«Кротовые норы»: Российский физик предложил объяснение геометрии червоточин
Червоточину, или как ее еще принято называть, кротовую нору ученые представляют в виде туннеля, располагающегося между двумя водоворотами света. В реальности же, никто в научной среде не знает, как на самом деле могли бы выглядеть эти объекты. Однако у одного российского физика имеются свои предположения по этому поводу. Его исследование было недавно опубликовано в журнале Physics Letters B.
Ученые считают, что черные дыры, как и их двухсторонних родственников – червоточины – невозможно исследовать напрямую. Поэтому единственный способ изучения этих объектов будет заключаться в косвенном наблюдении за их воздействием, которое они оказывают на окружающие пространство и те объекты, которые будут в нем находиться. Роман Конопля, физик из РУДН предложил свое видение физических характеристик этих гипотетических объектов, взяв в качестве основы наши знания о свете и геометрии пространства-времени.
В своем исследовании он объясняет, как можно реконструировать функцию формы сферически-симметричной проходимой лоренцевской кротовой норы около ее горловины, если знать ее высокочастотные квазинормальные моды. Всем все понятно? Для обычного любителя кротовых нор понять это будет конечно же сложновато, поэтому постараемся объяснить, что же имелось ввиду, более простыми словами.
Согласно общей теории относительности Эйнштейна, а также уравнениям Максвелла описывающих электромагнитные волны, которые дают нам информацию о скорости света, время и пространство ведут себя так, как будто они имеют единую физическую природу. Но в этом предположении все хорошо лишь до тех пор, вы не придерживаетесь ОТО и ее вывода, согласно которому пространство-время может быть зажато в точке бесконечной плотности – черной дыре.
В 1916 году австрийский ученый Людвиг Фламм, используя ту же математику показал, как пространство может исказиться, мешая притоку информации, что привело к появлению теории о «белой дыре». Спустя двадцать лет Эйнштейн и его коллега-физик Натан Розен показали, предположили, что два этих феномена могут быть технически связаны друг с другом. Физики выдвинули гипотезу о том, что информация, попадающая в черную дыру, может выходить где-то еще в пространстве-времени через белую дыру.
Наиболее вероятными кандидатами на роль червоточин были бы крошечные черные дыры, которые появляются и исчезают. Для того, чтобы удерживать такую дыру открытой продолжительное время, чтобы что-то в нее прошло, требуется колоссальные объемы энергии. Что именно может стоять за этой энергией наука ответить пока не может. Более того, ученые все еще не знают, как ведет себя пространство-время за пределами данной точки. А это означает, что мы также не знаем, как изменяются такие вещи, как масса или расстояние, когда вы двигаетесь к середине черной дыры, или, в данном случае, вниз по туннелю червоточины.
По мнению Конопли, ключом к пониманию формы горловины между двумя черной и белой дырой способ рассеивания энергии в пространстве.
В результате недавних наблюдений за гравитационными волнами, разлетающимися по всему космосу после столкновений черных дыр и нейтронных звезд, ученые выяснили, каким образом энергия может искажаться в пространстве-времени.
Динамические колебания поверхности черной дыры рассматриваются в физике как квазинормальные моды. Начиная с определенного класса предположений о симметрии червоточин, Конопля считает, что мы можем узнать о них чуть больше, как только мы установим значение высокочастотных квазинормальных мод, которые могут исходить из их горловины.
С учетом этого он применил принципы квантовой механики, чтобы определить, как световые волны растягиваются в искажениях электромагнитных полей, окружающих черные дыры, и получил примерное представление о том, как могут выглядеть червоточины.
Концепт ученого не идеален. И не только потому что сам основан на гипотезах и на огромном количестве допущений, но еще и потому, что не дает окончательного ответа.
«В общем, квантовая механика приводит к нескольким решениям геометрии кротовых нор», — признается ученый.
Но это твердая точка отсчета, считает ученый, которая может быть расширена, как только в расчетах будут приняты другие квантовые поля, что потенциально даст нам новый способ их обнаружения.
Благодаря исследованиям гравитационных волн, которые все больше продвигаются вперед, вполне возможно, что неуловимая проходная червоточина может однажды на самом деле стать реальностью, также, как когда-то и черная дыра.