Trou de ver et horizon des événements. Trous de ver dans l'espace

- Sergey Vladilenovich, qu'est-ce qu'un trou de ver ?

Il n’existe pas de définition très stricte. De telles définitions sont nécessaires lorsque vous prouvez certains théorèmes, mais il n'existe presque pas de théorèmes stricts, ils se limitent donc principalement aux concepts et aux images figuratifs. Imaginez que nous retirons une balle de notre espace tridimensionnel dans une pièce et que nous retirons exactement la même balle dans une autre pièce, et que nous collions ensemble les limites résultantes de ces trous. Ainsi, lorsque dans une pièce nous entrons dans cette ancienne boule, devenue un trou, nous émergerons dans une autre pièce - du trou qui s'est formé à la place d'une autre boule. Si notre espace n’était pas tridimensionnel, mais bidimensionnel, il ressemblerait à une feuille de papier sur laquelle est collé un stylo. L'analogue tridimensionnel et son évolution dans le temps sont appelés un trou de ver.

- Comment étudient-ils les trous de ver en général ?

Il s'agit d'une activité purement théorique. Personne n’a jamais vu de trous de ver et, en général, il n’y a même aucune certitude qu’ils existent. Ils ont commencé à étudier les trous de ver, en partant de la question : existe-t-il dans la nature des mécanismes qui nous garantiraient que de tels terriers ne peuvent pas exister dans la nature ? Ces mécanismes n'ont pas été trouvés, nous pouvons donc supposer que les trous de ver sont un phénomène réel.

- Est-il possible, en principe, de voir un trou de ver ?

Bien sûr. Si, dans une pièce verrouillée, une personne sort soudainement de nulle part, vous observez un trou de ver. Les trous de ver en tant qu'objet d'étude ont été inventés et promus par le physicien théoricien américain John Wheeler, qui, avec leur aide, voulait expliquer, ni plus ni moins, les charges électriques. Laissez-moi vous expliquer. Décrire un champ électrique libre du point de vue de la physique théorique n'est pas une tâche très difficile. Mais décrire une charge électrique du même point de vue est très difficile. Une charge électrique apparaît dans ce sens comme une chose très mystérieuse : une sorte de substance, séparée du champ, d'origine inconnue, et on ne sait pas comment la gérer en physique classique. L'idée de Wheeler était la suivante. Disons que nous avons un trou de ver microscopique, dans lequel pénètrent des lignes de force - ces lignes y entrent par une extrémité et sortent par l'autre. Un observateur extérieur qui ne sait pas que ces deux extrémités sont reliées par des lignes de force percevra un tel objet comme une simple sphère dans l'espace, examinera le champ qui l'entoure et cela ressemblera au champ d'une charge ponctuelle. Seul l'observateur pensera qu'il s'agit d'une sorte de substance mystérieuse qui a une charge, etc., et tout cela parce qu'il ne sait pas qu'il s'agit en fait d'un trou de ver. Bien sûr, c'est une idée très élégante, et beaucoup ont essayé de la développer, mais ils n'ont pas fait beaucoup de progrès, car les électrons sont, après tout, des objets quantiques et, naturellement, personne ne sait comment décrire les trous de ver au niveau quantique. niveau. Mais si nous supposons que l’hypothèse est vraie, alors les trous de ver sont plus qu’un phénomène quotidien ; tout ce qui touche à l’électricité en dépendra en fin de compte.

La matière exotique est un concept classique en physique qui décrit toute substance (généralement hypothétique) qui viole une ou plusieurs conditions classiques ou qui ne consiste pas en baryons connus. De telles substances peuvent avoir des qualités telles qu'une densité d'énergie négative ou être repoussées plutôt qu'attirées en raison de la gravité. La matière exotique est utilisée dans certaines théories, par exemple dans la théorie sur la structure des trous de ver. L’exemple le plus connu de matière exotique est le vide dans une région de pression négative produit par l’effet Casimir.

- Quels types de trous de ver existe-t-il ?

Du point de vue des déplacements théoriques, il existe des trous de ver praticables et infranchissables. Infranchissables sont ceux par lesquels le passage est détruit, et cela se produit si rapidement qu'aucun objet n'a simplement le temps de passer d'un bout à l'autre. Bien sûr, le plus intéressant à étudier est le deuxième type de trous de ver – ceux qui sont praticables. Il existe même une belle théorie qui dit : ce que nous considérions comme des trous noirs supermassifs au centre des galaxies sont en réalité les bouches de trous de ver. Cette théorie est presque sous-développée et, naturellement, n’a pas encore trouvé de confirmation ; elle existe plutôt comme une sorte d’idée. Son essence est qu'à l'extérieur du trou de ver, vous voyez seulement qu'au centre de la galaxie il y a un certain objet à symétrie sphérique, mais ce que c'est - un trou de ver ou un trou noir - vous ne pouvez pas le dire, puisque vous êtes à l'extérieur de cet objet.

En fait, ils ne peuvent être distingués que par un seul paramètre : la masse. Si la masse s'avère négative, il s'agit probablement d'un trou de ver, mais si la masse est positive, des informations supplémentaires sont nécessaires, car un trou noir peut également s'avérer être un trou de ver. La masse négative en général est l’un des moments centraux de toute l’histoire des trous de ver. Parce que pour être praticable, un trou de ver doit être rempli de ce qu'on appelle une substance exotique - une substance dans laquelle, au moins à certains endroits, la densité d'énergie est négative à certains endroits. Au niveau classique, personne n'a jamais vu une telle substance, mais nous savons avec certitude qu'en principe elle peut exister. Des effets quantiques ayant conduit à l’émergence d’une telle substance ont été enregistrés. C’est un phénomène assez connu et on l’appelle l’effet Casimir. Il a été officiellement enregistré. Et cela est précisément lié à l’existence d’une densité énergétique négative, ce qui est très inspirant.

L'effet Casimir est un effet consistant en l'attraction mutuelle de corps conducteurs non chargés sous l'influence de fluctuations quantiques dans le vide. Le plus souvent on parle de deux surfaces de miroirs parallèles non chargées placées à faible distance, mais l'effet Casimir existe aussi dans des géométries plus complexes. La raison de cet effet réside dans les fluctuations d'énergie dans le vide physique dues à la naissance et à la disparition constantes de particules virtuelles. Cet effet a été prédit par le physicien néerlandais Hendrik Casimir en 1948, puis confirmé expérimentalement.

En général, dans la science quantique, la densité d'énergie négative est une chose assez courante, associée, par exemple, à l'évaporation de Hawking. Si une telle densité existe, on peut se poser la question suivante : quelle est la masse du trou noir (le paramètre du champ gravitationnel qu’il crée) ? Il existe une solution à ce problème qui s'applique aux trous noirs, c'est-à-dire aux objets de masse positive, et il existe une solution qui s'applique aux objets de masse négative. S'il y a beaucoup de matière exotique dans le trou de ver, alors la masse de cet objet à l'extérieur sera négative. Par conséquent, l’un des principaux types d’« observations » des trous de ver consiste à suivre des objets dont on peut supposer qu’ils ont une masse négative. Et si nous trouvons un tel objet, alors avec un degré de probabilité assez élevé, nous pouvons dire qu'il s'agit d'un trou de ver.

Les trous de ver sont également divisés en intra-monde et inter-monde. Si nous détruisons le tunnel entre les deux bouches du deuxième type de trou, nous pourrons voir deux univers totalement indépendants. Un tel trou de ver est appelé intermondain. Mais si nous faisons la même chose et voyons que tout va bien - nous restons dans le même Univers - alors nous avons devant nous un trou de ver intra-mondial. Ces deux types de trous de ver ont beaucoup en commun, mais il existe également des différences importantes. Le fait est qu'un trou de ver intramondain, s'il existe, a tendance à se transformer en une machine à voyager dans le temps. En fait, c’est dans le contexte de cette hypothèse qu’est né le dernier regain d’intérêt pour les trous de ver.

Vue d'artiste d'un trou de ver

©depositphotos.com

Dans le cas d'un trou de ver intra-monde, il existe deux manières différentes de regarder votre voisin : directement à travers le tunnel ou de manière détournée. Si vous commencez à déplacer une bouche d'un trou de ver par rapport à l'autre, alors, conformément au paradoxe des jumeaux bien connu, la deuxième personne, revenant d'un voyage, se révélera plus jeune que la suivante. En revanche, lorsque vous regardez à travers le tunnel, vous êtes tous deux assis dans des laboratoires immobiles de votre point de vue, il ne vous arrive rien, vos horloges sont synchronisées. Ainsi, vous avez la possibilité théorique de plonger dans ce tunnel et d'en ressortir à un moment qui, du point de vue d'un observateur extérieur, précède le moment où vous avez plongé. Un retard ramené au degré approprié donnera lieu à la possibilité d'un tel voyage circulaire à travers l'espace-temps, lorsque vous retournerez à votre lieu de départ initial et serrerez la main de votre incarnation précédente.

Le paradoxe des jumeaux est une expérience de pensée qui tente de « prouver » l’incohérence de la théorie restreinte de la relativité. Selon SRT, du point de vue des observateurs « stationnaires », tous les processus des objets en mouvement ralentissent. D'autre part, le principe de relativité déclare l'égalité des systèmes de référence inertiels. Sur cette base, un raisonnement se construit qui conduit à une apparente contradiction. Pour plus de clarté, l'histoire de deux frères jumeaux est considérée. L'un d'eux (le voyageur) part pour un vol spatial, et le second (le casanier) reste sur Terre. Le plus souvent, le « paradoxe » se formule ainsi :

Du point de vue de la patate de canapé, l'horloge du voyageur en mouvement est au ralenti, donc quand il revient, elle doit être en retard par rapport à l'horloge de la patate de canapé. D’un autre côté, la Terre bougeait par rapport au voyageur, donc l’horloge de la patate de canapé devait être en retard. En fait, les frères ont des droits égaux, donc après leur retour, leurs montres devraient afficher la même heure. Toutefois, selon la SRT, la montre du voyageur sera à la traîne. Dans cette violation de l’apparente symétrie des frères, on voit une contradiction.

- Quelle est la différence fondamentale entre un trou de ver et un trou noir ?

Tout d'abord, il faut dire qu'il existe deux types de trous noirs : ceux qui se sont formés à la suite de l'effondrement d'étoiles et ceux qui existaient initialement sont apparus avec l'émergence de l'Univers lui-même. Ce sont deux types de trous noirs fondamentalement différents. À une certaine époque, le concept de « trou blanc » existait, mais il est désormais rarement utilisé. Un trou blanc est le même trou noir, mais évoluant à rebours dans le temps. La matière vole dans un trou noir, mais ne peut jamais en sortir. Au contraire, la matière ne fait que sortir d'un trou blanc, mais il n'est en aucun cas possible d'y entrer. En fait, c’est une chose très naturelle si l’on considère que la théorie de la relativité générale est symétrique dans le temps, ce qui signifie que s’il y a des trous noirs, il doit y en avoir aussi des blancs. Leur totalité représente un trou de ver.

Un trou noir imaginé par un artiste

©VICTOR HABBICK VISIONS/SPL/Getty

- Que sait-on de la structure interne des trous de ver ?

Jusqu'à présent, les modèles dans ce sens sont seulement en cours de construction. D’une part, nous savons que l’apparition de cette matière exotique a peut-être été découverte même expérimentalement, mais de nombreuses questions demeurent. Le seul modèle de trou de ver que je connaisse qui soit plus ou moins conforme à la réalité est le modèle d'un trou de ver initialement en évaporation (depuis l'émergence de l'Univers). Grâce à cette évaporation, un tel trou reste praticable longtemps.

- Sur quoi travailles-tu exactement ?

Je suis engagé dans des activités purement théoriques, ce que l'on peut généralement appeler la structure causale de l'espace-temps est la théorie classique de la relativité, parfois semi-classique (la théorie quantique n'existe pas encore, comme on le sait).

Dans la théorie non relativiste classique, on peut trouver des preuves assez convaincantes que le voyage dans le temps ne peut pas exister, mais dans la relativité générale, une telle preuve n'existe pas. Et Einstein, alors qu’il développait sa théorie, s’en est rendu compte. Il se demande s'il existe un moyen d'exclure cette possibilité. Ensuite, il n'a pas réussi à s'acquitter de cette tâche, comme il l'a lui-même dit plus tard. Et bien qu’Einstein ait créé un langage pour étudier cette question, la tâche restait académique. Il y a eu un regain d'intérêt à la fin des années 1940, lorsque Gödel a proposé un modèle cosmologique contenant de telles courbes fermées. Mais comme Gödel proposait toujours quelque chose d’exotique, cela fut traité avec intérêt, mais sans conséquences scientifiques sérieuses. Et puis, quelque part à la fin du siècle dernier, grâce principalement à la science-fiction - par exemple le film «Contact» avec Jodie Foster - l'intérêt pour le thème du voyage dans le temps à l'aide de trous de ver a été relancé. L'auteur du roman sur lequel est écrit le scénario du film est un très célèbre astronome et vulgarisateur scientifique, Carl Sagan. Il a pris l'affaire très au sérieux et a demandé à son ami, également un relativiste très célèbre, Kip Thorne, de voir si tout ce qui est décrit dans le film était possible d'un point de vue scientifique. Et il a publié un article semi-populaire dans un magazine destiné aux professeurs de physique américains, « Les trous de ver comme outil pour étudier la théorie de la relativité générale », dans lequel il envisageait la possibilité de voyager dans le temps à travers les trous de ver. Et je dois dire qu’à cette époque l’idée de voyager à travers des trous noirs était populaire dans la science-fiction. Mais il a compris qu'un trou noir est un objet absolument infranchissable - voyager à travers eux est impossible, il a donc considéré les trous de ver comme une possibilité de voyage dans le temps. Même si cela était connu auparavant, pour une raison quelconque, les gens ont perçu ses conclusions comme une idée complètement nouvelle et se sont précipités pour l'étudier. De plus, l’accent a été mis sur l’hypothèse selon laquelle une machine à remonter le temps ne peut pas exister, mais ils ont décidé de découvrir pourquoi. Et très vite, on a compris qu’il n’y avait aucune objection évidente à l’existence d’une telle machine. Depuis, des recherches à plus grande échelle ont commencé et des théories ont commencé à émerger. En général, je fais ça depuis.

Contact est un film de science-fiction de 1997. Réalisateur : Robert Zemeckis. Intrigue principale : Ellie Arroway (Judy Foster) a consacré toute sa vie à la science, elle participe à un projet de recherche d'intelligence extraterrestre. Toutes les tentatives de recherche de signaux extraterrestres sont infructueuses et l'avenir de son projet est menacé. Ellie désespère de trouver du soutien, mais reçoit de manière inattendue l'aide de l'excentrique milliardaire Hadden. Et voici le résultat : Ellie capte le signal. Le décodage du signal montre qu'il contient une description d'un dispositif technique. Son objectif n’est pas clair, mais à l’intérieur il y a de la place pour une personne.

Après avoir créé et lancé l'appareil, Ellie entreprend un voyage à travers le système de trous de ver et est transportée, probablement sur une planète d'un autre système stellaire. En se réveillant là-bas, au bord de la mer, elle rencontre un représentant d'une autre civilisation qui a choisi l'image de son défunt père. En regardant autour d'elle, l'héroïne se rend compte que cette zone a été recréée par un esprit extraterrestre dans son esprit à l'image d'un dessin qu'elle dessinait lorsqu'elle était enfant. L'extraterrestre lui explique que l'appareil permet d'organiser un système de voies de communication interstellaire, et que la Terre devient désormais membre de la communauté des civilisations de l'Univers.

Ellie revient sur Terre. Du point de vue des observateurs extérieurs, rien ne lui est arrivé après le lancement de l'installation, et son corps n'a pas quitté notre planète. Ellie se retrouve dans une situation paradoxale. En tant que scientifique, du point de vue de la science stricte, elle ne peut en aucun cas confirmer ses propos. Une autre circonstance devient également claire : la caméra vidéo attachée à Ellie pendant le voyage n'a rien enregistré, mais la durée de l'enregistrement à vide n'était pas de quelques secondes, mais de 18 heures...

- Est-il possible de « faire » un trou de ver ?

Il existe un résultat scientifique strict à ce sujet. Cela est dû au fait qu’il n’existe pas de résultats précis sur l’étude des trous de taupe. Il existe un théorème qui a été prouvé il y a longtemps et qui dit ceci. Il existe une hyperbolicité mondiale. Dans ce cas, peu importe ce que cela signifie, mais le fait est que pour l'instant et comme l'espace est globalement hyperbolique, il est impossible de créer un trou de ver - il peut exister dans la nature, mais vous ne pourrez pas pour le fabriquer soi-même. Si vous parvenez à perturber l’hyperbolicité mondiale, vous pourrez peut-être créer un trou de ver. Mais le fait est que cette violation en elle-même est une chose tellement exotique, si mal étudiée et si mal comprise, que le sous-produit sous la forme de la naissance d'un trou de ver est déjà une chose relativement petite comparée au fait même que vous avez réussi violer l’hyperbolicité mondiale. Il y a une chose très célèbre à l’œuvre ici appelée « principe de censure cosmique stricte », qui dit que l’espace est toujours globalement hyperbolique. Mais en principe, ce n’est qu’un souhait. Il n’existe aucune preuve de l’exactitude de ce principe, il existe simplement une certaine confiance interne inhérente à de nombreuses personnes selon laquelle l’espace-temps doit être globalement hyperbolique. Si tel est le cas, il est impossible de créer un trou de ver – vous devez en rechercher un existant. Pendant ce temps, de sérieux doutes sur la justesse du principe de censure cosmique ont été exprimés par l’auteur lui-même, Roger Penrose, mais c’est une autre histoire.

- Alors, créer un trou de ver demande une grosse dépense d'énergie ?

C'est très difficile de dire quoi que ce soit ici. Le problème est que lorsque votre hyperbolicité globale est violée, la prévisibilité est également violée - c'est pratiquement la même chose. Vous pouvez d'une manière ou d'une autre modifier géométriquement l'espace près de chez vous, par exemple, prendre un sac et le placer à un autre endroit. Mais il existe certaines limites à l’intérieur desquelles vous pouvez le faire, notamment celles imposées par la prévisibilité. Par exemple, parfois vous pouvez prédire ce qui va se passer en 2 secondes, et parfois non. La limite de ce que vous pouvez ou ne pouvez pas prédire réside précisément dans l’hyperbolicité mondiale. Si votre espace-temps est globalement hyperbolique, vous pouvez prédire son évolution. Si nous supposons qu’à un moment donné, cela viole l’hyperbolicité mondiale, tout devient très mauvais en termes de prévisibilité. Il se produit donc une chose étonnante, par exemple, telle qu'ici et maintenant un trou de ver peut se matérialiser, à travers lequel un lion va sauter. Ce sera un phénomène exotique, mais il ne violera aucune loi de la physique. D'un autre côté, vous pouvez consacrer beaucoup d'efforts, d'argent et de ressources pour faciliter d'une manière ou d'une autre ce processus. Mais le résultat sera toujours le même : dans les deux cas, vous ne savez pas si un trou de ver apparaîtra ou non. En physique classique, nous ne pouvons rien faire à ce sujet : si elle le veut, elle surviendra, si elle ne le veut pas, elle n’apparaîtra pas ; la science quantique ne nous donne pas encore d’indices sur cette question.

Le principe de « censure cosmique » a été formulé en 1969 par Roger Penrose sous la forme figurative suivante : « La nature a horreur de la singularité nue ». Il affirme que les singularités spatio-temporelles apparaissent dans des endroits qui, comme l’intérieur des trous noirs, sont cachés aux observateurs. Ce principe n'a pas encore été prouvé, et il y a des raisons de douter de son exactitude absolue (par exemple, l'effondrement d'un nuage de poussière avec un moment cinétique élevé conduit à une « singularité nue », mais on ne sait pas si cette solution des équations d'Einstein est stable vis-à-vis de petites perturbations des données initiales).

La formulation de Penrose (une forme forte de censure cosmique) suppose que l’espace-temps dans son ensemble est globalement hyperbolique.

Plus tard, Stephen Hawking a proposé une formulation différente (une forme faible de censure cosmique), qui suppose uniquement l’hyperbolicité globale de la composante « future » de l’espace-temps.

Dans la science-fiction trous de ver, ou trous de ver, sont une méthode souvent utilisée pour parcourir de très longues distances dans l’espace. Ces ponts magiques pourraient-ils vraiment exister ?

Aussi enthousiaste que je sois quant à l’avenir de l’humanité dans l’espace, il existe un problème flagrant. Nous sommes des sacs de viande mous, constitués principalement d'eau, et les autres sont si loin de nous. Même avec les technologies de vol spatial les plus optimistes, nous pouvons imaginer que nous n’atteindrons jamais une autre étoile dans un temps égal à la durée d’une vie humaine.

La réalité nous dit que même les étoiles les plus proches de nous sont incompréhensiblement éloignées et qu’il faudrait énormément d’énergie ou de temps pour faire le voyage. La réalité nous dit que nous avons besoin d’un vaisseau spatial capable de voler pendant des centaines ou des milliers d’années pendant que des astronautes y naissent, génération après génération, vivent leur vie et meurent pendant le vol vers une autre étoile.

La science-fiction, quant à elle, nous conduit à des méthodes permettant de construire des moteurs améliorés. Allumez le moteur de distorsion et regardez les étoiles défiler, rendant le voyage vers Alpha Centauri aussi rapide et agréable qu'une croisière sur un navire quelque part en mer.

Extrait du film "Interstellar".

Savez-vous ce qui est encore plus simple ? Trou de ver ; un tunnel magique reliant deux points de l'espace et du temps. Définissez simplement votre destination, attendez que la porte des étoiles se stabilise et volez simplement... volez à mi-chemin à travers la galaxie jusqu'à votre destination.

Oui, c'est vraiment cool ! Quelqu’un aurait dû inventer ces trous de ver, ouvrant la voie à un nouvel avenir courageux de voyages intergalactiques. Que sont les trous de ver et dans combien de temps puis-je les utiliser ? Vous demandez...

Un trou de ver, également connu sous le nom de pont d'Einstein-Rosen, est une méthode théorique de pliage de l'espace et du temps afin de pouvoir relier deux points de l'espace. Vous pourrez alors vous déplacer instantanément d’un endroit à un autre.

Nous utiliserons la démo classique de , dans laquelle vous tracez une ligne entre deux points sur un morceau de papier, puis pliez le papier et insérez un crayon dans ces deux points pour raccourcir le chemin. Cela fonctionne très bien sur le papier, mais est-ce de la vraie physique ?

Albert Einstein, capturé sur une photographie de 1953. Photographe : Ruth Orkin.

Comme Einstein nous l’a appris, la gravité n’est pas une force qui attire la matière comme le magnétisme, c’est en réalité la courbure de l’espace-temps. La Lune pense qu'elle suit simplement une ligne droite à travers l'espace, mais en réalité elle suit une trajectoire courbe créée par la gravité terrestre.

Ainsi, selon les physiciens Einstein et Nathan Rosen, on pourrait faire tourner une boule d’espace-temps si dense que deux points se trouveraient au même endroit physique. Si vous pouviez maintenir le trou de ver stable, vous pourriez séparer en toute sécurité les deux régions de l'espace-temps afin qu'elles soient toujours au même endroit, mais séparées par la distance que vous souhaitez.

Nous descendons bien dans la gravité d'un côté du trou de ver, puis apparaissons à une vitesse fulgurante dans un autre endroit à une distance de millions et de milliards d'années-lumière. Bien que la création de trous de ver soit théoriquement possible, elle est pratiquement impossible d’après ce que nous comprenons actuellement.

Le premier gros problème est que les trous de ver sont infranchissables, selon la théorie de la relativité générale. Gardez donc ceci à l’esprit : la physique qui prédit ces choses interdit leur utilisation comme moyen de transport. C’est un coup dur pour eux.

Illustration artistique d’un vaisseau spatial se déplaçant à travers un trou de ver vers une galaxie lointaine. Crédit : NASA

Deuxièmement, même si un trou de ver pouvait être créé, il serait très probablement instable et se fermerait instantanément après sa création. Si vous essayez d’aller jusqu’à une extrémité, vous risquez de échouer.

Troisièmement, s’ils sont traversables et s’il est possible de les maintenir stables, dès qu’une matière tente de les traverser – même des photons de lumière – le trou de ver s’effondrerait.

Il y a une lueur d'espoir, car les physiciens n'ont pas encore trouvé comment combiner les théories de la gravité et de la mécanique quantique. Cela signifie que l’Univers lui-même sait peut-être quelque chose sur les trous de ver que nous ne comprenons pas encore. Il est possible qu’ils aient été créés naturellement lorsque l’espace-temps de l’univers entier a été attiré vers une singularité.

Les astronomes ont proposé de rechercher des trous de ver dans l'espace en observant comment leur gravité déforme la lumière des étoiles derrière eux. Aucun ne s'est encore présenté. Une possibilité est que les trous de ver ressemblent naturellement aux particules virtuelles dont nous connaissons l’existence. Seulement, ils seraient incompréhensiblement petits, à l’échelle de Planck. Vous aurez besoin d'un vaisseau spatial plus petit.

L’une des implications les plus intéressantes des trous de ver est qu’ils pourraient également vous permettre de voyager dans le temps. Voici comment cela fonctionne. Tout d’abord, créez un trou de ver dans le laboratoire. Ensuite, prenez-en une extrémité, placez-y un vaisseau spatial et volez à une fraction significative de la vitesse de la lumière, afin que l'effet de dilatation du temps prenne effet.

Pour les personnes à bord du vaisseau spatial, quelques années seulement s'écouleront, tandis que des centaines, voire des milliers de générations de personnes passeront sur Terre. En supposant que vous puissiez garder le trou de ver stable, ouvert et traversable, alors le traverser serait très intéressant.

Si vous marchiez dans une direction, vous parcourriez non seulement la distance entre les trous de ver, mais vous avanceriez également dans le temps, et sur le chemin du retour : dans le temps.

Certains physiciens comme Leonard Susskind pensent que cela ne fonctionnerait pas car cela violerait deux principes fondamentaux de la physique : la loi de conservation de l'énergie et le principe d'incertitude énergie-temps de Heisenberg.

Malheureusement, il semble que les trous de ver devront rester du domaine de la science-fiction dans un avenir proche, peut-être pour toujours. Même s’il était possible de créer un trou de ver, il faudrait le maintenir stable et ouvert, puis trouver comment permettre à la matière d’y passer sans s’effondrer. Pourtant, si vous pouviez comprendre cela, vous rendriez les voyages dans l’espace très pratiques.

Titre de l'article que vous lisez « Que sont les trous de ver ou les trous de ver ?.

Science

Le film visuellement saisissant, Inreststellar, récemment sorti, est basé sur de vrais concepts scientifiques tels que trous noirs en rotation, trous de ver et dilatation du temps.

Mais si vous n’êtes pas familier avec ces concepts, vous pourriez être un peu confus en regardant.

Dans le film, une équipe d'explorateurs de l'espace se rend voyage extragalactique à travers un trou de ver. De l’autre côté, ils se retrouvent dans un système solaire différent avec un trou noir en rotation au lieu d’une étoile.

Ils sont engagés dans une course contre l'espace et le temps pour mener à bien leur mission. Ce type de voyage spatial peut sembler un peu déroutant, mais il repose sur des principes de base de la physique.

Voici les principaux 5 concepts de physique Ce que vous devez savoir pour comprendre Interstellar :

Gravité artificielle

Le plus gros problème auquel nous sommes confrontés lors de voyages spatiaux à long terme est apesanteur. Nous sommes nés sur Terre et notre corps s'est adapté à certaines conditions gravitationnelles, mais lorsque nous restons longtemps dans l'espace, nos muscles commencent à s'affaiblir.

Les héros du film Interstellar sont également confrontés à ce problème.

Pour y faire face, les scientifiques créent gravité artificielle dans un vaisseau spatial. Une façon d’y parvenir est de faire tourner le vaisseau spatial, comme dans le film. La rotation crée une force centrifuge qui pousse les objets vers les parois extérieures du navire. Cette répulsion est similaire à la gravité, mais dans la direction opposée.

Il s'agit d'une forme de gravité artificielle que vous ressentez lorsque vous conduisez dans un virage à petit rayon et que vous avez l'impression d'être poussé vers l'extérieur, loin du point central du virage. Dans un vaisseau spatial en rotation, les murs deviennent votre sol.

Trou noir en rotation dans l'espace

Les astronomes, bien qu'indirectement, ont observé dans notre Univers trous noirs en rotation. Personne ne sait ce qui se trouve au centre d'un trou noir, mais les scientifiques lui ont donné un nom :singularité .

Les trous noirs en rotation déforment l’espace qui les entoure différemment des trous noirs stationnaires.

Ce processus de distorsion est appelé « entraînement de trame inertielle » ou effet Lense-Thirring, et il affecte l'apparence du trou noir en déformant l'espace, et plus important encore, l'espace-temps qui l'entoure. Le trou noir que tu vois dans le film suffittrès proche du concept scientifique.

• Le vaisseau spatial Endurance se dirige vers Gargantua - trou noir supermassif fictif 100 millions de fois la masse du Soleil.
• Elle se trouve à 10 milliards d’années-lumière de la Terre et est entourée de plusieurs planètes. Gargantua tourne à une vitesse étonnante de 99,8 % de la vitesse de la lumière.
• Le disque d'accrétion de Garagantua contient des gaz et des poussières ayant la température de la surface du Soleil. Le disque fournit de la lumière et de la chaleur aux planètes Gargantua.

L'aspect complexe du trou noir dans le film est dû au fait que l'image du disque d'accrétion est déformée par la lentille gravitationnelle. Deux arcs apparaissent sur l’image : l’un formé au-dessus du trou noir et l’autre en dessous.

trou de ver

Le trou de ver ou trou de ver utilisé par l'équipage dans Interstellar est l'un des phénomènes du film qui dont l'existence n'a pas été prouvée. C'est hypothétique, mais très pratique dans les intrigues d'histoires de science-fiction où vous devez surmonter une grande distance spatiale.

Les trous de ver sont une sorte de chemin le plus court à travers l'espace. Tout objet ayant une masse crée un trou dans l’espace, ce qui signifie que l’espace peut être étiré, déformé et même plié.

Un trou de ver est comme un pli dans le tissu de l'espace (et du temps) qui relie deux régions très éloignées, ce qui aide les voyageurs de l'espace. parcourir une longue distance en peu de temps.

Le nom officiel d’un trou de ver est « pont Einstein-Rosen », tel qu’il a été proposé pour la première fois par Albert Einstein et son collègue Nathan Rosen en 1935.

• Dans les diagrammes 2D, l’embouchure d’un trou de ver est représentée par un cercle. Cependant, si nous pouvions voir le trou de ver, il ressemblerait à une sphère.
• À la surface de la sphère, une vue déformée par la gravitation de l’espace de l’autre côté du « trou » serait visible.
• Les dimensions du trou de ver dans le film : 2 km de diamètre et la distance de transfert est de 10 milliards d'années-lumière.

Dilatation gravitationnelle du temps

La dilatation gravitationnelle du temps est un phénomène réel observé sur Terre. Cela se produit parce que le temps est relatif. Cela signifie qu'il s'écoule différemment pour différents systèmes de coordonnées.

Lorsque vous êtes dans un environnement gravitationnel fort, le temps passe plus lentement pour toi par rapport aux personnes vivant dans un environnement gravitationnel faible.

Images fixes du film "Interstellar" avec un trou de ver (2014)

L'épopée spatiale « Interstellar » (nous parlons d'un film de science-fiction sorti en octobre 2014) raconte l'histoire d'astronautes qui, à la recherche d'options pour sauver l'humanité, découvrent la « route de la vie » représentée par un mystérieux tunnel.

Ce passage apparaît inexplicablement près de Saturne et conduit dans l'espace-temps une personne vers une galaxie lointaine, offrant ainsi une chance de trouver des planètes habitées par des êtres vivants. Des planètes qui peuvent devenir une deuxième maison pour les humains.

L'hypothèse de l'existence d'un tunnel cinématographique, appelé «trou de ver» ou «trou de ver» par les scientifiques, a été précédée d'une véritable théorie physique, proposée par l'un des premiers astrophysiciens et ancien professeur du California Institute of Technology, Kip Thorne.

Kip Thorne a aidé l'astronome, astrophysicien, vulgarisateur scientifique et l'un de ceux qui ont lancé le projet de recherche d'intelligence extraterrestre - Carl Sagan - à créer un modèle de trou de ver pour son roman Contact. Le caractère convaincant des images visuelles du film pour les scientifiques de l'espace est si évident que les astrophysiciens admettent qu'il s'agit peut-être des images de trous de ver et de trous noirs les plus précises qui existent dans le cinéma mondial.

Il n’y a qu’un « petit » détail dans ce film qui hante le spectateur attentif : voler dans quelque chose comme ça à bord d’un express spatial, c’est bien sûr génial, mais les pilotes sauront-ils ne pas abandonner lors de ce mouvement très interstellaire ?

Les créateurs du blockbuster spatial ont choisi de ne pas mentionner que la théorie originale des trous de ver appartenait à d'autres grands théoriciens de l'astrophysique - Albert Einstein a commencé à la développer avec son assistant Nathan Rosen. Ces scientifiques ont essayé de résoudre les équations d'Einstein pour la relativité générale afin d'obtenir un modèle mathématique de l'Univers entier, ainsi que des forces de gravité et des particules élémentaires qui forment la matière. Ce faisant, on a tenté d'imaginer l'espace comme deux plans géométriques reliés entre eux par des « ponts ».

En parallèle, mais indépendamment d’Einstein, des travaux similaires furent menés par un autre physicien, Ludwig Flamm, qui en 1916, également en résolvant les équations d’Einstein, fit la découverte de tels « ponts ».

Les trois « bâtisseurs de ponts » ont subi une déception commune, car la « théorie de tout ce qui existe » s'est avérée non viable : de tels « ponts » en théorie n'agissaient pas du tout comme de véritables particules élémentaires.

Néanmoins, en 1935, Einstein et Rosen publièrent un article dans lequel ils exposaient leur propre théorie des tunnels dans le continuum espace-temps. Ce travail, tel que conçu par les auteurs, était évidemment censé inciter d’autres générations de scientifiques à réfléchir à la possibilité d’appliquer une telle théorie.

Le physicien de l'Université de Princeton, John Wheeler, a introduit à un moment donné la désignation « trou de ver » dans le vocabulaire, qui était utilisé dans les premières années pour étudier la construction de modèles de « ponts » selon la théorie d'Einstein-Rosen. Wheeler l'a remarqué : un tel « pont » rappelle douloureusement un passage rongé par un ver dans un fruit. Imaginons une fourmi rampant d'un côté à l'autre d'une poire - elle peut soit ramper sur toute la surface incurvée, soit, en prenant un raccourci, traverser le fruit à travers un tunnel de trou de ver.

Et si nous imaginions que notre continuum espace-temps tridimensionnel est la peau d’une poire, qu’une surface incurvée renferme une « masse » beaucoup plus grande ? Peut-être que le « pont » Einstein-Rosen est le tunnel même qui traverse cette « masse » ; il permet aux pilotes de vaisseaux spatiaux de réduire la distance dans l’espace entre deux points ; Il s’agit probablement dans ce cas d’une véritable solution mathématique à la théorie de la relativité générale.

Selon Wheeler, les bouches des «ponts» d'Einstein-Rosen rappellent beaucoup ce que l'on appelle le trou noir de Schwarzschild - une matière simple qui a une forme sphérique et est si dense que sa force gravitationnelle ne peut être surmontée même par la lumière. Les astronomes ont une opinion bien arrêtée sur l’existence des « trous noirs ». Ils pensent que ces formations naissent lorsque des étoiles très massives « s’effondrent » ou s’éteignent.

Dans quelle mesure l’hypothèse selon laquelle un « trou noir » équivaut à un « trou de ver » ou à un tunnel permettant des vols spatiaux longue distance est-elle fondée ? Peut-être que d’un point de vue mathématique, cette affirmation est vraie. Mais seulement en théorie : il n’y aura pas de survivants dans une telle expédition.

Le modèle Schwarzschild représente le milieu sombre d’un « trou noir » comme un point singulier ou une boule stationnaire neutre centrale à densité infinie. Les calculs de Wheeler montrent les conséquences de ce qui se passe en cas de formation d'un tel « trou de ver » lorsque deux points singuliers (« trous noirs de Schwarzschild ») dans deux parties distantes de l'Univers convergent dans sa « masse » et créent un tunnel entre eux. .

Le chercheur a découvert qu'un tel « trou de ver » est de nature instable : un tunnel se forme d'abord puis s'effondre, après quoi il ne reste plus que deux points singuliers (« trous noirs »). La procédure d'apparition et de fermeture du tunnel se déroule si rapidement que même un rayon de lumière ne peut pas le traverser, sans parler d'un astronaute essayant de s'y faufiler - il sera complètement englouti par le "trou noir". Pas de blague - nous parlons de mort instantanée, car des forces gravitationnelles d'une puissance folle mettront une personne en pièces.

"Trous noirs" et "taches blanches"

Parallèlement au film, Thorne sort le livre The Science of Interstellar. Dans cet ouvrage, il confirme : « Tout corps – vivant ou inanimé – au moment de l'effondrement du tunnel sera écrasé et mis en pièces ! »

Pour une autre option alternative – le « trou noir » rotatif de Kerr – les chercheurs sur les « points blancs » dans les voyages interplanétaires ont trouvé une solution différente de la théorie de la relativité générale. La singularité à l’intérieur du « trou noir » de Kerr a une forme différente, non pas sphérique, mais annulaire.

Certains modèles peuvent donner à une personne une chance de survivre en vol interstellaire, mais seulement si le vaisseau traverse ce trou exclusivement par le centre de l'anneau. Quelque chose comme le basket-ball spatial, seul le prix d'un coup ici n'est pas des points supplémentaires : ce qui est en jeu, c'est l'existence du vaisseau et de son équipage.

L'auteur du livre « The Science of Interstellar », Kip Thorne, doute de l'état de cette théorie. En 1987, il avait écrit un article sur le vol à travers un « trou de ver », dans lequel il soulignait un détail important : le col du tunnel de Kerr présente une section très peu fiable, appelée « horizon de Cauchy ».

Comme le montrent les calculs correspondants, dès que le corps tente de dépasser ce point, le tunnel s'effondre. De plus, sous réserve d’une certaine stabilisation du « trou de ver », comme le dit la théorie quantique, il sera immédiatement rempli de particules rapides de haute énergie.

Par conséquent, dès que vous entrez dans le « trou noir » de Kerr, vous vous retrouvez avec une croûte sèche et frite.

La raison en est une « terrible action à longue portée » ?

Le fait est que les physiciens n'ont pas encore adapté les lois classiques de la gravité à la théorie quantique - cette branche des mathématiques est trop difficile à comprendre et de nombreux scientifiques n'en ont pas donné de définition exacte.

Dans le même temps, le scientifique de Princeton Juan Malsadena et son collègue de Stanford Leonard Susskind ont suggéré que les trous de ver ne sont apparemment rien de plus que l'incarnation matérielle de l'intrication au moment où les objets quantiques sont connectés - qu'ils soient éloignés ou non les uns des autres.

Albert Einstein avait son propre nom pour un tel enchevêtrement - « terrible action à longue portée » ; le grand physicien n'a même pas pensé à être d'accord avec le point de vue généralement accepté. Malgré cela, de nombreuses expériences ont prouvé l’existence de l’intrication quantique. De plus, il est déjà utilisé à des fins commerciales : il protège la transmission de données en ligne, par exemple les transactions bancaires.

Selon Malsadena et Susskind, en grande quantité, l'intrication quantique peut affecter des changements dans la géométrie du continuum espace-temps et contribuer à l'émergence de « trous de ver » sous la forme de « trous noirs » liés. Mais l’hypothèse de ces scientifiques ne permet pas l’émergence de tunnels interstellaires traversables.

Selon Malsadena, ces tunnels, d’une part, ne permettent pas de voler plus vite que la vitesse de la lumière, et d’autre part, ils peuvent quand même aider les astronautes à y rencontrer, à l’intérieur, quelqu’un « autre ». Il n’y a cependant aucun plaisir à une telle rencontre, puisqu’elle sera suivie d’une mort inévitable par impact gravitationnel au centre du « trou noir ».

En un mot, les « trous noirs » constituent un véritable obstacle à l’exploration humaine de l’espace. Dans ce cas, que pourraient être les « trous de ver » ? Selon Avi Loeb, scientifique au Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, les gens ont de nombreuses options à cet égard : puisqu'il n'existe pas de théorie combinant la relativité générale et la mécanique quantique, nous ne connaissons pas toute la gamme des possibilités spatio-temporelles. structures où des trous de ver peuvent apparaître "

Ils s'effondrent

Mais ici aussi, tout n’est pas si simple. Le même Kip Thorne a établi en 1987 la particularité de tout «trou de ver», correspondant à la théorie de la relativité générale, de s'effondrer s'il n'est pas essayé de le maintenir ouvert à cause de la matière dite exotique ayant une énergie négative ou une antigravité. Thorne assure : l'existence de l'exomatière peut être établie expérimentalement.

Des expériences montreront que les fluctuations quantiques dans le vide seraient capables de créer une pression négative entre deux miroirs très proches l’un de l’autre.

À son tour, selon Avi Loeb, si nous observons ce qu'on appelle l'énergie sombre, alors ces études donneront encore plus de raisons de croire à l'existence d'une matière exotique.

Un scientifique du Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics déclare : « ...nous voyons comment, tout au long de l'histoire cosmique récente, les galaxies s'éloignent de nous à une vitesse croissante au fil du temps, comme si elles étaient sous l'influence de l'antigravité - cette accélération L’expansion de l’Univers peut s’expliquer si l’Univers est rempli d’une substance à pression négative, exactement le matériau nécessaire pour créer un trou de ver... »

Dans le même temps, Loeb et Thorne estiment que même si un trou de ver pouvait apparaître naturellement, il nécessiterait une masse de matière exotique. Seule une civilisation très développée sera capable d’accumuler une telle réserve d’énergie et de stabiliser ensuite un tel tunnel.

Il n’y a également « aucun accord entre les camarades » sur leurs points de vue sur cette théorie. Voici par exemple ce que leur collègue Malsadena pense des découvertes de Loeb et Thorne :

"...Je pense que l'idée d'un trou de ver stable et traversable n'est pas assez intelligible et, apparemment, ne correspond pas aux lois connues de la physique..." Sabine Hossenfelder de l'Institut scandinave de physique théorique en Suède brise complètement les conclusions de Loeb-Thorn : « … Nous n'avons absolument aucune preuve de l'existence de matière exotique. De plus, il existe une croyance largement répandue selon laquelle cela ne peut pas exister, car s’il existait, le vide serait instable..."

Même si une telle matière exotique existait, Hossenfelder développe son idée, se déplacer à l'intérieur serait extrêmement désagréable : à chaque fois les sensations dépendraient directement du degré de courbure de la structure spatio-temporelle autour du tunnel et de la densité énergétique à l'intérieur de celui-ci. Sabine Hossenfelder conclut :

"...C'est très similaire aux "trous noirs" : les forces de marée sont trop importantes et une personne sera mise en pièces..."

Paradoxalement, malgré sa contribution à la création du film Interstellar, Thorne ne croit pas non plus particulièrement qu'un tunnel aussi praticable puisse un jour apparaître. Et la possibilité que des astronautes le traversent (sans aucun dommage !) - et plus encore. Il l'admet lui-même dans son livre :

"... S'ils [tunnels] peuvent exister, alors je doute fort qu'ils puissent surgir naturellement dans l'Univers astrophysique..."

...Alors croyez aux films de science-fiction !

Il est courbé et la gravité, qui nous est familière à tous, est une manifestation de cette propriété. La matière se plie, « plie » l’espace qui l’entoure, et plus elle est dense, plus elle se plie. L'espace, l'espace et le temps sont tous des sujets très intéressants. Après avoir lu cet article, vous apprendrez probablement quelque chose de nouveau à leur sujet.

L'idée de courbure

De nombreuses autres théories de la gravité, qui existent aujourd’hui par centaines, diffèrent en détail de la relativité générale. Cependant, toutes ces hypothèses astronomiques conservent l'essentiel : l'idée de courbure. Si l’espace est courbé, on peut alors supposer qu’il pourrait prendre, par exemple, la forme d’un tuyau reliant des régions séparées par plusieurs années-lumière. Et peut-être même des époques éloignées les unes des autres. Après tout, nous ne parlons pas de l’espace qui nous est familier, mais d’espace-temps lorsque nous considérons l’espace. Un trou ne peut apparaître que sous certaines conditions. Nous vous invitons à examiner de plus près un phénomène aussi intéressant que les trous de ver.

Premières idées sur les trous de ver

L'espace profond et ses mystères vous invitent. Les réflexions sur la courbure sont apparues immédiatement après la publication de la Relativité Générale. L. Flamm, physicien autrichien, affirmait déjà en 1916 que la géométrie spatiale peut exister sous la forme d'une sorte de trou qui relie deux mondes. Les mathématiciens N. Rosen et A. Einstein ont remarqué en 1935 que les solutions les plus simples d'équations dans le cadre de la relativité générale, décrivant des sources isolées électriquement chargées ou neutres, créent une structure spatiale de « pont ». C’est-à-dire qu’ils relient deux univers, deux espaces-temps presque plats et identiques.

Plus tard, ces structures spatiales ont commencé à être appelées « trous de ver », qui est une traduction assez vague du mot anglais « wormhole ». Une traduction plus proche est « trou de ver » (dans l'espace). Rosen et Einstein n'ont même pas exclu la possibilité d'utiliser ces « ponts » pour décrire des particules élémentaires avec leur aide. En effet, dans ce cas la particule est une formation purement spatiale. Par conséquent, il ne sera pas nécessaire de modéliser spécifiquement la source de charge ou la masse. Et un observateur externe distant, si le trou de ver a des dimensions microscopiques, ne voit qu'une source ponctuelle avec charge et masse lorsqu'elle est située dans l'un de ces espaces.

"Ponts" d'Einstein-Rosen

D’un côté, les lignes électriques entrent dans le trou et de l’autre, elles en sortent, sans finir ni commencer nulle part. J. Wheeler, physicien américain, disait à cette occasion que le résultat est « charge sans charge » et « masse sans masse ». Dans ce cas, il n’est pas du tout nécessaire de considérer que le pont sert à relier deux univers différents. Non moins appropriée serait l’hypothèse selon laquelle les deux « bouches » d’un trou de ver s’ouvrent sur le même univers, mais à des moments et à des points différents. Il s'avère que quelque chose ressemble à une "poignée" creuse s'il est cousu à un monde familier presque plat. Les lignes de force pénètrent dans la bouche, ce qui peut être compris comme une charge négative (par exemple un électron). La bouche d'où ils émergent possède une charge positive (positron). Quant aux masses, elles seront les mêmes des deux côtés.

Conditions pour la formation des ponts Einstein-Rosen

Cette image, malgré tout son attrait, ne s’est pas répandue en physique des particules élémentaires, pour de nombreuses raisons. Il n’est pas facile d’attribuer aux « ponts » d’Einstein-Rosen des propriétés quantiques qui ne peuvent être évitées dans le micromonde. Un tel « pont » ne se forme pas du tout avec les valeurs connues des charges et des masses de particules (protons ou électrons). La solution « électrique » prédit plutôt une singularité « nue », c’est-à-dire un point où le champ électrique et la courbure de l’espace deviennent infinis. À ce stade, le concept d'espace-temps, même dans le cas de courbure, perd son sens, car il est impossible de résoudre des équations comportant un nombre infini de termes.

Quand la relativité générale ne fonctionne-t-elle pas ?

La relativité générale elle-même indique avec précision quand elle cesse de fonctionner. Au niveau du cou, à l'endroit le plus étroit du « pont », il y a une violation de la douceur de la connexion. Et il faut dire que ce n’est pas anodin. Du point de vue d’un observateur lointain, le temps s’arrête à ce cou. Ce que Rosen et Einstein pensaient être une gorge est désormais défini comme l'horizon des événements d'un trou noir (chargé ou neutre). Des rayons ou des particules provenant de différents côtés du « pont » tombent sur différentes « sections » de l'horizon. Et entre ses parties gauche et droite, relativement parlant, il y a une zone non statique. Pour traverser une zone, on ne peut s’empêcher de la surmonter.

Incapacité de traverser un trou noir

Un vaisseau spatial qui s'approche de l'horizon d'un trou noir relativement grand semble geler pour toujours. Les signaux qui en proviennent arrivent de moins en moins souvent... Au contraire, l'horizon selon l'horloge du navire est atteint en un temps fini. Lorsqu'un vaisseau (faisceau de lumière ou particule) le dépasse, il va bientôt heurter une singularité. C'est l'endroit où la courbure devient infinie. A la singularité (tout en s'en approchant), le corps étendu sera inévitablement déchiré et écrasé. C'est la réalité d'un trou noir.

Recherches complémentaires

En 1916-17 les solutions Reisner-Nordström et Schwarzschild ont été obtenues. Ils décrivent des trous noirs sphériquement symétriques, chargés électriquement et neutres. Cependant, les physiciens n’ont pu comprendre pleinement la géométrie complexe de ces espaces qu’au tournant des années 1950 et 1960. C’est alors que D. A. Wheeler, connu pour ses travaux sur la théorie de la gravité et la physique nucléaire, a inventé les termes « trou de ver » et « trou noir ». Il s'est avéré que dans les espaces Reisner-Nordström et Schwarzschild, il y a réellement des trous de ver dans l'espace. Ils sont totalement invisibles pour un observateur distant, tout comme les trous noirs. Et comme eux, les trous de ver dans l’espace sont éternels. Mais si un voyageur pénètre à l’horizon, ils s’effondrent si rapidement que ni un rayon de lumière ni une particule massive, encore moins un navire, ne peuvent les traverser. Pour voler vers l'autre bouche, en contournant la singularité, il faut se déplacer plus vite que la lumière. Actuellement, les physiciens pensent que les vitesses de déplacement de l'énergie et de la matière d'une supernova sont fondamentalement impossibles.

Schwarzschild et Reisner-Nordström

Un trou noir de Schwarzschild peut être considéré comme un trou de ver impénétrable. Quant au trou noir Reisner-Nordström, sa structure est un peu plus compliquée, mais elle est aussi impénétrable. Cependant, inventer et décrire des trous de ver tridimensionnels dans l’espace qui pourraient être traversés n’est pas si difficile. Il vous suffit de sélectionner le type de métrique requis. Un tenseur métrique, ou métrique, est un ensemble de quantités permettant de calculer les intervalles quadridimensionnels qui existent entre les points d'événement. Cet ensemble de grandeurs caractérise également pleinement le champ gravitationnel et la géométrie de l'espace-temps. Les trous de ver géométriquement traversables dans l’espace sont encore plus simples que les trous noirs. Ils n’ont pas d’horizons qui conduisent à des cataclysmes au fil du temps. À différents moments, le temps peut évoluer à des rythmes différents, mais il ne doit pas s’arrêter ou s’accélérer à l’infini.

Deux directions de recherche sur les trous de ver

La nature a mis une barrière à l’émergence des taupes. Cependant, une personne est conçue de telle manière que s’il y a un obstacle, il y aura toujours ceux qui voudront le surmonter. Et les scientifiques ne font pas exception. Les travaux des théoriciens qui étudient les trous de ver peuvent être conditionnellement divisés en deux directions, complémentaires l'une de l'autre. La première traite de leurs conséquences, en supposant a priori que les trous de ver existent réellement. Les représentants de la deuxième direction tentent de comprendre de quoi et comment ils peuvent apparaître, quelles conditions sont nécessaires à leur émergence. Il y a plus de travaux dans ce sens que dans le premier et, peut-être, ils sont plus intéressants. Cette direction comprend la recherche de modèles de trous de ver, ainsi que l'étude de leurs propriétés.

Réalisations des physiciens russes

Il s'est avéré que les propriétés de la matière, qui est le matériau utilisé pour la construction des trous de ver, peuvent être réalisées grâce à la polarisation du vide des champs quantiques. Les physiciens russes Sergei Sushkov et Arkady Popov, ainsi que le chercheur espagnol David Hochberg, ainsi que Sergei Krasnikov, sont récemment parvenus à cette conclusion. Le vide dans ce cas n’est pas le vide. Il s'agit d'un état quantique caractérisé par l'énergie la plus basse, c'est-à-dire un champ dans lequel il n'y a pas de vraies particules. Dans ce domaine, des paires de particules « virtuelles » apparaissent constamment, disparaissant avant d'être détectées par les instruments, mais laissant leur trace sous la forme d'un tenseur d'énergie, c'est-à-dire un élan caractérisé par des propriétés inhabituelles. Malgré le fait que les propriétés quantiques de la matière se manifestent principalement dans le microcosme, les trous de ver qu'elles génèrent peuvent, sous certaines conditions, atteindre des tailles importantes. Soit dit en passant, l’un des articles de Krasnikov s’intitule « La menace des trous de ver ».

Une question de philosophie

Si jamais des trous de ver étaient construits ou découverts, le domaine de la philosophie associé à l’interprétation de la science serait confronté à de nouveaux défis et, il faut le dire, très difficiles. Malgré l’absurdité apparente des boucles temporelles et les questions épineuses entourant la causalité, ce domaine scientifique le découvrira probablement un jour. Tout comme ils traitaient des problèmes de la mécanique quantique et de la création du Cosmos, de l'espace et du temps, toutes ces questions ont intéressé les gens au cours de tous les siècles et, apparemment, nous intéresseront toujours. Il n'est guère possible de les connaître complètement. Il est peu probable que l’exploration spatiale soit jamais achevée.