- Sergej Vladilenovich, çfarë është një vrimë krimbi?
Nuk ka një përkufizim shumë të rreptë. Përkufizime të tilla nevojiten kur vërtetoni disa teorema, por pothuajse nuk ka teorema strikte, kështu që ato kufizohen kryesisht në koncepte dhe figura figurative. Imagjinoni që ne kemi nxjerrë një top nga hapësira jonë tredimensionale në një dhomë dhe kemi nxjerrë saktësisht të njëjtin top në një dhomë tjetër, dhe kemi ngjitur kufijtë që rezultojnë të këtyre vrimave së bashku. Kështu, kur në një dhomë futemi brenda këtij topi të dikurshëm, i cili është bërë vrimë, do të dalim në një dhomë tjetër - nga vrima që u formua në vendin e një topi tjetër. Nëse hapësira jonë nuk do të ishte tre-dimensionale, por dy-dimensionale, do të dukej si një fletë letre në të cilën është ngjitur një stilolaps. Analogu tredimensional dhe zhvillimi i tij në kohë quhet vrimë krimbi.
- Si i studiojnë krimbin në përgjithësi?
Ky është një aktivitet thjesht teorik. Askush nuk i ka parë ndonjëherë vrimat e krimbave dhe, në përgjithësi, nuk ka siguri që ato ekzistojnë. Ata filluan të studiojnë vrimat e krimbave, duke u nisur nga pyetja: a ka mekanizma në natyrë që do të na garantonin se strofulla të tilla nuk mund të ekzistojnë në natyrë? Këta mekanizma nuk u gjetën, kështu që mund të supozojmë se vrimat e krimbave janë një fenomen i vërtetë.
- A është e mundur, në parim, të shohësh një vrimë krimbi?
sigurisht. Nëse në një dhomë të mbyllur një person zvarritet papritmas nga askund, atëherë po vëzhgoni një vrimë krimbi. Vrimat e krimbave si objekt studimi u shpikën dhe u promovuan nga fizikani teorik amerikan John Wheeler, i cili me ndihmën e tyre donte të shpjegonte, as më shumë e as më pak, ngarkesat elektrike. Më lejoni të shpjegoj. Përshkrimi i një fushe elektrike të lirë nga pikëpamja e fizikës teorike nuk është një detyrë shumë e vështirë. Por përshkrimi i një ngarkese elektrike nga i njëjti këndvështrim është shumë i vështirë. Një ngarkesë elektrike shfaqet në këtë kuptim si një gjë shumë misterioze: një lloj lënde, e ndarë nga fusha, me origjinë të panjohur dhe nuk është e qartë se si ta trajtojmë atë në fizikën klasike. Ideja e Wheeler ishte si më poshtë. Le të themi se kemi një vrimë krimbi mikroskopike, e cila përshkohet nga linjat e forcës - këto vija hyjnë në të në një skaj dhe dalin nga tjetri. Një vëzhgues i jashtëm që nuk e di se këto dy skaje janë të lidhura me linja force, do ta perceptojë një objekt të tillë si një sferë të thjeshtë në hapësirë, do të ekzaminojë fushën rreth tij dhe do të duket si fusha e një ngarkese pika. Vetëm vëzhguesi do të mendojë se kjo është një lloj lënde misterioze që ka një ngarkesë, etj., dhe gjithçka sepse ai nuk e di që në fakt është një vrimë krimbi. Sigurisht, kjo është një ide shumë elegante, dhe shumë janë përpjekur ta zhvillojnë atë, por ata nuk kanë bërë shumë përparim, sepse elektronet janë, në fund të fundit, objekte kuantike dhe, natyrisht, askush nuk di se si t'i përshkruajë vrimat e krimbave në kuantikë. niveli. Por nëse supozojmë se hipoteza është e vërtetë, atëherë vrimat e krimbave janë më shumë se një fenomen i përditshëm çdo gjë që lidhet me energjinë elektrike në fund të fundit prej tyre.
Lënda ekzotike është një koncept klasik në fizikë, që përshkruan çdo substancë (zakonisht hipotetike) që shkel një ose më shumë kushte klasike, ose nuk përbëhet nga barione të njohura. Substanca të tilla mund të kenë cilësi të tilla si dendësia e energjisë negative ose të zmbrapsen në vend që të tërhiqen për shkak të gravitetit. Lënda ekzotike përdoret në disa teori, për shembull, në teorinë për strukturën e vrimave të krimbave. Shembulli më i njohur i lëndës ekzotike është vakuumi në një zonë presioni negativ të prodhuar nga efekti Casimir.
- Çfarë lloje të krimbave ekzistojnë?
Nga pikëpamja e udhëtimit teorik, ekzistojnë krimba të kalueshme dhe të pakalueshme. Të pakalueshme janë ato nëpër të cilat shkatërrohet kalimi dhe kjo ndodh aq shpejt sa që asnjë objekt thjesht nuk ka kohë të kalojë nga një skaj në tjetrin. Sigurisht, më interesantja për t'u studiuar është lloji i dytë i vrimave të krimbave - ato të kalueshme. Ekziston edhe një teori e bukur që thotë: ato që ne dikur mendonim si vrima të zeza supermasive në qendrat e galaktikave janë në fakt grykat e vrimave të krimbave. Kjo teori është pothuajse e pazhvilluar dhe, natyrisht, nuk ka gjetur ende ndonjë konfirmim, përkundrazi, si një lloj ideje. Thelbi i saj është se jashtë krimbit ju shihni vetëm se në qendër të galaktikës ekziston një objekt i caktuar sferikisht simetrik, por çfarë është - një vrimë krimbi ose një vrimë e zezë - nuk mund ta thoni, pasi jeni jashtë këtij objekti.
Në fakt, ato mund të dallohen vetëm nga një parametër - masa. Nëse masa rezulton negative, atëherë kjo është ndoshta një vrimë krimbi, por nëse masa është pozitive, atëherë nevojiten informacione shtesë, sepse një vrimë e zezë gjithashtu mund të rezultojë të jetë një vrimë krimbi. Masa negative në përgjithësi është një nga momentet qendrore të gjithë historisë me vrimat e krimbit. Sepse për të qenë e kalueshme, një vrimë krimbi duhet të mbushet me atë që quhet substancë ekzotike - një substancë në të cilën, të paktën në vende, në disa pika, dendësia e energjisë është negative. Në nivelin klasik, askush nuk e ka parë ndonjëherë një substancë të tillë, por ne e dimë me siguri se në parim mund të ekzistojë. Janë regjistruar efekte kuantike që çojnë në shfaqjen e një substance të tillë. Ky është një fenomen mjaft i njohur dhe quhet efekti Casimir. U regjistrua zyrtarisht. Dhe është e lidhur pikërisht me ekzistencën e densitetit të energjisë negative, e cila është shumë frymëzuese.
Efekti Casimir është një efekt që konsiston në tërheqjen e ndërsjellë të trupave përçues të pangarkuar nën ndikimin e luhatjeve kuantike në një vakum. Më shpesh bëhet fjalë për dy sipërfaqe pasqyre paralele të pangarkuara të vendosura në një distancë të afërt, por efekti Casimir ekziston edhe në gjeometritë më komplekse. Arsyeja e efektit janë luhatjet e energjisë në vakum fizik për shkak të lindjes së vazhdueshme dhe zhdukjes së grimcave virtuale në të. Efekti u parashikua nga fizikani holandez Hendrik Casimir në vitin 1948 dhe më vonë u konfirmua eksperimentalisht.
Në përgjithësi, në shkencën kuantike, densiteti i energjisë negative është një gjë mjaft e zakonshme, e cila shoqërohet, për shembull, me avullimin e Hawking. Nëse ekziston një dendësi e tillë, mund të bëjmë pyetjen e mëposhtme: sa e madhe është masa e vrimës së zezë (parametri i fushës gravitacionale që krijon)? Ekziston një zgjidhje për këtë problem që vlen për vrimat e zeza - domethënë objektet me masë pozitive, dhe ekziston një zgjidhje që vlen për masën negative. Nëse ka shumë lëndë ekzotike në vrimën e krimbit, atëherë masa e këtij objekti jashtë do të jetë negative. Prandaj, një nga llojet kryesore të "vëzhgimeve" të vrimave të krimbave është gjurmimi i objekteve që mund të supozohet se kanë masë negative. Dhe nëse gjejmë një objekt të tillë, atëherë me një shkallë mjaft të lartë probabiliteti mund të themi se kjo është një vrimë krimbi.
Vrimat e krimbave ndahen gjithashtu në brenda-botë dhe ndër-botë. Nëse shkatërrojmë tunelin midis dy grykave të llojit të dytë të vrimës, do të jemi në gjendje të shohim dy universe krejtësisht të palidhura. Një vrimë e tillë krimbi quhet ndërbotërore. Por nëse bëjmë të njëjtën gjë dhe shohim se gjithçka është në rregull - ne mbetemi në të njëjtin Univers - atëherë kemi një vrimë krimbi brenda botës përpara nesh. Këto dy lloje të krimbave kanë shumë të përbashkëta, por ka edhe dallime të rëndësishme. Fakti është se një vrimë krimbi brenda botës, nëse ekziston, tenton të kthehet në një makinë kohe. Në fakt, ishte kundër sfondit të këtij supozimi që u ngrit rritja e fundit e interesit për vrimat e krimbave.
Përshtypja e artistit për një vrimë krimbi
©depositphotos.com
Në rastin e një vrime krimbi brenda botës, ka dy mënyra të ndryshme për të parë fqinjin tuaj: drejtpërdrejt përmes tunelit ose në një mënyrë rrethrrotullimi. Nëse filloni të lëvizni një grykë të një vrime krimbi në lidhje me tjetrën, atëherë, në përputhje me paradoksin e njohur binjak, personi i dytë, i kthyer nga një udhëtim, do të rezultojë të jetë më i ri se ai i mbetur. Nga ana tjetër, kur shikoni nëpër tunel, të dy jeni ulur në laboratorë të palëvizshëm nga këndvështrimi juaj, asgjë nuk ju ndodh, orët tuaja janë të sinkronizuara. Kështu, ju keni mundësinë teorike të zhyteni në këtë tunel dhe të dilni në një moment që, nga këndvështrimi i një vëzhguesi të jashtëm, i paraprin momentit kur jeni zhytur. Një vonesë e sjellë në shkallën e duhur do të krijojë mundësinë e një udhëtimi të tillë rrethor në hapësirë-kohë, kur të ktheheni në vendin tuaj fillestar të nisjes dhe të shtrëngoni dorën e mishërimit tuaj të mëparshëm.
Paradoksi binjak është një eksperiment mendimi që përpiqet të "provojë" mospërputhjen e teorisë speciale të relativitetit. Sipas STR, nga këndvështrimi i vëzhguesve "të palëvizshëm", të gjitha proceset në objektet në lëvizje ngadalësohen. Nga ana tjetër, parimi i relativitetit deklaron barazinë e sistemeve të referencës inerciale. Në bazë të kësaj ndërtohet një arsyetim që çon në një kontradiktë të dukshme. Për qartësi, konsiderohet historia e dy vëllezërve binjakë. Njëri prej tyre (udhëtari) shkon në një fluturim hapësinor, dhe i dyti (trupi i shtëpisë) mbetet në Tokë. Më shpesh, "paradoksi" formulohet si më poshtë:
Nga këndvështrimi i patates së shtratit, ora e udhëtarit në lëvizje është në lëvizje të ngadaltë, kështu që kur të kthehet, duhet të mbetet prapa orës së patates së shtratit. Nga ana tjetër, Toka po lëvizte në lidhje me udhëtarin, kështu që ora e patates së shtratit duhet të mbetet prapa. Në fakt, vëllezërit kanë të drejta të barabarta, prandaj, pas kthimit, orët e tyre duhet të tregojnë të njëjtën kohë. Megjithatë, sipas SRT, ora e udhëtarit do të mbetet prapa. Në këtë cenim të simetrisë së dukshme të vëllezërve, shihet një kontradiktë.
- Cili është ndryshimi themelor midis një vrime krimbi dhe një vrime të zezë?
Para së gjithash, duhet thënë se ekzistojnë dy lloje vrimash të zeza - ato që u formuan si rezultat i rënies së yjeve, dhe ato që ekzistonin fillimisht, u ngritën së bashku me shfaqjen e vetë Universit. Këto janë dy lloje thelbësisht të ndryshme të vrimave të zeza. Në një kohë ekzistonte një koncept i tillë si "vrimë e bardhë", por tani përdoret rrallë. Një vrimë e bardhë është e njëjta vrimë e zezë, por që evoluon prapa në kohë. Materia thjesht fluturon në një vrimë të zezë, por kurrë nuk mund të shpëtojë prej andej. Përkundrazi, materia fluturon vetëm nga një vrimë e bardhë, por në asnjë mënyrë nuk është e mundur të futet në të. Në fakt, kjo është një gjë shumë e natyrshme nëse kujtojmë se Teoria e Përgjithshme e Relativitetit është simetrike në kohë, që do të thotë se nëse ka vrima të zeza, duhet të ekzistojnë edhe ato të bardha. Tërësia e tyre përfaqëson një vrimë krimbi.
Një vrimë e zezë e imagjinuar nga një artist
©VICTOR HABBICK VISIONS/SPL/Getty
- Çfarë dihet për strukturën e brendshme të krimbave?
Deri më tani, modele në këtë kuptim janë duke u ndërtuar vetëm. Nga njëra anë, ne e dimë se pamja e kësaj materie ekzotike mund të jetë zbuluar edhe në mënyrë eksperimentale, por ende mbeten shumë pyetje. I vetmi model i një krimbi të njohur për mua që është pak a shumë në përputhje me realitetin është modeli i një vrime krimbi fillimisht në avullim (që nga shfaqja e Universit). Për shkak të këtij avullimi, një vrimë e tillë mbetet e kalueshme për një kohë të gjatë.
- Për çfarë po punoni konkretisht?
Unë jam i angazhuar në aktivitete thjesht teorike, ajo që në përgjithësi mund të quhet struktura shkakësore e hapësirë-kohës është Teoria klasike e Relativitetit, ndonjëherë gjysmë-klasike (teoria kuantike nuk ekziston ende, siç dihet).
Në teorinë klasike jorelativiste mund të dalësh me prova mjaft bindëse se udhëtimi në kohë nuk mund të ekzistojë, por në relativitetin e përgjithshëm nuk ka prova të tilla. Dhe Ajnshtajni, kur sapo po zhvillonte teorinë e tij, e kuptoi këtë. Ai pyeti veten nëse kishte ndonjë mënyrë për ta përjashtuar këtë mundësi. Më pas ai nuk arriti ta përballonte këtë detyrë, siç tha vetë më vonë. Dhe megjithëse Ajnshtajni krijoi një gjuhë për të studiuar këtë pyetje, detyra mbeti akademike. Kishte një rritje të interesit për të në fund të viteve 1940, kur Gödel propozoi një model kozmologjik që përmban kthesa të tilla të mbyllura. Por duke qenë se Gödel gjithmonë propozonte diçka ekzotike, ajo u trajtua me interes, por pa pasoja të rënda shkencore. Dhe më pas, diku në fund të shekullit të kaluar, falë kryesisht fantashkencës - për shembull, filmi "Kontakti" me Jodie Foster - interesi për temën e udhëtimit në kohë duke përdorur vrimat e krimbave u ringjall përsëri. Autori i romanit mbi të cilin është shkruar skenari i filmit është një astronom dhe popullarizues shumë i famshëm i shkencës, Carl Sagan. Ai e mori çështjen shumë seriozisht dhe i kërkoi mikut të tij, gjithashtu një relativist shumë i famshëm, Kip Thorne, të shihte nëse gjithçka e përshkruar në film ishte e mundur nga pikëpamja shkencore. Dhe ai botoi një artikull gjysmë të popullarizuar në një revistë për mësuesit amerikanë të fizikës, "Vrimat e krimbit si një mjet për studimin e teorisë së përgjithshme të relativitetit", ku ai shqyrtoi mundësinë e udhëtimit në kohë nëpër vrimat e krimbave. Dhe duhet të them që në atë kohë ideja e udhëtimit nëpër vrimat e zeza ishte e popullarizuar në fantashkencë. Por ai e kuptoi se një vrimë e zezë është një objekt absolutisht i pakalueshëm - udhëtimi nëpër to është i pamundur, kështu që ai i konsideroi vrimat e krimbave si një mundësi të udhëtimit në kohë. Edhe pse kjo dihej më parë, për disa arsye njerëzit i perceptuan përfundimet e tij si një ide krejtësisht të freskët dhe nxituan ta hetojnë atë. Për më tepër, theksi ishte në supozimin se një makinë kohe nuk mund të ekzistojë, por ata vendosën të zbulojnë pse. Dhe shumë shpejt u kuptua se nuk kishte kundërshtime të dukshme për ekzistencën e një makine të tillë. Që atëherë, kërkimet në shkallë më të gjerë kanë filluar dhe teoritë kanë filluar të shfaqen. Në përgjithësi, unë e kam bërë këtë që atëherë.
Kontakti është një film fantastiko-shkencor i vitit 1997. Regjisori: Robert Zemeckis. Komploti kryesor: Ellie Arroway (Judy Foster) i ka kushtuar gjithë jetën e saj shkencës, ajo bëhet pjesëmarrëse në një projekt për të kërkuar inteligjencën jashtëtokësore. Të gjitha përpjekjet për të kërkuar sinjale jashtëtokësore janë të pafrytshme dhe e ardhmja e projektit të saj është në rrezik. Ellie dëshpërohet për të gjetur mbështetje, por papritur merr ndihmë nga miliarderi ekscentrik Hadden. Dhe këtu është rezultati - Ellie merr sinjalin. Dekodimi i sinjalit tregon se ai përmban një përshkrim të një pajisjeje teknike. Qëllimi i tij është i paqartë, por brenda ka hapësirë për një person.
Pas krijimit dhe lëshimit të pajisjes, Ellie shkon në një udhëtim nëpër sistemin e vrimës së krimbit dhe transportohet, ndoshta në një planet në një sistem tjetër yjor. Duke u zgjuar atje, në breg të detit, ajo takon një përfaqësues të një qytetërimi tjetër, i cili zgjodhi imazhin e babait të saj të ndjerë. Duke parë përreth, heroina kupton se kjo zonë është rikrijuar nga një mendje aliene në mendjen e saj në imazhin e një vizatimi që ajo vizatoi si fëmijë. I huaji i thotë asaj se pajisja bën të mundur organizimin e një sistemi të rrugëve të komunikimit ndëryjor dhe Toka tani e tutje bëhet anëtare e komunitetit të qytetërimeve të Universit.
Ellie kthehet në Tokë. Nga këndvështrimi i vëzhguesve të jashtëm, asgjë nuk i ndodhi asaj pas nisjes së instalimit dhe trupi i saj nuk u largua nga planeti ynë. Elli e gjen veten në një situatë paradoksale. Duke qenë shkencëtare, nga pikëpamja e shkencës strikte, ajo nuk mund t'i konfirmojë fjalët e saj në asnjë mënyrë. Zbardhet edhe një rrethanë tjetër: videokamera e ngjitur me Ellie gjatë udhëtimit nuk regjistroi asgjë, por kohëzgjatja e regjistrimit bosh nuk ishte disa sekonda, por 18 orë...
- A është e mundur të "bësh" një vrimë krimbi?
Ekziston një rezultat i rreptë shkencor për këtë. Kjo për faktin se nuk ka rezultate të sakta në studimin e vrimave të nishaneve. Ka një teoremë që është vërtetuar shumë kohë më parë dhe e thotë këtë. Ekziston një gjë e tillë si hiperbolizmi global. Në këtë rast, nuk ka fare rëndësi se çfarë do të thotë, por çështja është se tani për tani dhe meqenëse hapësira është globalisht hiperbolike, është e pamundur të krijosh një vrimë krimbi - mund të ekzistojë në natyrë, por nuk do të mundesh. për ta bërë vetë. Nëse arrini të prishni hiperbolizmin global, atëherë ndoshta do të jeni në gjendje të krijoni një vrimë krimbi. Por fakti është se kjo shkelje në vetvete është një gjë kaq ekzotike, aq e studiuar dobët dhe e kuptuar keq, saqë nënprodukti në formën e lindjes së një vrime krimbi është tashmë një gjë relativisht e vogël në krahasim me vetë faktin që keni arritur. për të shkelur hiperbolizmin global. Ekziston një gjë shumë e famshme këtu e quajtur "parimi i censurës së rreptë kozmike", i cili thotë se hapësira është gjithmonë hiperbolike globalisht. Por kjo, në parim, nuk është gjë tjetër veçse një dëshirë. Nuk ka asnjë provë për korrektësinë e këtij parimi, ekziston thjesht një besim i brendshëm i natyrshëm i shumë njerëzve se hapësira-koha duhet të jetë globalisht hiperbolike. Nëse është kështu, është e pamundur të krijosh një vrimë krimbi - duhet të kërkosh një ekzistuese. Ndërkohë, dyshime të forta për korrektësinë e parimit të censurës kozmike u shpreh nga vetë autori, Roger Penrose, por kjo është një histori tjetër.
- Pra, krijimi i një vrime krimbi kërkon disa shpenzime serioze të energjisë?
Është shumë e vështirë të thuash diçka këtu. Problemi është se kur shkelet hiperbolizmi juaj global, atëherë shkelet edhe parashikueshmëria - kjo është praktikisht e njëjta gjë. Ju mund të ndryshoni disi gjeometrikisht hapësirën afër jush, për shembull, të merrni një çantë dhe ta vendosni në një vend tjetër. Por ka disa kufij brenda të cilëve mund ta bëni këtë, në veçanti kufiri i vendosur nga parashikueshmëria. Për shembull, ndonjëherë ju mund të tregoni se çfarë do të ndodhë në 2 sekonda, dhe ndonjëherë nuk mundeni. Linja e asaj që ju mund ose nuk mund të parashikoni qëndron pikërisht në hiperbolizmin global. Nëse hapësirë-koha juaj është globalisht hiperbolike, ju mund të parashikoni evolucionin e saj. Nëse supozojmë se në një moment ai shkel hiperbolizmin global, gjithçka bëhet shumë e keqe me parashikueshmërinë. Prandaj, lind një gjë e mahnitshme, për shembull, e tillë që këtu dhe tani mund të materializohet një vrimë krimbi, përmes së cilës një luan do të kërcejë jashtë. Do të jetë një fenomen ekzotik, por nuk do të shkelë asnjë ligj të fizikës. Nga ana tjetër, mund të shpenzoni shumë përpjekje, para dhe burime për ta lehtësuar disi këtë proces. Por rezultati do të jetë akoma i njëjtë - në të dyja rastet nuk e dini nëse do të shfaqet një vrimë krimbi apo jo. Në fizikën klasike, ne nuk mund të bëjmë asgjë për të - nëse do, do të lindë, nëse nuk do, nuk do të lindë - por shkenca kuantike nuk na jep ende asnjë të dhënë për këtë çështje.
Parimi i "censurës kozmike" u formulua në vitin 1969 nga Roger Penrose në formën e mëposhtme figurative: "Natyra e urren singularitetin e zhveshur". Ai thotë se singularitetet hapësirë-kohë shfaqen në vende që, si brendësia e vrimave të zeza, janë të fshehura nga vëzhguesit. Ky parim nuk është vërtetuar ende dhe ka arsye për të dyshuar në korrektësinë e tij absolute (për shembull, rënia e një reje pluhuri me moment të lartë këndor çon në një "singularitet lakuriq", por nuk dihet nëse kjo zgjidhje e ekuacioneve të Ajnshtajnit është e qëndrueshme në lidhje me shqetësimet e vogla të të dhënave fillestare).
Formulimi Penrose (një formë e fortë e censurës kozmike) supozon se hapësirë-koha në tërësi është globalisht hiperbolike.
Më vonë, Stephen Hawking propozoi një formulim të ndryshëm (një formë e dobët e censurës kozmike), e cila supozon vetëm hiperbolizmin global të komponentit "të ardhmen" të hapësirë-kohës.
Në fantashkencë krimbave, ose krimbave, janë një metodë që përdoret shpesh për të udhëtuar në distanca shumë të gjata në hapësirë. A mund të ekzistojnë vërtet këto ura magjike?
Sado entuziast që jam për të ardhmen e njerëzimit në hapësirë, ka një problem të dukshëm. Ne jemi qeska të buta mishi, të përbëra kryesisht nga uji, dhe ato të tjerat janë kaq larg nesh. Edhe me teknologjitë më optimiste të fluturimeve në hapësirë, ne mund të imagjinojmë se nuk do të arrijmë kurrë një yll tjetër në një kohë të barabartë me kohëzgjatjen e jetës njerëzore.
Realiteti na tregon se edhe yjet më të afërt me ne janë në distancë të pakuptueshme dhe do të duhej një sasi e madhe energjie ose kohë për të bërë udhëtimin. Realiteti na tregon se ne kemi nevojë për një anije kozmike që mund të fluturojë disi për qindra ose mijëra vjet, ndërsa astronautët lindin në të, brez pas brezi, jetojnë jetën e tyre dhe vdesin gjatë fluturimit drejt një ylli tjetër.
Nga ana tjetër, trillimet shkencore na çojnë drejt metodave për ndërtimin e motorëve të përmirësuar. Ndizni makinën me makinë dhe shikoni yjet që kalojnë, duke e bërë udhëtimin drejt Alpha Centauri po aq të shpejtë dhe të këndshëm sa lundrimi në një anije diku në det.
Ende nga filmi "Interstellar".
A e dini se çfarë është edhe më e thjeshtë? Vrimë krimbi; një tunel magjik që lidh dy pika të hapësirës dhe kohës. Thjesht vendosni destinacionin tuaj, prisni që porta e yjeve të stabilizohet dhe thjesht fluturoni... fluturoni në gjysmë të rrugës nëpër galaktikë për në destinacionin tuaj.
Po, është vërtet e lezetshme! Dikush duhet t'i kishte shpikur këto vrima krimbash, duke sjellë një të ardhme të re të guximshme të udhëtimit ndërgalaktik. Çfarë janë vrimat e krimbave dhe sa shpejt mund t'i përdor ato? Ju pyesni ...
Një vrimë krimbi, e njohur gjithashtu si një urë Einstein-Rosen, është një metodë teorike e palosjes së hapësirës dhe kohës në mënyrë që të mund të lidhni dy pika në hapësirë së bashku. Atëherë mund të lëvizni menjëherë nga një vend në tjetrin.
Ne do të përdorim demonstrimin klasik nga , ku vizatoni një vijë midis dy pikave në një copë letre dhe më pas palosni letrën dhe futni një laps në ato dy pika për të shkurtuar shtegun. Kjo funksionon shkëlqyeshëm në letër, por a është fizikë e vërtetë?
Albert Einstein, i kapur në një fotografi të vitit 1953. Fotografi: Ruth Orkin.
Siç na mësoi Ajnshtajni, graviteti nuk është një forcë që tërheq materien si magnetizmi, është në fakt lakimi i hapësirë-kohës. Hëna mendon se thjesht po ndjek një vijë të drejtë në hapësirë, por në realitet ajo po ndjek një rrugë të lakuar të krijuar nga graviteti i Tokës.
Dhe kështu, sipas fizikantëve Einstein dhe Nathan Rosen, ju mund të rrotulloni një top të hapësirë-kohës aq të dendur sa dy pika do të ishin në të njëjtin vend fizik. Nëse mund ta mbani të qëndrueshme vrimën e krimbit, mund t'i ndani në mënyrë të sigurt dy rajonet e hapësirë-kohës në mënyrë që ato të ishin ende në të njëjtin vend, por të ndara nga distanca që ju pëlqente.
Ne zbresim pusin e gravitetit në njërën anë të vrimës së krimbit dhe më pas shfaqemi me shpejtësi rrufeje në një vend tjetër në një distancë prej miliona e miliarda vite drite. Ndërsa krijimi i vrimave të krimbave është teorikisht i mundur, ato janë praktikisht të pamundura nga ajo që ne kuptojmë aktualisht.
Problemi i parë i madh është se krimbat janë të pakalueshme, sipas Teorisë së Përgjithshme të Relativitetit. Pra, mbani në mend këtë, fizika që parashikon këto gjëra e ndalon përdorimin e tyre si një metodë transporti. Gjë që është një goditje mjaft e rëndë për ta.
Ilustrim artistik i një anije kozmike që lëviz nëpër një vrimë krimbi në një galaktikë të largët. Kredia: NASA
Së dyti, edhe nëse mund të krijohej një vrimë krimbi, me shumë mundësi do të ishte e paqëndrueshme, duke u mbyllur menjëherë pas krijimit. Nëse do të përpiqeshit të shkoni në njërin skaj të tij, thjesht mund të bini.
Së treti, nëse ato janë të kalueshme dhe është e mundur t'i mbash të qëndrueshme, sapo çdo lëndë të përpiqet të kalojë nëpër to - qoftë edhe fotone drite - do të shembet vrima e krimbit.
Ka një fije shprese, pasi fizikanët ende nuk e kanë kuptuar se si të kombinojnë teoritë e gravitetit dhe mekanikës kuantike. Kjo do të thotë që vetë Universi mund të dijë diçka për vrimat e krimbave që ne ende nuk e kuptojmë. Është e mundur që ato të jenë krijuar natyrshëm si pjesë e kohës kur hapësirë-koha e gjithë universit u tërhoq në një singularitet.
Astronomët kanë propozuar kërkimin e vrimave të krimbave në hapësirë duke parë se si graviteti i tyre shtrembëron dritën e yjeve pas tyre. Asnjë nuk është shfaqur ende. Një mundësi është që vrimat e krimbave duken natyrshëm si grimcat virtuale që ne e dimë se ekzistojnë. Vetëm ato do të ishin në mënyrë të pakuptueshme të vogla, në një shkallë Planck. Do t'ju duhet një anije kozmike më e vogël.
Një nga implikimet më interesante të vrimave të krimbave është se ato gjithashtu mund t'ju lejojnë të udhëtoni nëpër kohë. Ja si funksionon. Së pari, krijoni një vrimë krimbi në laborator. Pastaj merrni një skaj të saj, vendosni një anije kozmike në të dhe fluturoni me një pjesë të konsiderueshme të shpejtësisë së dritës, në mënyrë që efekti i zgjerimit të kohës të hyjë në fuqi.
Për njerëzit në anije kozmike do të kalojnë vetëm disa vite, ndërsa në Tokë do të kalojnë qindra apo edhe mijëra breza njerëzish. Duke supozuar se mund ta mbani vrimën e krimbit të qëndrueshme, të hapur dhe të kalueshme, atëherë udhëtimi nëpër të do të ishte shumë interesant.
Nëse do të ecnit në një drejtim, nuk do të kalonit vetëm distancën midis vrimave të krimbave, por do të ecnit edhe përpara në kohë, dhe në rrugën e kthimit: prapa në kohë.
Disa fizikanë si Leonard Susskind besojnë se kjo nuk do të funksiononte sepse do të shkelte dy parime themelore të fizikës: ligjin e ruajtjes së energjisë dhe parimin e pasigurisë energji-kohë të Heisenberg.
Për fat të keq, duket se krimbat do të duhet të mbeten në fushën e fantashkencës për të ardhmen e parashikueshme, ndoshta përgjithmonë. Edhe nëse do të ishte e mundur të krijoni një vrimë krimbi, do t'ju duhet ta mbani atë të qëndrueshme, të hapur dhe më pas të kuptoni se si të lejoni që materia të kalojë në të pa u shembur. Megjithatë, nëse mund ta kuptoni këtë, do ta bënit udhëtimin në hapësirë shumë të përshtatshëm.
Titulli i artikullit që keni lexuar "Çfarë janë wormholes apo wormholes?".
Shkenca
Filmi vizualisht i publikuar së fundmi Inresttellar bazohet në koncepte të vërteta shkencore si p.sh vrimat e zeza rrotulluese, vrimat e krimbave dhe zgjerimi i kohës.
Por nëse nuk i njihni këto koncepte, mund të jeni pak konfuz gjatë shikimit.
Në film, një ekip eksploruesish të hapësirës shkon në udhëtim ekstragalaktik nëpër një vrimë krimbi. Nga ana tjetër, ata e gjejnë veten në një sistem diellor të ndryshëm me një vrimë të zezë rrotulluese në vend të një ylli.
Ata janë në një garë kundër hapësirës dhe kohës për të përfunduar misionin e tyre. Ky lloj udhëtimi në hapësirë mund të duket pak konfuz, por bazohet në parimet bazë të fizikës.
Këtu janë ato kryesore 5 koncepte të fizikës Gjërat që duhet të dini për të kuptuar Interstellar:
Graviteti artificial
Problemi më i madh që ne njerëzit përballemi me udhëtimin afatgjatë në hapësirë është pa peshë. Ne kemi lindur në Tokë dhe trupi ynë është përshtatur me disa kushte gravitacionale, por kur jemi në hapësirë për një kohë të gjatë, muskujt tanë fillojnë të dobësohen.
Heronjtë në filmin Interstellar gjithashtu përballen me këtë problem.
Për të përballuar këtë, shkencëtarët po krijojnë graviteti artificial në anijen kozmike. Një mënyrë për ta bërë këtë është të rrotulloni anijen kozmike, ashtu si në film. Rrotullimi krijon një forcë centrifugale që i shtyn objektet drejt mureve të jashtme të anijes. Ky zmbrapsje është i ngjashëm me gravitetin, vetëm në drejtim të kundërt.
Kjo është një formë e gravitetit artificial që përjetoni kur jeni duke lëvizur rreth një kthese të vogël me rreze dhe ndiheni sikur po shtyheni nga jashtë, larg nga pika qendrore e kurbës. Në një anije kozmike rrotulluese, muret bëhen dyshemeja juaj.
Vrima e zezë rrotulluese në hapësirë
Astronomët, megjithëse indirekt, kanë vëzhguar në Universin tonë vrimat e zeza rrotulluese. Askush nuk e di se çfarë është në qendër të një vrime të zezë, por shkencëtarët kanë një emër për të -singulariteti .
Vrimat e zeza rrotulluese shtrembërojnë hapësirën rreth tyre ndryshe nga vrimat e zeza të palëvizshme.
Ky proces i shtrembërimit quhet "përfshirja e kornizës inerciale" ose efekti Lense-Thirring dhe ndikon në pamjen e vrimës së zezë duke shtrembëruar hapësirën, dhe më e rëndësishmja hapësirë-kohën rreth saj. Mjafton vrima e zezë që shihni në filmshumë afër konceptit shkencor.
- Anija kozmike Endurance po shkon drejt Gargantua - vrima e zezë supermasive imagjinare me një masë 100 milionë herë më të madhe se Dielli.
- Është 10 miliardë vite dritë larg nga Toka dhe ka disa planetë që rrotullohen rreth saj. Gargantua rrotullohet me një shpejtësi mahnitëse prej 99.8 përqind të shpejtësisë së dritës.
- Disku i grumbullimit të Garagantua përmban gaz dhe pluhur me temperaturën e sipërfaqes së Diellit. Disku i furnizon planetët Gargantua me dritë dhe nxehtësi.
Pamja komplekse e vrimës së zezë në film është për shkak të faktit se imazhi i diskut të grumbullimit është shtrembëruar nga lente gravitacionale. Dy harqe shfaqen në imazh: njëri i formuar sipër vrimës së zezë dhe tjetri poshtë saj.
vrimë krimbi
Vrima e krimbit ose vrima e krimbit e përdorur nga ekuipazhi në Interstellar është një nga fenomenet në film që ekzistenca e të cilit nuk është vërtetuar. Është hipotetike, por shumë e përshtatshme në komplotet e tregimeve fantastiko-shkencore ku duhet të kapërceni një distancë të madhe hapësinore.
Thjesht vrimat e krimbit janë një lloj rruga më e shkurtër nëpër hapësirë. Çdo objekt me masë krijon një vrimë në hapësirë, që do të thotë se hapësira mund të shtrihet, shtrembërohet dhe madje edhe paloset.
Një vrimë krimbi është si një palosje në strukturën e hapësirës (dhe kohës) që lidh dy rajone shumë të largëta, gjë që ndihmon udhëtarët në hapësirë udhëtoni një distancë të gjatë në një periudhë të shkurtër kohe.
Emri zyrtar për një vrimë krimbi është një "urë Einstein-Rosen", siç u propozua për herë të parë nga Albert Einstein dhe kolegu i tij Nathan Rosen në 1935.
- Në diagramet 2D, gryka e një vrime krimbi tregohet si një rreth. Megjithatë, nëse do të mund ta shihnim vrimën e krimbit, ajo do të dukej si një sferë.
- Në sipërfaqen e sferës, një pamje e shtrembëruar gravitacionale e hapësirës në anën tjetër të "vrimës" do të ishte e dukshme.
- Dimensionet e vrimës së krimbit në film: 2 km në diametër dhe distanca e transferimit është 10 miliardë vite dritë.
Zgjerimi i kohës gravitacionale
Zgjerimi i kohës gravitacionale është një fenomen i vërtetë i vërejtur në Tokë. Ajo lind sepse koha është relative. Kjo do të thotë se ai rrjedh ndryshe për sisteme të ndryshme koordinative.
Kur jeni në një mjedis të fortë gravitacional, koha ecën më ngadalë për ju krahasuar me njerëzit në një mjedis të dobët gravitacional.
Foto nga filmi "Interstellar" me një vrimë krimbi (2014)
Epika hapësinore "Interstellar" (po flasim për një film fantastiko-shkencor të lëshuar në tetor 2014) tregon për astronautët të cilët, në kërkim të opsioneve për të shpëtuar njerëzimin, zbulojnë "rrugën e jetës" të përfaqësuar nga një tunel misterioz.
Ky pasazh shfaqet në mënyrë të pashpjegueshme pranë Saturnit dhe në hapësirë-kohë e çon një person në një galaktikë të largët, duke ofruar kështu një shans për të gjetur planetë të banuar nga qenie të gjalla. Planetët që mund të bëhen një shtëpi e dytë për njerëzit.
Hipoteza për ekzistencën e një tuneli filmi, të quajtur nga shkencëtarët "vrimë krimbi" ose "vrimë krimbi", u parapri nga një teori e vërtetë fizike, e cila u propozua nga një prej astrofizikanëve të parë dhe një ish-profesor në Institutin e Teknologjisë në Kaliforni. Kip Thorne.
Kip Thorne ndihmoi astronomin, astrofizikantin, popullarizuesin e shkencës dhe një nga ata që iniciuan projektin për të kërkuar inteligjencën jashtëtokësore - Carl Sagan - për të krijuar një model të një vrime krimbi për romanin e tij Kontakt. Bindësia e imazheve vizuale në film për shkencëtarët e hapësirës është aq e dukshme sa astrofizikanët pranojnë se këto janë ndoshta imazhet më të sakta të krimbave dhe vrimave të zeza që ekzistojnë në kinemanë botërore.
Ekziston vetëm një detaj "i vogël" në këtë film që e përndjek shikuesin e vëmendshëm: fluturimi në diçka të tillë në një hapësirë ekspres është, sigurisht, i mrekullueshëm, por a do të jenë në gjendje pilotët të mos dorëzohen gjatë kësaj lëvizjeje shumë ndëryjore?
Krijuesit e bllokadës hapësinore zgjodhën të mos përmendnin se teoria origjinale e vrimave të krimbave i përkiste teoricienëve të tjerë kryesorë të astrofizikës - Albert Einstein filloi ta zhvillonte atë së bashku me ndihmësin e tij Nathan Rosen. Këta shkencëtarë u përpoqën të zgjidhnin ekuacionet e Ajnshtajnit për relativitetin e përgjithshëm në mënyrë që rezultati të ishte një model matematikor i të gjithë Universit, së bashku me forcat e gravitetit dhe grimcat elementare që formojnë materien. Gjatë gjithë kësaj, u bë një përpjekje për të imagjinuar hapësirën si dy plane gjeometrike të lidhura me njëri-tjetrin me "ura".
Paralelisht, por në mënyrë të pavarur nga Ajnshtajni, një punë e ngjashme u krye nga një fizikan tjetër, Ludwig Flamm, i cili në vitin 1916, gjithashtu duke zgjidhur ekuacionet e Ajnshtajnit, bëri zbulimin e tij të "urave" të tilla.
Të tre "ndërtuesit e urave" pësuan një zhgënjim të përbashkët, pasi "teoria e gjithçkaje që ekziston" doli të ishte e paqëndrueshme: "ura" të tilla në teori nuk vepronin aspak si grimca elementare reale.
Megjithatë, në vitin 1935, Ajnshtajni dhe Rosen botuan një punim ku përshkruanin teorinë e tyre të tuneleve në vazhdimësinë hapësirë-kohë. Kjo punë, siç u konceptua nga autorët, padyshim që duhej të inkurajonte brezat e tjerë të shkencëtarëve që të mendonin për mundësinë e zbatimit të një teorie të tillë.
Fizikani nga Universiteti Princeton John Wheeler në një kohë futi në fjalor emërtimin "wormhole", i cili u përdor në vitet e para për të studiuar ndërtimin e modeleve të "urave" sipas teorisë Einstein-Rosen. Wheeler vuri re: një "urë" e tillë të kujton me dhimbje një pasazh të kafshuar nga një krimb në një frut. Le të imagjinojmë një milingonë që zvarritet nga njëra anë e një dardhe në tjetrën - ajo ose mund të zvarritet përgjatë gjithë sipërfaqes së lakuar, ose, duke marrë një rrugë të shkurtër, të kalojë frutin përmes një tuneli të vrimës së krimbit.
Po sikur të imagjinojmë se vazhdimësia jonë tredimensionale hapësinore-kohore është lëkura e një dardhe, që një sipërfaqe e lakuar mbyll një "masë" shumë më të madhe? Ndoshta "ura" e Ajnshtajnit-Rosen është pikërisht tuneli që e kalon këtë "masë" që lejon pilotët e anijeve yje të zvogëlojnë distancën në hapësirë midis dy pikave. Ndoshta, në këtë rast po flasim për një zgjidhje të vërtetë matematikore të teorisë së përgjithshme të relativitetit.
Sipas Wheeler, grykët e "urave" Ajnshtajn-Rosen të kujtojnë shumë të ashtuquajturën vrima e zezë Schwarzschild - materie e thjeshtë që ka një formë sferike dhe është aq e dendur sa forca e saj gravitacionale nuk mund të kapërcehet as nga drita. Astronomët kanë një mendim të fortë për ekzistencën e "vrimave të zeza". Ata besojnë se këto formacione lindin kur yjet shumë masivë "shemben" ose vdesin.
Sa e vërtetuar është hipoteza se një "vrimë e zezë" është e njëjtë me një "vrimë krimbi" ose një tunel që lejon fluturimet në distanca të gjata në hapësirë? Ndoshta, nga pikëpamja matematikore, kjo deklaratë është e vërtetë. Por vetëm në teori: nuk do të ketë të mbijetuar në një ekspeditë të tillë.
Modeli Schwarzschild përfaqëson mesin e errët të një "vrime të zezë" si një pikë singulare ose një top stacionar neutral qendror me densitet të pafund. Llogaritjet e Wheeler tregojnë pasojat e asaj që ndodhi në rastin e formimit të një "vrime krimbi" të tillë kur dy pika të veçanta ("vrimat e zeza Schwarzschild") në dy pjesë të largëta të Universit konvergjojnë në "masën" e tij dhe krijojnë një tunel midis tyre. .
Studiuesi zbuloi se një "vrimë krimbi" e tillë është e një natyre të paqëndrueshme: fillimisht formohet një tunel dhe më pas shembet, pas së cilës mbeten përsëri vetëm dy pika njëjës ("vrima të zeza"). Procedura për shfaqjen dhe përplasjen e tunelit zhvillohet aq shpejt saqë as një rreze drite nuk mund të depërtojë nëpër të, për të mos përmendur një astronaut që përpiqet të rrëshqasë - ai do të gëlltitet plotësisht nga "vrima e zezë". Pa shaka - ne po flasim për vdekjen e menjëhershme, sepse forcat gravitacionale të fuqisë së çmendur do ta copëtojnë një person.
"Vrimat e zeza" dhe "pikat e bardha"
Në të njëjtën kohë me filmin, Thorne publikoi librin The Science of Interstellar. Në këtë vepër ai konfirmon: “Çdo trup, i gjallë apo i pajetë, në momentin që shembet tuneli, do të dërrmohet dhe do të copëtohet!”.
Për një opsion tjetër alternativ - "vrima e zezë" rrotulluese e Kerrit - studiuesit e "njollave të bardha" në udhëtimet ndërplanetare kanë gjetur një zgjidhje të ndryshme për teorinë e përgjithshme të relativitetit. Singulariteti brenda "vrimës së zezë" të Kerrit ka një formë tjetër, jo sferike, por në formë unaze.
Disa modele të saj mund t'i japin një personi një shans për të mbijetuar në fluturimin ndëryjor, por vetëm nëse anija e kalon këtë vrimë ekskluzivisht përmes qendrës së unazës. Diçka si basketbolli në hapësirë, vetëm çmimi i një goditjeje këtu nuk është pikë shtesë: ajo që është në rrezik është ekzistenca e anijes yllore dhe ekuipazhit të saj.
Autori i librit "Shkenca e Ndëryjeve", Kip Thorne, dyshon në gjendjen e kësaj teorie. Në vitin 1987, ai shkroi një artikull në lidhje me fluturimin përmes një "vrime krimbi", ku ai vuri në dukje një detaj të rëndësishëm: qafa e tunelit Kerr ka një seksion shumë jo të besueshëm, i cili quhet "horizonti Cauchy".
Siç tregojnë llogaritjet përkatëse, sapo trupi përpiqet të kalojë këtë pikë, tuneli shembet. Për më tepër, duke iu nënshtruar njëfarë stabilizimi të "vrimës së krimbit", ajo, siç thotë teoria kuantike, do të mbushet menjëherë me grimca të shpejta me energji të lartë.
Rrjedhimisht, sapo të futeni në "vrimën e zezë" të Kerrit, do të mbeteni me një kore të thatë dhe të skuqur.
Arsyeja është "veprim i tmerrshëm me rreze të gjatë"?
Fakti është se fizikanët ende nuk i kanë përshtatur ligjet klasike të gravitetit me teorinë kuantike - kjo degë e matematikës është shumë e vështirë për t'u kuptuar, dhe shumë shkencëtarë nuk i kanë dhënë një përkufizim të saktë.
Në të njëjtën kohë, shkencëtari i Princetonit, Juan Malsadena dhe kolegu i tij nga Stanford, Leonard Susskind, sugjeruan që vrimat e krimbave me sa duket nuk janë asgjë më shumë se mishërimi material i ngatërrimit në kohën kur objektet kuantike janë të lidhura - pavarësisht nëse ato janë të largëta nga njëri mik tjetër.
Albert Einstein kishte emrin e tij për një ngatërresë të tillë - "veprim i tmerrshëm me rreze të gjatë" fizikani i madh as që mendoi të pajtohej me këndvështrimin e pranuar përgjithësisht. Pavarësisht kësaj, shumë eksperimente kanë vërtetuar ekzistencën e ngatërresës kuantike. Për më tepër, ai tashmë përdoret për qëllime komerciale - mbron transferimet e të dhënave në internet, për shembull, transaksionet bankare.
Sipas Malsadena dhe Susskind, në vëllime të mëdha, ngatërrimi kuantik mund të ndikojë në ndryshimet në gjeometrinë e vazhdimësisë së hapësirë-kohës dhe të kontribuojë në shfaqjen e "vrimave të krimbave" në formën e "vrimave të zeza" të lidhura. Por hipoteza e këtyre shkencëtarëve nuk lejon shfaqjen e tuneleve ndëryjore të kalueshme.
Sipas Malsadenës, këto tunele, nga njëra anë, nuk ofrojnë mundësinë për të fluturuar më shpejt se shpejtësia e dritës, dhe nga ana tjetër, ato ende mund të ndihmojnë astronautët të takohen atje, brenda, me dikë "tjetër". Megjithatë, nuk ka asnjë kënaqësi nga një takim i tillë, pasi takimi do të pasohet nga vdekja e pashmangshme nga një ndikim gravitacional në qendër të "vrimës së zezë".
Me një fjalë, "vrimat e zeza" janë një pengesë e vërtetë për eksplorimin njerëzor të hapësirës. Në këtë rast, çfarë mund të jenë "vrimat e krimbit"? Sipas Avi Loeb, një shkencëtar në Qendrën Harvard-Smithsonian për Astrofizikën, njerëzit kanë shumë opsione në këtë drejtim: meqenëse nuk ka asnjë teori që kombinon relativitetin e përgjithshëm me mekanikën kuantike, ne nuk jemi të vetëdijshëm për gamën e plotë të hapësirës-kohës së mundshme. struktura ku mund të shfaqen vrimat e krimbit "
Ata po shemben
Por edhe këtu, jo gjithçka është kaq e thjeshtë. I njëjti Kip Thorne në vitin 1987 vendosi veçantinë që çdo "vrimë krimbi", që korrespondon me teorinë e përgjithshme të relativitetit, të shembet nëse nuk tentohet të mbahet e hapur për shkak të të ashtuquajturës lëndë ekzotike që ka energji negative ose antigravitet. Thorne siguron: fakti i ekzistencës së ekzomaterit mund të vërtetohet eksperimentalisht.
Eksperimentet do të tregojnë se luhatjet kuantike në një vakum janë me sa duket të afta të krijojnë presion negativ midis dy pasqyrave që janë vendosur shumë afër njëra-tjetrës.
Nga ana tjetër, sipas Avi Loeb, nëse vëzhgojmë të ashtuquajturën energji të errët, atëherë këto studime do të japin edhe më shumë arsye për të besuar në ekzistencën e materies ekzotike.
Një shkencëtar në Qendrën Harvard-Smithsonian për Astrofizikën thotë se “...ne kemi parë galaktika gjatë historisë së fundit kozmike duke u larguar prej nesh me një shpejtësi në rritje me kalimin e kohës, sikur të ishin nën ndikimin e antigravitetit - ky zgjerim i përshpejtuar i Universi mund të shpjegohet nëse Universi është i mbushur me një substancë me presion negativ, pikërisht materialin që nevojitet për të krijuar një vrimë krimbi...”
Në të njëjtën kohë, Loeb dhe Thorne besojnë se edhe nëse një vrimë krimbi mund të shfaqet natyrshëm, ajo do të kërkonte një masë materie ekzotike. Vetëm një qytetërim shumë i zhvilluar do të jetë në gjendje të grumbullojë një rezervë të tillë energjie dhe të stabilizojë më pas një tunel të tillë.
Nuk ka gjithashtu "asnjë marrëveshje midis shokëve" në pikëpamjet e tyre për këtë teori. Ja çfarë mendon kolegu i tyre Malsadena për gjetjet e Loeb dhe Thorne, për shembull:
"...Unë besoj se ideja e një krimbi të qëndrueshme të kalueshme nuk është mjaftueshëm e kuptueshme dhe, me sa duket, nuk korrespondon me ligjet e njohura të fizikës..." Sabine Hossenfelder nga Instituti Skandinav për Fizikën Teorike në Suedi. shkatërron plotësisht përfundimet e Loeb-Thorn për smithereens: “... Ne nuk kemi absolutisht asnjë provë për ekzistencën e materies ekzotike. Për më tepër, ekziston një besim i përhapur se ai nuk mund të ekzistojë, sepse nëse do të ekzistonte, vakuumi do të ishte i paqëndrueshëm..."
Edhe nëse do të ekzistonte një lëndë e tillë ekzotike, Hossenfelder zhvillon idenë e tij, lëvizja brenda saj do të ishte jashtëzakonisht e pakëndshme: çdo herë që ndjesitë do të vareshin drejtpërdrejt nga shkalla e lakimit të strukturës hapësirë-kohore rreth tunelit dhe nga dendësia e energjisë brenda tij. Sabine Hossenfelder përfundon:
"...Kjo është shumë e ngjashme me "vrimat e zeza": forcat e baticës janë shumë të mëdha dhe një person do të copëtohet..."
Paradoksalisht, megjithë kontributin e tij në krijimin e filmit Interstellar, Thorne gjithashtu nuk beson veçanërisht se një tunel i tillë i kalueshëm mund të shfaqet ndonjëherë. Dhe mundësia që astronautët të kalojnë nëpër të (pa asnjë dëm!) - dhe aq më tepër. Ai vetë e pranon këtë në librin e tij:
"...Nëse ato [tunelet] mund të ekzistojnë, atëherë unë dyshoj shumë se ato mund të lindin në Universin astrofizik natyrshëm..."
...Pra, besoni në filmat fantashkencë pas kësaj!
Ajo është e lakuar dhe graviteti, i njohur për të gjithë ne, është një manifestim i kësaj vetie. Lënda përkulet, "përkul" hapësirën rreth vetes dhe sa më e dendur të jetë, aq më shumë përkulet. Hapësira, hapësira dhe koha janë të gjitha tema shumë interesante. Pasi të keni lexuar këtë artikull, me siguri do të mësoni diçka të re rreth tyre.
Ideja e lakimit
Shumë teori të tjera të gravitetit, prej të cilave qindra ekzistojnë sot, ndryshojnë në detaje nga relativiteti i përgjithshëm. Sidoqoftë, të gjitha këto hipoteza astronomike ruajnë gjënë kryesore - idenë e lakimit. Nëse hapësira është e lakuar, atëherë mund të supozohet se mund të marrë, për shembull, formën e një tubi që lidh zonat që janë të ndara me shumë vite dritë. Dhe ndoshta edhe epoka që janë larg njëra-tjetrës. Në fund të fundit, ne nuk po flasim për hapësirën e njohur për ne, por për hapësirë-kohën kur marrim parasysh hapësirën. Një vrimë në të mund të shfaqet vetëm në kushte të caktuara. Ju ftojmë të hidhni një vështrim më të afërt në një fenomen kaq interesant si vrimat e krimbave.
Idetë e para për vrimat e krimbave
Hapësira e thellë dhe misteret e saj bëjnë thirrje. Mendimet rreth lakimit u shfaqën menjëherë pasi u publikua Relativiteti i Përgjithshëm. L. Flamm, një fizikan austriak, tashmë në vitin 1916 tha se gjeometria hapësinore mund të ekzistojë në formën e një lloj vrime që lidh dy botë. Matematikani N. Rosen dhe A. Einstein vunë re në vitin 1935 se zgjidhjet më të thjeshta të ekuacioneve brenda kornizës së relativitetit të përgjithshëm, duke përshkruar burime të izoluara me ngarkesë elektrike ose neutrale, krijojnë një strukturë "urë" hapësinore. Kjo do të thotë, ata lidhin dy universe, dy hapësirë-kohë pothuajse të sheshta dhe identike.
Më vonë, këto struktura hapësinore filluan të quheshin "wormholes", që është një përkthim mjaft i lirë nga anglishtja e fjalës wormhole. Një përkthim më i afërt është "wormhole" (në hapësirë). Rosen dhe Ajnshtajni as nuk e përjashtuan mundësinë e përdorimit të këtyre "urave" për të përshkruar grimcat elementare me ndihmën e tyre. Në të vërtetë, në këtë rast grimca është një formacion thjesht hapësinor. Rrjedhimisht, nuk do të ketë nevojë për të modeluar në mënyrë specifike burimin e ngarkesës ose masës. Dhe një vëzhgues i jashtëm i largët, nëse vrima e krimbit ka përmasa mikroskopike, sheh vetëm një burim pikash me ngarkesë dhe masë kur ndodhet në një nga këto hapësira.
"Urat" nga Einstein-Rosen
Nga njëra anë, linjat e energjisë elektrike hyjnë në vrimë, dhe nga ana tjetër dalin, pa mbaruar apo nisur askund. J. Wheeler, një fizikan amerikan, tha me këtë rast se rezultati është "ngarkesa pa ngarkesë" dhe "masa pa masë". Në këtë rast, nuk është aspak e nevojshme të merret parasysh se ura shërben për të lidhur dy universe të ndryshme. Jo më pak i përshtatshëm do të ishte supozimi se në një vrimë krimbi të dy "gojët" hapen në të njëjtin univers, por në kohë dhe në pika të ndryshme. Rezulton diçka që i ngjan një "doreze" të zbrazët nëse është e qepur në një botë të njohur pothuajse të sheshtë. Linjat e forcës hyjnë në gojë, e cila mund të kuptohet si një ngarkesë negative (të themi, një elektron). Goja nga e cila dalin ka një ngarkesë pozitive (pozitron). Sa për masat, ato do të jenë të njëjta në të dyja anët.
Kushtet për formimin e urave Einstein-Rosen
Kjo pamje, me gjithë atraktivitetin e saj, nuk është bërë e përhapur në fizikën e grimcave elementare, për shumë arsye. Nuk është e lehtë t'i atribuohen vetitë kuantike "urave" të Einstein-Rosen, të cilat nuk mund të shmangen në mikrobotë. Një "urë" e tillë nuk formohet fare me vlerat e njohura të ngarkesave dhe masave të grimcave (protoneve ose elektroneve). Zgjidhja "elektrike" parashikon një singularitet "të zhveshur", domethënë një pikë ku fusha elektrike dhe lakimi i hapësirës bëhen të pafundme. Në pika të tilla, koncepti hapësirë-kohë, edhe në rastin e lakimit, humbet kuptimin e tij, pasi është e pamundur të zgjidhen ekuacione që kanë një numër të pafund termash.
Kur nuk funksionon relativiteti i përgjithshëm?
Vetë relativiteti i përgjithshëm definitivisht deklaron se kur saktësisht ndalon së punuari. Në qafë, në vendin më të ngushtë të "urës", ka një shkelje të butësisë së lidhjes. Dhe duhet thënë se është mjaft jo e parëndësishme. Nga pozicioni i një vëzhguesi të largët, koha ndalon në këtë qafë. Ajo që Rosen dhe Ajnshtajni menduan se ishte një fyt tani përkufizohet si horizonti i ngjarjeve të një vrime të zezë (të ngarkuar ose neutrale). Rrezet ose grimcat nga anët e ndryshme të "urës" bien në "seksione" të ndryshme të horizontit. Dhe midis pjesëve të tij të majta dhe të djathta, në mënyrë relativisht të folur, ekziston një zonë jostatike. Për të kaluar një zonë, nuk mund të mos e kapërcesh atë.
Pamundësia për të kaluar nëpër një vrimë të zezë
Një anije kozmike që i afrohet horizontit të një vrime të zezë relativisht të madhe duket se ngrin përgjithmonë. Sinjalet prej saj mbërrijnë gjithnjë e më rrallë... Përkundrazi, horizonti sipas orës së anijes arrihet në një kohë të fundme. Kur një anije (rreze drite ose grimce) e kalon atë, ajo së shpejti do të godasë një singularitet. Ky është vendi ku lakimi bëhet i pafund. Në singularitet (ndërsa ende i afrohemi), trupi i zgjatur në mënyrë të pashmangshme do të copëtohet dhe do të shtypet. Ky është realiteti i një vrime të zezë.
Hulumtime të mëtejshme
Në vitet 1916-1917 u përftuan zgjidhjet Reisner-Nordström dhe Schwarzschild. Ato përshkruajnë vrima të zeza sferike simetrike me ngarkesë elektrike dhe neutrale. Sidoqoftë, fizikantët ishin në gjendje të kuptonin plotësisht gjeometrinë komplekse të këtyre hapësirave vetëm në fillim të viteve 1950 dhe 60. Ishte atëherë që D. A. Wheeler, i njohur për punën e tij në teorinë e gravitetit dhe fizikës bërthamore, shpiku termat "vrimë krimbi" dhe "vrimë e zezë". Doli se në hapësirat Reisner-Nordström dhe Schwarzschild ka vërtet vrima krimbash në hapësirë. Ato janë plotësisht të padukshme për një vëzhgues të largët, ashtu si vrimat e zeza. Dhe, si ata, vrimat e krimbave në hapësirë janë të përjetshme. Por nëse një udhëtar depërton në horizont, ato shemben aq shpejt sa as një rreze drite dhe as një grimcë masive, e lëre më një anije, nuk mund të fluturojnë nëpër to. Për të fluturuar në gojën tjetër, duke anashkaluar singularitetin, duhet të lëvizni më shpejt se drita. Aktualisht, fizikanët besojnë se shpejtësitë e supernovës së lëvizjes së energjisë dhe materies janë thelbësisht të pamundura.
Schwarzschild dhe Reisner-Nordström
Një vrimë e zezë e Schwarzschild mund të konsiderohet një vrimë krimbi e padepërtueshme. Sa i përket vrimës së zezë Reisner-Nordström, struktura e saj është disi më e ndërlikuar, por është gjithashtu e padepërtueshme. Megjithatë, shpikja dhe përshkrimi i krimbave katërdimensionale në hapësirë që mund të përshkohen nuk është aq i vështirë. Thjesht duhet të zgjidhni llojin e kërkuar të metrikës. Një tensor metrikë, ose metrikë, është një grup sasish, duke përdorur të cilat mund të llogariten intervalet katërdimensionale që ekzistojnë midis pikave të ngjarjes. Ky grup i sasive karakterizon gjithashtu plotësisht fushën gravitacionale dhe gjeometrinë e hapësirë-kohës. Vrimat e krimbave të kalueshme gjeometrikisht në hapësirë janë edhe më të thjeshta se vrimat e zeza. Ata nuk kanë horizonte që të çojnë në kataklizma me kalimin e kohës. Në pika të ndryshme, koha mund të lëvizë me ritme të ndryshme, por nuk duhet të ndalet ose të shpejtohet pafundësisht.
Dy drejtime të kërkimit të vrimës së krimbit
Natyra ka vendosur një pengesë për shfaqjen e vrimave të nishaneve. Sidoqoftë, një person është krijuar në atë mënyrë që nëse ka një pengesë, gjithmonë do të ketë nga ata që duan ta kapërcejnë atë. Dhe shkencëtarët nuk bëjnë përjashtim. Punimet e teoricienëve që studiojnë vrimat e krimbave mund të ndahen me kusht në dy drejtime, plotësuese me njëra-tjetrën. E para merret me pasojat e tyre, duke supozuar paraprakisht se vrimat e krimbave ekzistojnë vërtet. Përfaqësuesit e drejtimit të dytë po përpiqen të kuptojnë se nga çfarë dhe si mund të shfaqen, cilat kushte janë të nevojshme për shfaqjen e tyre. Në këtë drejtim ka më shumë vepra sesa në të parën dhe, ndoshta, janë më interesante. Ky drejtim përfshin kërkimin e modeleve të vrimave të krimbave, si dhe studimin e vetive të tyre.
Arritjet e fizikantëve rusë
Siç doli, vetitë e materies, e cila është materiali për ndërtimin e vrimave të krimbave, mund të realizohen për shkak të polarizimit të vakumit të fushave kuantike. Në këtë përfundim dolën së fundmi fizikantët rusë Sergei Sushkov dhe Arkady Popov, së bashku me studiuesin spanjoll David Hochberg, si dhe Sergei Krasnikov. Vakuumi në këtë rast nuk është zbrazëti. Kjo është një gjendje kuantike e karakterizuar nga energjia më e ulët, domethënë një fushë në të cilën nuk ka grimca reale. Në këtë fushë, palë grimca "virtuale" shfaqen vazhdimisht, duke u zhdukur para se të zbulohen nga instrumentet, por duke lënë gjurmën e tyre në formën e një tensori energjie, domethënë një momentum i karakterizuar nga veti të pazakonta. Përkundër faktit se vetitë kuantike të materies manifestohen kryesisht në mikrokozmos, vrimat e krimbave të krijuara prej tyre, në kushte të caktuara, mund të arrijnë madhësi të konsiderueshme. Një nga artikujt e Krasnikov, meqë ra fjala, quhet "Kërcënimi i krimbave".
Një pyetje e filozofisë
Nëse ndonjëherë ndërtohen apo zbulohen krimba, fusha e filozofisë e lidhur me interpretimin e shkencës do të përballet me sfida të reja dhe, duhet thënë, shumë të vështira. Pavarësisht nga absurditeti në dukje i qarqeve kohore dhe çështjeve të mprehta që rrethojnë kauzalitetin, kjo fushë e shkencës ndoshta do ta kuptojë atë një ditë. Ashtu siç u trajtuan me problemet e mekanikës kuantike dhe të Kozmosit të krijuar, hapësirës dhe kohës - të gjitha këto pyetje kanë interesuar njerëzit në të gjithë shekujt dhe, me sa duket, do të na interesojnë gjithmonë. Vështirë se është e mundur t'i njohësh plotësisht. Eksplorimi i hapësirës nuk ka gjasa të përfundojë ndonjëherë.
