Една теория отвъд стандартния модел може да позволи дупки на червеи, през които всъщност можете да летите
Червееви дупки са популярна характеристика в научната фантастика, средствата, чрез които космическите кораби могат да постигнат по-бързо от светлината (FTL) пътуване и мигновено да се движат от една точка в пространство-времето в друга. И докато на Обща теория на относителността забранява съществуването на „проходими червеи“, скорошни изследвания показват, че те всъщност са възможни в областта на квантовата физика.
Единствените недостатъци са, че всъщност биха отнема повече време за преминаване от нормалното пространство и/или вероятно да са микроскопични. В ново проучване, проведено от двойка учени от Ivy League, съществуването на физика отвъд Стандартния модел може да означава, че там има дупки за червеи, които не само са достатъчно големи, за да могат да се преминават, но и напълно безопасни за хората, които искат да стигнат от точката А до точка Б.
Проучването, озаглавено „ Човешки проходими дупки за червеи ”, е проведено от Хуан Малдасена (професорът по теоретична физика Карл П. Файнберг от Институт за напреднали изследвания ) и Алексей Милехин, завършил астрофизика в Принстънския университет. Двамата са писали подробно по темата за дупките на червеи в миналото и как те биха могли да бъдат средство за безопасно пътуване в космоса.
Теорията относно дупките на червеи се появява в началото на 20-ти век в отговор на Общата теория на относителността на Айнщайн. Първият, който постулира тяхното съществуване, беше Карл Шварцшилд, немски физик и астроном, чиито решения на уравнението на Айнщайн на полето (метриката на Шварцшилд) доведоха до първата теоретична основа за съществуването на черни дупки.
Последствие от метриката на Шварцшилд е това, което той нарича „вечни черни дупки“, които по същество са връзки между различни точки в пространство-времето. Въпреки това, тези червеи на Шварцшилд (известни още като мостове на Айнщайн-Розен) не бяха стабилни, тъй като биха се срутили твърде бързо, за да може нещо да премине от единия край в другия.
Както Малдацена и Милехин обясниха пред Universe Today по имейл, преминаващите дупки на червеи изискват специални обстоятелства, за да съществуват. Това включва съществуването на отрицателна енергия, което не е допустимо в класическата физика, но е възможно в областта на квантовата физика. Добър пример за това, твърдят те, е ефектът на Казимир, при който квантовите полета произвеждат отрицателна енергия, докато се разпространяват по затворен кръг:
„Този ефект обаче обикновено е малък, защото е квантов. В предишната ни статия [“ Проходими дупки за червеи в четири измерения “] разбрахме, че този ефект може да стане значителен за черни дупки с голям магнитен заряд. Новата идея беше да се използват специални свойства на заредени безмасови фермиони (частици като електрона, но с нулева маса). За магнитно заредена черна дупка те се движат по линиите на магнитното поле (по начин, подобен на начина, по който заредените частици на слънчевия вятър създават сиянията близо до полярните области на Земята).“
Фактът, че тези частици могат да пътуват в кръг, като влязат в едно място и изплуват откъдето са започнали в околното плоско пространство, предполага, че „енергията на вакуума“ е модифицирана и може да бъде отрицателна. Наличието на тази отрицателна енергия може да подкрепи съществуването на стабилна дупка на червей, мост между точки в пространство-времето, който няма да се срути, преди нещо да има шанс да го премине.
Такива дупки са възможни въз основа на материята, която е част от Стандартен модел на физиката на елементарните частици . Единственият проблем е, че тези дупки на червеи трябва да са с микроскопичен размер и да съществуват само на много малки разстояния. За човешкото пътуване дупките на червеи трябва да са големи, което изисква да се използва физика извън стандартния модел.
За Малдацена и Милехин това е мястото, където моделът Randall-Sundrum II (известен още като теория на 5-измерната деформирана геометрия) влиза в игра. Кръстен на физиците-теоретици Лиза Рандал и Раман Сундръм, този модел описва Вселената по отношение на пет измерения и първоначално е бил предложен за решаване на проблем с йерархията във физиката на елементарните частици.
„Моделът Randall-Sundrom II се основава на осъзнаването, че това петизмерно пространство-време може също да описва физика при по-ниски енергии от тези, които обикновено изследваме, но че би избягал от откриване, защото се свързва с нашата материя само чрез гравитацията. Всъщност физиката му е подобна на добавянето на много силно взаимодействащи безмасови полета към известната физика. И поради тази причина може да доведе до необходимата отрицателна енергия.'
Отвън Малдацена и Милехин заключиха, че тези дупки на червеи ще приличат на средно големи, заредени черни дупки, които ще генерират подобни мощни приливни сили, от които космическите кораби трябва да внимават. За да направи това, те твърдят, че потенциалният пътник ще се нуждае от много голям фактор за повишаване, докато преминава през центъра на дупката на червея.
Ако приемем, че това може да бъде направено, остава въпросът дали тези дупки на червеи биха могли да действат като пряк път между две точки в пространство-времето? Както беше отбелязано, предишни изследвания от Даниел Джаферис от Харвардския университет (който също разглежда работата на Айнщайн и Нейтън Розен) показа, че макар и възможно, стабилните дупки в червеи всъщност ще отнеме повече време за преминаване от нормалното пространство.
Според работата на Малдацена и Милехин обаче, техните червеи не биха отнели почти никакво време, за да преминат от гледна точка на пътника. От гледна точка на външен човек, времето за пътуване би било много по-дълго, което е в съответствие с общата теория на относителността – където хората, пътуващи близо до скоростта на светлината, ще изпитат забавяне на времето (т.е. времето се забавя). Както казаха Малдацена и Милехин:
„]За] или астронавтите, преминаващи през дупката на червеи, ще отнеме само 1 секунда от времето им, за да изминат разстояние от 10 000 светлинни години (приблизително 5000 милиарда мили или 1/10 от размера на Млечния път). Наблюдател, който не минава през дупката на червея и остава навън, вижда, че отнемат повече от 10 000 години. И всичко това без използване на гориво, тъй като гравитацията ускорява и забавя космическия кораб.
Художествена илюстрация на космически кораб, преминаващ през червейна дупка към далечна галактика. Кредит: НАСА.
Друг бонус е, че преминаването през тези дупки на червеи може да се извърши без използване на гориво, тъй като гравитационната сила на самата червеева дупка ще ускори и забави космическия кораб. В сценарий за изследване на космоса, пилотът ще трябва да се ориентира в приливните сили на червейната дупка, за да позиционира космическия си кораб точно и след това да остави природата да свърши останалото. Секунда по-късно те щяха да излязат от другата страна на галактиката!
Макар че това може да звучи обнадеждаващо за тези, които смятат, че червеевите дупки могат да бъдат средство за пътуване в космоса някой ден, работата на Малдацена и Милехин също има някои значителни недостатъци. Като за начало те подчертават, че преминаващите дупки на червеи трябва да бъдат проектирани с помощта на отрицателна маса, тъй като не съществува правдоподобен механизъм за естествено образуване.
Въпреки че това е възможно (поне на теория), необходимите пространствено-времеви конфигурации трябва да присъстват предварително. Въпреки това, участващите маса и размер са толкова големи, че задачата би била извън всяка практическа технология, която можем да предвидим. Второ, тези дупки за червеи биха били безопасни само ако пространството е студено и плоско, което не е така извън модела Randall Sundrum II.
На всичкото отгоре всеки обект, който влезе в дупката на червея, ще бъде ускорен и дори наличието на широко разпространена космическа фонова радиация би представлявало значителна опасност. Малдацена и Милехин обаче подчертават, че тяхното изследване е проведено с цел да покаже, че преминаващите дупки на червеи могат да съществуват в резултат на „финото взаимодействие между общата теория на относителността и квантовата физика“.
Накратко, дупките на червеи е малко вероятно да се превърнат в практичен начин за пътуване в космоса - поне не по някакъв начин, който е предвидим. Може би те не биха били отвъд цивилизацията на Кардашев Тип II или Тип III, но това е само спекулация. Въпреки това, знанието, че основен елемент в научната фантастика не е извън сферата на възможностите, със сигурност е окуражаващо!
Допълнителна информация: arXiv
