la capa de polvo más cercano al observador (marcado con una marca verde), el punto de la capa de polvo que está más alejado del observador desde donde salen los fotones. llegan al observador (marcado con una fina marca blanca), así como la ubicación del agujero negro del horizonte (marca roja), el horizonte de Cauchy (marca azul) y el punto de la garganta (marca violeta).

12.Multiverso

El concepto de Multiverso suele identificarse con la topología no trivial del espacio que nos rodea. Además, a diferencia del concepto de "multiverso" en la física cuántica, significan bastante Gran escala espacios donde efectos cuánticos puede descuidarse por completo. ¿Qué es una topología no trivial? Te lo explicaré en ejemplos simples. Imaginemos dos objetos moldeados con plastilina: una taza normal con asa y un platillo para esta taza.

Sin romper la plastilina y sin pegar las superficies, sino sólo mediante la deformación plástica de la plastilina, un platillo se puede convertir en una bola, pero de ninguna manera es posible convertirlo en una taza o un donut. En el caso de una taza ocurre al revés: gracias a su asa, la taza no se puede convertir en un platillo ni en una bola, pero sí en un donut. Estos propiedades generales Los platillos y las bolas corresponden a su topología general: la topología de una esfera y las propiedades generales de una taza y un donut: la topología de un toro.

Así, la topología de una esfera (platillo y bola) se considera trivial, y la topología más compleja de un toro (taza y donut) se considera no trivial, aunque hay otras, aún más tipos complejos topología no trivial, no solo la topología del toro. El Universo que nos rodea consta de al menos tres dimensiones espaciales (largo, ancho, alto) y una temporal, y los conceptos de topología obviamente se transfieren a nuestro mundo.

Por lo tanto, si dos universos diferentes con topología de esfera están conectados por un solo agujero de gusano (pesa), entonces el universo resultante también tendrá una topología trivial de esfera. Pero si dos partes diferentes de un universo están conectadas entre sí por un agujero de gusano (peso), entonces dicho universo tendrá una topología de toro no trivial.

Si dos universos diferentes con topología de esfera están conectados por dos o más agujeros de gusano, entonces el universo resultante tendrá una topología no trivial. Un sistema de universos conectados por varios agujeros de gusano también tendrá una topología no trivial si hay al menos una línea cerrada que no puede unirse hasta un punto mediante ninguna deformación suave.

A pesar de su atractivo, los agujeros de gusano tienen dos inconvenientes importantes: son inestables y su existencia requiere la presencia de materia exótica (o fantasma). Y si su estabilidad aún puede realizarse artificialmente, entonces muchos científicos simplemente no creen en la posibilidad de la existencia de materia fantasma. Con base en lo anterior, puede parecer que sin agujeros de gusano la existencia del Multiverso es imposible. Pero resulta que no es así: la existencia de agujeros negros reales es suficiente para la existencia del Multiverso.

Como ya dije, dentro de todos los agujeros negros hay una singularidad: es un área en la que la densidad de energía y materia alcanza valores infinitos. En casi todos los agujeros negros, la singularidad repele la materia (y la luz) cuando se acerca demasiado a él (ya por debajo del horizonte del agujero negro).

La única excepción a este fenómeno podrían ser los llamados agujeros negros de Schwarzschild, es decir, aquellos que no giran en absoluto y que no tienen carga eléctrica. Un agujero negro de Schwarzschild tiene una topología trivial. Pero para la formación de tal agujero negro de Schwarzschild, la materia que lo forma requiere tales condiciones iniciales, ¡cuya medida es cero en el conjunto de todas las condiciones iniciales posibles!

En otras palabras, cuando se forma cualquier agujero negro, definitivamente tendrá rotación (aunque sea muy pequeña) y definitivamente habrá una carga eléctrica (aunque sea elemental), es decir, el agujero negro no será Schwarzschild. Yo llamo reales a esos agujeros negros.

Un agujero negro de Schwarzschild tiene una singularidad dentro de una esfera central de área infinitesimal. Un agujero negro real tiene una singularidad en un anillo que se encuentra en el plano ecuatorial bajo ambos horizontes del agujero negro. Vale la pena añadir aquí que, a diferencia del agujero negro de Schwarzschild, un agujero negro real no tiene uno, sino dos horizontes. Además, entre estos horizontes los signos matemáticos del espacio y el tiempo cambian de lugar (aunque esto no significa en absoluto que el espacio y el tiempo mismos cambien de lugar, como creen algunos científicos).

¿Qué pasará con una partícula que es repelida por una singularidad dentro de un agujero negro real (ya debajo de su horizonte interior)? La partícula ya no podrá regresar: esto contradeciría las leyes de la física y la causalidad en un agujero negro, ya que la partícula ya ha caído bajo el horizonte de sucesos. Esto lleva al hecho de que después de caer bajo el horizonte interior de un agujero negro real, cualquier materia, partículas o luz son arrojadas por la singularidad a otro universo.

Esto se debe a que, a diferencia de los agujeros negros de Schwarzschild, la topología dentro de los agujeros negros reales resulta no trivial. ¿No es asombroso? Incluso una ligera rotación de un agujero negro provoca cambio radical propiedades de su topología! En el universo, por donde luego sale la materia, hay un agujero blanco: todo sale volando. Pero todos los milagros no terminan ahí... El caso es que en el mismo lugar del espacio donde está este agujero blanco, en otro universo, también hay un agujero negro. La materia que cae en ese agujero negro en otro universo sufre un proceso similar y sale volando hacia el siguiente universo, y así sucesivamente.

Además, el movimiento de un universo a otro siempre es posible sólo en una dirección: del pasado al futuro (en el espacio-tiempo). Esta dirección está asociada con la relación causa-efecto entre eventos en cualquier espacio-tiempo. En virtud de la lógica y el sentido común, los científicos suponen que la relación causa-efecto nunca debe romperse. A un objeto de este tipo se le suele llamar agujero blanco y negro (en este sentido, un agujero de gusano podría llamarse agujero blanco-blanco). Este es el Multiverso, que existe gracias a la existencia de agujeros negros reales, y la existencia de agujeros de gusano y materia fantasma no es necesaria para su existencia.

Supongo que para la mayoría de los lectores será difícil imaginar que en la misma región del espacio (dentro de la misma esfera que tiene el radio del horizonte de un agujero negro) habría dos objetos fundamentalmente diferentes: un agujero negro y un agujero blanco. Pero matemáticamente esto puede demostrarse de forma bastante estricta.

Invito al lector a imaginar un modelo sencillo: la entrada (y salida) de un edificio con una puerta giratoria. Esta puerta sólo puede girar en una dirección. Dentro del edificio, la entrada y la salida cerca de esta puerta están separadas por torniquetes, lo que permite a los visitantes pasar en una sola dirección (entrada o salida), pero fuera del edificio no hay torniquetes. Imaginemos que dentro del edificio estos torniquetes dividen todo el edificio en 2 partes: el universo No. 1 para salir del edificio y el universo No. 3 para entrar, y afuera del edificio está el universo No. 2, en el que tú y Yo vivo. En el interior del edificio, los torniquetes también permiten el movimiento sólo en la dirección del nº 1 al nº 3. Un modelo tan simple ilustra bien la acción de un agujero en blanco y negro y explica que fuera de un edificio, los visitantes que entran y salen pueden chocar entre sí, pero dentro de un edificio no pueden hacerlo debido a la unidireccionalidad del movimiento (al igual que las partículas de materia en los universos correspondientes).

De hecho, los fenómenos que acompañan a la materia durante tal expulsión a otro universo son bastante procesos complejos. El papel principal en ellos comienza a desempeñarlo las fuerzas de marea gravitacionales, sobre las cuales escribí anteriormente. Sin embargo, si la materia que entra en el agujero negro no alcanza la singularidad, entonces las fuerzas de marea que actúan sobre él siempre son finitas y, por lo tanto, resulta fundamentalmente posible que un robot (o incluso una persona) lo atraviese. un agujero blanco y negro sin dañarlo. Además, cuanto más grande y masivo sea el agujero negro, menores serán las fuerzas de marea en su máximo...

El lector puede tener una pregunta lógica: ¿habrá necesariamente un agujero blanco en nuestro Universo donde ya hay un agujero negro, y desde donde la materia del Universo anterior podría llegar hasta nosotros? Para los expertos en topología de agujeros negros, ésta es una pregunta difícil y la respuesta es “no siempre”. Pero, en principio, tal situación puede existir, cuando un agujero negro en nuestro Universo sea también un agujero blanco de otro universo anterior. Responda la pregunta "¿Qué situación es más probable?" (si el agujero negro de nuestro Universo es también un agujero blanco del Universo anterior o no), lamentablemente todavía no podemos.

Por supuesto, hoy y en un futuro próximo no será técnicamente posible enviar ni siquiera un robot a un agujero negro, pero algunos efectos y fenómenos físicos característicos de los agujeros de gusano y los agujeros blancos y negros tienen propiedades tan únicas que hoy astronomía observacional estuvo cerca de su detección y, como consecuencia, del descubrimiento de tales objetos.

13.Cómo debería verse un agujero de gusano a través de un potente telescopio

Como ya escribí, si un agujero de gusano es intransitable, será muy difícil distinguirlo de un agujero negro. Pero si es transitable, a través de él podrás observar objetos y estrellas en otro universo.

Figura 9. (dibujo original del autor)
El panel de la izquierda muestra una sección del cielo estrellado observado a través de un agujero circular en el mismo universo (1 millón de estrellas idénticas, distribuidas uniformemente). El panel central muestra el cielo estrellado de otro universo, visto a través de un agujero de gusano estático (1 millón de imágenes diferentes de 210.069 estrellas idénticas y uniformemente distribuidas en otro universo). El panel derecho muestra el cielo estrellado de otro universo visto a través de un agujero en blanco y negro (1 millón de imágenes diferentes de 58.892 estrellas idénticas y distribuidas uniformemente en otro universo).

Consideremos el modelo más simple (hipotético) del cielo estrellado: hay muchas estrellas idénticas en el cielo y todas estas estrellas están distribuidas uniformemente esfera celestial. Entonces la imagen de este cielo, observada a través de un agujero circular en el mismo universo, será como se muestra en el panel izquierdo de la Figura 9. Este panel izquierdo muestra 1 millón de estrellas idénticas y espaciadas uniformemente, por lo que la imagen parece una mancha circular casi uniforme.

Si observamos el mismo cielo estrellado (en otro universo) a través del cuello de un agujero de gusano (de nuestro universo), entonces la imagen de las imágenes de estas estrellas se verá aproximadamente como se muestra en

Fotogramas de la película "Interstellar" con un agujero de gusano (2014)

La epopeya espacial "Interstellar" (estamos hablando de una película de ciencia ficción estrenada en octubre de 2014) habla de astronautas que, en busca de opciones para salvar a la humanidad, descubren el "camino de la vida", representado por un misterioso túnel.

Este pasaje aparece inexplicablemente cerca de Saturno y en el espacio-tiempo conduce al hombre a una galaxia lejana, brindando así la oportunidad de encontrar planetas habitados por seres vivos. Planetas que pueden convertirse en un segundo Hogar para las personas.

La hipótesis sobre la existencia de un túnel cinematográfico, llamado por los científicos "agujero de gusano" o "agujero de gusano", fue precedida por una real teoria fisica, que fue propuesto por uno de los primeros astrofísicos y ex profesor de la Universidad de California. Instituto de Tecnologia Kip Thorne.

Kip Thorne ayudó al astrónomo, astrofísico, divulgador de la ciencia y uno de los que inició el proyecto de búsqueda de inteligencia extraterrestre, Carl Sagan, a crear un modelo de agujero de gusano para su novela Contact. La persuasión de las imágenes visuales de la película para los científicos espaciales es tan obvia que los astrofísicos admiten que estas son quizás las imágenes más precisas de agujeros de gusano y agujeros negros que existen en el cine mundial.

Sólo hay un “pequeño” detalle en esta película que atormenta al espectador atento: volar en algo así en un expreso espacial es, por supuesto, genial, pero ¿podrán los pilotos no darse por vencidos durante este movimiento tan interestelar?

Los creadores del éxito espacial prefirieron no mencionar que la teoría original de los agujeros de gusano pertenecía a otros destacados teóricos de la astrofísica: Albert Einstein comenzó a desarrollarla junto con su asistente Nathan Rosen. Estos científicos intentaron resolver las ecuaciones de Einstein para la relatividad general de modo que el resultado fue un modelo matemático de todo el Universo, junto con las fuerzas de la gravedad y partículas elementales, que forman la materia. En el proceso de todo esto, se intentó imaginar el espacio como dos planos geométricos conectados entre sí por "puentes".

Paralelo, pero autónomo de Einstein trabajo similar fue realizado por otro físico, Ludwig Flamm, quien en 1916, también mientras resolvía las ecuaciones de Einstein, descubrió tales "puentes".

Los tres "constructores de puentes" sufrieron una decepción común, ya que la "teoría de todo lo que existe" resultó ser inviable: tales "puentes" en teoría no actuaban en absoluto como partículas elementales reales.

Sin embargo, en 1935, Einstein y Rosen publicaron un artículo donde describían propia teoría Túneles en el continuo espacio-tiempo. Obviamente, este trabajo, tal como lo concibieron los autores, debía alentar a otras generaciones de científicos a pensar en la posibilidad de aplicar tal teoría.

físico de Universidad de Princeton John Wheeler introdujo en el vocabulario la designación "agujero de gusano", que se utilizó en los primeros años para estudiar la construcción de modelos de "puentes" según la teoría de Einstein-Rosen. Wheeler se dio cuenta: tal "puente" recuerda dolorosamente a un pasaje roído por un gusano en una fruta. Imaginemos una hormiga arrastrándose de un lado a otro de una pera; puede arrastrarse a lo largo de toda la superficie curva o, tomando un atajo, cruzar la fruta a través de un túnel de agujero de gusano.

Y si imaginamos que nuestro continuo espacio-tiempo tridimensional es la piel de una pera, que como si una superficie curva cubriera la “masa” con mucha tallas grandes? Quizás el “puente” Einstein-Rosen sea el mismo túnel que atraviesa esta “masa” y permite a los pilotos de naves espaciales reducir la distancia en el espacio entre dos puntos. Probablemente en este caso estemos hablando del presente. solución matemática teoría general de la relatividad.

Según Wheeler, las bocas de los "puentes" de Einstein-Rosen recuerdan mucho al llamado agujero negro de Schwarzschild: materia simple que tiene forma esférica y es tan alta densidad que la fuerza de su atracción no puede ser vencida ni siquiera por la luz. Los astrónomos tienen una opinión firme sobre la existencia de "agujeros negros". Creen que estas formaciones nacen cuando estrellas muy masivas “colapsan” o se extinguen.

¿Qué tan fundamentada está la hipótesis de que un “agujero negro” es lo mismo que un “agujero de gusano” o un túnel que permite vuelos espaciales de larga distancia? Quizás, desde un punto de vista matemático, esta afirmación sea cierta. Pero sólo en teoría: no habrá supervivientes en tal expedición.

El modelo de Schwarzschild representa el centro oscuro de un “agujero negro” como un punto singular o una bola estacionaria neutra central con densidad infinita. Los cálculos de Wheeler muestran las consecuencias de lo que sucedió en caso de que se formara tal "agujero de gusano", cuando dos puntos singulares ("agujeros negros de Schwarzschild") en dos partes distantes del Universo convergen en su "masa" y crean un túnel entre ellos. .

El investigador descubrió que un “agujero de gusano” de este tipo es de naturaleza inestable: primero se forma un túnel y luego se colapsa, tras lo cual sólo quedan dos puntos singulares (“agujeros negros”). El procedimiento para la aparición y cierre del túnel se lleva a cabo tan rápido que ni siquiera un rayo de luz puede atravesarlo, por no hablar del astronauta que intenta deslizarse: será completamente tragado por el "agujero negro". No es broma: estamos hablando de muerte instantánea, porque fuerzas gravitacionales Un poder loco hará pedazos a una persona.

"Agujeros negros" y "manchas blancas"

Thorne publicó un libro al mismo tiempo que la película. Fundamentos científicos película "interestelar" En esta obra confirma: “¡Cualquier cuerpo, vivo o inanimado, en el momento en que el túnel se derrumbe será aplastado y hecho pedazos!”

Por otro, opción alternativa- El "agujero negro" giratorio de Kerr: los investigadores de los "puntos blancos" en los viajes interplanetarios han encontrado una solución diferente a la teoría general de la relatividad. La singularidad dentro del “agujero negro” de Kerr tiene una forma diferente, no esférica, sino anular.

Ciertos modelos pueden dar a una persona la oportunidad de sobrevivir en un vuelo interestelar, pero sólo si la nave pasa por este agujero exclusivamente a través del centro del anillo. Algo así como el baloncesto espacial, sólo que el precio de un golpe aquí no son puntos extra: lo que está en juego es la existencia de la nave estelar y su tripulación.

El autor del libro "La ciencia interestelar", Kip Thorne, duda del estado de esta teoría. En 1987, escribió un artículo sobre volar a través de un "agujero de gusano", donde señaló un detalle importante: el cuello del túnel de Kerr tiene una sección muy poco confiable, que se llama "horizonte de Cauchy".

Como muestran los cálculos correspondientes, tan pronto como el cuerpo intenta pasar por este punto, el túnel se derrumba. Además, sujeto a cierta estabilización del "agujero de gusano", éste, como dice la teoría cuántica, se llenará inmediatamente de partículas rápidas de alta energía.

En consecuencia, tan pronto como entres en el “agujero negro” de Kerr, te quedará una corteza seca y frita.

¿La razón es una “terrible acción de largo alcance”?

El hecho es que los físicos aún no se han adaptado. leyes clásicas gravedad a la teoría cuántica - esta sección Las matemáticas son demasiado difíciles de entender y muchos científicos nunca les han dado una definición exacta.

Al mismo tiempo, el científico de Princeton Juan Malsadena y su colega de Stanford Leonard Susskind sugirieron que los agujeros de gusano aparentemente no son más que la encarnación material del entrelazamiento en el momento en que los objetos cuánticos están conectados, independientemente de si están distantes entre sí.

Albert Einstein tenía su propio nombre para tal enredo: "acción terrible a distancia". gran físico y no creía estar de acuerdo con el punto de vista generalmente aceptado. A pesar de esto, muchos experimentos han demostrado la existencia del entrelazamiento cuántico. Además, ya se utiliza en propósitos comerciales- con su ayuda se protege la transmisión de datos en línea, por ejemplo, las transacciones bancarias.

Según Malsadena y Susskind, en grandes volúmenes, el entrelazamiento cuántico puede afectar cambios en la geometría del continuo espacio-tiempo y contribuir a la aparición de "agujeros de gusano" en forma de "agujeros negros" interconectados. Pero la hipótesis de estos científicos no permite la aparición de túneles interestelares transitables.

Según Malsadena, estos túneles, por un lado, no permiten volar velocidad más rápida luz y, por otro lado, todavía pueden ayudar a los astronautas a encontrarse allí, dentro, con alguien “otro”. Sin embargo, tal encuentro no produce ningún placer, ya que al encuentro le seguirá la muerte inevitable debido a un impacto gravitacional en el centro del "agujero negro".

En una palabra, los "agujeros negros" son un verdadero obstáculo para la exploración humana del espacio. En este caso, ¿qué podrían ser los “agujeros de gusano”? Como cree Avi Loeb, científico del Centro Harvard-Smithsonian de Astrofísica, la gente tiene muchas opciones a este respecto: dado que no existe una teoría que combine la teoría general de la relatividad con mecánica cuántica, no conocemos todo el conjunto de posibles estructuras espaciotemporales donde es posible la aparición de “agujeros de gusano”.

estan colapsando

Pero aquí tampoco todo es tan sencillo. El mismo Kip Thorne estableció en 1987 la peculiaridad de que cualquier “agujero de gusano”, correspondiente a la teoría general de la relatividad, colapsa si no se intenta mantenerlo abierto debido a la llamada materia exótica, que ha energía negativa o antigravedad. Thorne asegura: la existencia de exomateria se puede establecer experimentalmente.

Los experimentos demostrarán que las fluctuaciones cuánticas en el vacío aparentemente son capaces de crear una presión negativa entre dos espejos colocados muy cerca uno del otro.

A su vez, según Avi Loeb, si observamos la llamada energía oscura, estos estudios proporcionarán más mas razones convencerse de la existencia de materia exótica.

Un científico del Centro Harvard-Smithsonian de Astrofísica dice que “...a lo largo de la historia cósmica reciente hemos visto galaxias alejándose de nosotros a una velocidad cada vez mayor con el tiempo, como si estuvieran bajo la influencia de la antigravedad; El Universo se puede explicar si el Universo está lleno de una sustancia con presión negativa, exactamente el material que se necesita para crear un agujero de gusano...”

Al mismo tiempo, tanto Loeb como Thorne creen que incluso si pudiera aparecer un “agujero de gusano” naturalmente, entonces esto requerirá una masa de materia exótica. Sólo una civilización altamente desarrollada será capaz de acumular tal reserva de energía y la posterior estabilización de dicho túnel.

Tampoco hay “ningún acuerdo entre los camaradas” en sus opiniones sobre esta teoría. Esto es lo que piensa su colega Malsadena sobre los hallazgos de Loeb y Thorne, por ejemplo:

"...Creo que la idea de un agujero de gusano estable y transitable no es lo suficientemente clara y, aparentemente, no corresponde a las leyes conocidas de la física..." Sabine Hossenfelder del Instituto Escandinavo física teórica en Suecia y hace añicos por completo las conclusiones de Loeb-Thorn: “...No tenemos absolutamente ninguna evidencia de la existencia de materia exótica. Además, existe la creencia generalizada de que no puede existir, porque si existiera, el vacío sería inestable..."

Incluso si existiera una materia tan exótica, Hossenfelder desarrolla su idea, moverse en su interior sería extremadamente desagradable: cada vez las sensaciones dependerían directamente del grado de curvatura de la estructura espacio-temporal alrededor del túnel y de la densidad de energía en su interior. Sabine Hossenfelder concluye:

“...Esto es muy similar a los “agujeros negros”: las fuerzas de marea son demasiado grandes y una persona será despedazada...”

Paradójicamente, a pesar de sus contribuciones a la película Interestelar, Thorne tampoco cree particularmente que algún día pueda surgir un túnel tan transitable. Y la posibilidad de que los astronautas lo atraviesen (¡sin sufrir ningún daño!), y aún más. Él mismo lo admite en su libro:

“...Si ellos [túneles] pueden existir, entonces dudo mucho que puedan surgir en el Universo astrofísico de forma natural...”

... ¡Entonces crea en las películas de ciencia ficción!

Un agujero de gusano o agujero de gusano, en teoría, es una intersección del tiempo y el espacio que reduce significativamente el tiempo de los viajes de larga distancia por todo el universo. El concepto de “agujero de gusano” nació gracias a la teoría general de la relatividad. Los agujeros de gusano aún no han sido estudiados y conllevan un peligro colosal en forma de contactos repentinos con materia inexplorada, alta radiación y otros colapsos desconocidos.

Teoría del agujero de gusano

En 1935, los físicos y Nathan Rosen descubrieron la teoría. relatividad general, que sugería la existencia de “puentes” a través del espacio y el tiempo. Estos caminos se denominan “puentes Einstein-Rosen” o agujeros de gusano. Estos puentes conectan dos puntos diferentes en el tiempo y el espacio, creando teóricamente un camino que reduce el tiempo y la distancia de viaje.

En teoría, contiene dos agujeros, que luego se conectan. Lo más probable es que los comienzos de estos agujeros sean esféricos. Luego avanzan hacia un tramo recto, aunque es posible que forme un círculo, proporcionando al viajero un camino más largo que la ruta tradicional.

La teoría de la relatividad general de Einstein sugiere matemáticamente la existencia de agujeros de gusano, pero hasta la fecha los astrofísicos no han descubierto ninguno. Lo único que sugiere la presencia de CN es masa negativa, que se puede detectar por la forma en que su gravedad afecta la luz que pasa.

Algunas de las afirmaciones de la teoría general de la relatividad permiten la existencia de agujeros de gusano, algunos de los cuales están formados por agujeros negros. Es cierto que, por su naturaleza, un agujero negro que surge de la explosión de una estrella moribunda no puede crear por sí solo un agujero de gusano.

La ciencia ficción está repleta de historias de viajes a través de agujeros de gusano. Pero la realidad real de tal viaje todavía no parece real.

El primer problema es el tamaño de los agujeros de gusano. Los agujeros de gusano convencionales, según los científicos, tienen un tamaño de 10 a 33 centímetros. Sin embargo, a medida que el Universo se expande, es posible que algunos de ellos se estiren hasta alcanzar tamaños mayores.

Otro problema para los viajeros proviene de la estabilidad inexplorada del agujero de gusano. La investigación de Einstein-Rosen fue simplemente inútil para los viajes prácticos. Pero investigaciones más recientes han demostrado que un agujero de gusano que contenga "materia exótica" podría permanecer abierto a la exploración y permanecer sin cambios durante años. periodos largos tiempo.

Materia exótica que es diferente de materia oscura o antimateria, contiene densidad de energía negativa, así como presión negativa.

Si un agujero de gusano contiene suficiente materia exótica, ya sea natural o creada por el hombre, en teoría podría usarse como una forma de enviar información o viajeros a través del espacio.

Los agujeros de gusano no sólo pueden conectar dos regiones separadas del universo, sino que también pueden conectar dos galaxias diferentes. Curiosamente, algunos científicos sugieren que si una entrada al KN se mueve en un cierto orden aprendido, esto puede permitir posteriormente que se produzca el viaje. A pesar de esto, el astrofísico y cosmólogo británico Stephen Hawking sostiene que todavía no es posible utilizar CN para viajar.

"En realidad, un agujero de gusano no permite viajar en el tiempo", escribió el científico de la NASA Eric Christian.