Кротовая нора: различия между версиями

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Интерактивная навигация по истории
[отпатрулированная версия][отпатрулированная версия]
← Предыдущая правкаСледующая правка →
Содержимое удалено Содержимое добавлено
ВизуальныйВики-текст
Добавлены отечественные исследования
Откатил большое количество неконсенсусных правок
Строка 1: Строка 1:
⚫
'''Крото́вая нора́''', также ''«крото́вина»'' или ''«червото́чина»'' (последнее является дословным переводом {{lang-en|wormhole}}) — гипотетическая [[Топология|топологическая]] особенность [[пространство-время|пространства-времени]], представляющая собой в каждый момент времени «туннель» в пространстве.
{{Марафон юниоров|[[Участник:Maxinvestigator]]}}
⚫
'''Крото́вая нора́''', также ''«крото́вина»'' или ''«червото́чина»'' (последнее является дословным переводом {{lang-en|wormhole}}) — гипотетическая [[Топология|топологическая]] особенность [[пространство-время|пространства-времени]], представляющая собой «''туннель''» или «''горловину''», связывающую две больших (в вероятности бесконечных) области пространства-времени<ref name=":5">{{Статья|автор = {{nobr|Шацкий А.А.}}, {{nobr|Новиков И.Д.}}, {{nobr|Кардашев Н.С.}}|заглавие = Динамическая модель кротовой норы и модель Мультивселенной|издание = Успехи физических наук|год = 2008|номер = 5|страницы = 481-488|том = 178|doi = 10.3367/UFNr.0178.200805c.0481 |ссылка = http://ufn.ru/ru/articles/2008/5/c/}}</ref>.


[[Общая теория относительности]] (ОТО) допускает существование таких туннелей, хотя для существования проходимой кротовой норы необходимо, чтобы она была заполнена [[Экзотическая материя|экзотической материей]] с отрицательной [[Плотность энергии|плотностью энергии]]<ref>[http://www.cosmos-journal.ru/elements/%D0%9A%D1%80%D0%BE%D1%82%D0%BE%D0%B2%D0%B0%D1%8F_%D0%BD%D0%BE%D1%80%D0%B0/ Космос-журнал: Кротовая нора]</ref>, создающей сильное гравитационное отталкивание и препятствующей схлопыванию норы. Решения типа кротовых нор возникают в различных вариантах [[Квантовая гравитация|квантовой гравитации]], хотя до полного исследования вопроса ещё очень далеко.
[[Файл:Кротовая нора модель.png|мини|300px|Упрощённая модель кротовой норы, представляющая собой два устья (отверстия), соединённых трёхмерной горловиной, пересекающей гиперпространство двумерной поверхности Вселенной.]]
В упрощённом понимании ''кротовую нору'' можно представить как отверстие на поверхности космоса (двумерная модель), которая ведёт к внутренней поверхности трёхмерной трубки или цилиндра. Данная трубка ведёт к другому месту поверхности с подобным отверстием. Фактическая червоточина будет аналогична указанной, но с учётом пространственных особенностей. Так, вместо отверстий на двумерной плоскости, точки входа и выхода можно представить в виде сфер в трёхмерном пространстве.


Область вблизи самого узкого участка кротовины называется «горловиной». Кротовые норы делятся на «внутримировые» ({{lang-en|intra-universe}}) и «межмировые» ({{lang-en|inter-universe}}), в зависимости от того, можно ли соединить её входы кривой, не пересекающей горловину.
Несмотря на то, что наблюдаемых доказательств наличия ''кротовых нор'' во Вселенной не существует, уравнения [[Общая теория относительности|общей теории относительности]] (ОТО) находят для них решение и соответственно допускают существование. Благодаря прочному теоретическому обоснованию, ''червоточина'' является одной из самых больших метафор во время изучения общей теории относительности. Во время решения первого типа ''кротовых нор'' (червоточина Шварцшильда), присутствующих в [[Метрика Шварцшильда|метрической системе Шварцшильда]], описывающих вечную чёрную дыру<ref>{{Книга|автор = {{nobr|Новиков И.Д.}}, {{nobr|Фролов В.П.}}|заглавие = Физика чёрных дыр|место = М.|издательство = Наука|год = 1986|страницы = 25|часть = 2.7 Вечные чёрные и белые дыры}}</ref>, оказалось, что процесс её разрушения произойдёт быстрее, чем попытка её пересечения из одного устья в другое. ''Кротовые норы'', которые возможно пересечь в обоих направлениях, носят название ''проходимых'', существование которых возможно лишь за счёт их заполнения так называемой [[Экзотическая материя|экзотической материей]] с отрицательной [[Плотность энергии|плотностью энергии]], создающей сильное гравитационное отталкивание и препятствующей схлопыванию ''норы''.


Различают также проходимые ({{lang-en|traversable}}) и непроходимые кротовины. К последним относятся те туннели, которые [[Гравитационный коллапс|коллапсируют]] слишком быстро для того, чтобы наблюдатель или сигнал (имеющие скорость не выше световой) успели добраться от одного входа до другого. Классический пример непроходимой кротовины — [[Мост Эйнштейна — Розена|мост Эйнштейна — Розена]] в [[Метрика Шварцшильда|максимально расширенном пространстве Шварцшильда]], а проходимой — кротовины Морриса — Торна.
[[Эффект Казимира]] показывает, что [[квантовая теория поля]] позволяет плотности энергии в некоторых областях пространства быть отрицательной, что найдено в теоретическом решении, допускающем состояния, где энергия может быть сколь угодно отрицательной в заданной точке<ref>{{Книга|автор = {{nobr|Everett A.}}, {{nobr|Roman Th.}}|заглавие = Time Travel and Warp Drives: A Scientific Guide to Shortcuts Through Time and Space|издательство = University of Chicago Press|год = 2012|isbn = 9780226224985|часть = Exotic matter|ссылка часть = http://www.google.ru/books?hl=ru&lr=&id=Dm5xt_XbFyoC&oi=fnd&pg=PA167&dq#v=onepage&q&f=false|pages = 167}}</ref>. Многие физики, такие как [[Хокинг, Стивен Уильям|Стивен Хокинг]]<ref>{{Cite web|url = http://www.hawking.org.uk/space-and-time-warps.html|title = Space and Time Warps|author = {{nobr|Hawking S.W.}}|work = Lectures|publisher = Hawking.org.uk|date = 1999}}</ref>, [[Торн, Кип Стивен|Кип Торн]]<ref name=":1">{{Статья|автор = {{nobr|Morris M.}}, {{nobr|Thorne K.}}, {{nobr|Yurtsever U.}}|заглавие = Wormholes, Time Machines, and the Weak Energy Condition|издание = Physical Review Letters|год = 1988|ссылка = http://core.ac.uk/download/pdf/4876845.pdf|volume = 61, No. 13|bibcode = 1988PhRvL..61.1446M|pages = 1446-1449}}</ref> и другие<ref>{{Статья|автор = {{nobr|Sopova V.}}, {{nobr|Ford L.H.}}|заглавие = The Energy Density in the Casimir Effect|издание = Physical Review D|год = 2002|ссылка = http://arxiv.org/pdf/quant-ph/0204125.pdf|volume = 66, No. 4|doi = 10.1103/PhysRevD.66.04502}}</ref><ref>{{Статья|автор = {{nobr|Ford L.H.}}, {{nobr|Roman T.A.}}|заглавие = Averaged Energy Conditions and Quantum Inequalities|издание = Physical Review D|год = 1995|pages = 4277-4286|volume = 51, No. 8|doi = 10.1103/PhysRevD.51.4277|ссылка = http://arxiv.org/pdf/gr-qc/9410043.pdf}}</ref><ref>{{Статья|автор = {{nobr|Olum K.D.}}|заглавие = Superluminal travel requires negative energie|издание = Physical Review Letters|год = 1998|pages = 3567-3570|doi = 10.1103/PhysRevLett.81.3567|volume = 81, No. 17|ссылка = http://arxiv.org/pdf/gr-qc/9805003.pdf}}</ref>, утверждают, что подобные эффекты дают возможность для стабилизации ''проходимой червоточины''. Физики пока не обнаружили естественный процесс, который следовало бы ожидать при формировании ''кротовой норы'' в контексте общей теории относительности, хотя иногда используется гипотеза {{Нп3|Квантовая пена|квантовой пены|4 = Quantum foam}}, чтобы предположить появление и исчезновение крошечных ''кротовых нор'' в {{Нп3|Масштаб Планка| масштабах Планка|4 = Planck scale}}<ref>{{Книга|автор = Торн К.С.|заглавие = Чёрные дыры и складки времени: Дерзкое наследие Эйнштейна|ответственный = Под. ред. В.Б. Брагинского|издание = |место = М.|издательство = Изд-во физ.-мат. литературы|год = 2007|страницы = 499-501|страниц = |isbn = 9785940521444|часть = Гл. 14 Червоточины и машины времени}}</ref><ref>{{Статья|автор = {{nobr|Redmount I.H.}}; {{nobr|Suen W.-M.}}|заглавие = Quantum Dynamics of Lorentzian Spacetime Foam|издание = Physical Review D|год = 1994|страницы = |issn = |ссылка = http://arxiv.org/pdf/gr-qc/9309017.pdf|volume = 49, No. 10|pages = |doi = 10.1103/PhysRevD.49.5199}}</ref>, стабильные версии таких ''червоточин'' были предложены в качестве кандидатов на [[Тёмная материя|тёмную материю]]<ref>{{Статья|автор = {{nobr|Kirillov, A.A.}}, {{nobr|Savelova E.P.}}|заглавие = Dark Matter from a gas of wormholes|издание = Physics Letters B|тип = |год = 2008|номер = |страницы = |issn = |ссылка = http://arxiv.org/pdf/0707.1081v3.pdf|doi = 10.1016/j.physletb.2007.12.034|volume = 660, No. 3}}</ref><ref>{{Статья|автор = {{nobr|Rodrigo E.}}|заглавие = Denouement of a Wormhole-Brane Encounter|издание = Int.J.Mod.Phys. D|год = 2009|ссылка = http://arxiv.org/ftp/arxiv/papers/0908/0908.2651.pdf|pages = 1809-1819|volume = 18, No. 12|doi = 10.1142/S0218271809015333}}</ref>. Кроме того, было предложено, что если крошечная ''червоточина'' удерживается открытой благодаря отрицательной массе [[Космическая струна|космической струны]], появившейся в момент [[Большой взрыв|Большого взрыва]], то с течением времени она могла бы достичь макроскопических размеров из-за [[Инфляция Вселенной|инфляции]]<ref name=":4">{{Статья|автор = {{nobr|Cramer J.G.}}, {{nobr|Forward R.L.}}, {{nobr|Morris M.S.}}, {{nobr|Visser M.}}, {{nobr|Benford G.}}, {{nobr|Landis G.A.}}|заглавие = Natural Wormholes as Gravitational Lenses|издание = Physical Review D|год = 1995|ссылка = http://arxiv.org/pdf/astro-ph/9409051v1.pdf|pages = 3117-3120|volume = 51, No. 6|doi = 10.1103/PhysRevD.51.3117}}</ref>.


Проходимая внутримировая кротовая нора даёт гипотетическую возможность [[Путешествия во времени|путешествий во времени]], если, например, один из её входов движется относительно другого, или если он находится в сильном [[Гравитация|гравитационном поле]], где течение времени замедляется. Также кротовые норы гипотетически могут создавать возможность для межзвёздных путешествий и в этом качестве кротовины нередко встречаются в [[Научная фантастика|научной фантастике]].
Американский физик-теоретик [[Уилер, Джон Арчибальд|Джон Арчибальд Уилер]] предложил термин ''червоточина'' в [[1957 год]]у; однако, в [[1921 год]]у немецкий математик [[Вейль, Герман|Герман Вейль]] предложил теорию ''червоточин'' в связи с масс-анализом энергии электромагнитного поля<ref>{{Книга|автор = {{nobr|Coleman R.}}, {{nobr|Korte H.}}|заглавие = Hermann Weyl's Raum-Zeit-Materie and a General Introduction to His Scientific Work|ответственный = {{nobr|Weyl H.}}, {{nobr|Scholz E.}}|издание = |место = |издательство = Springer Science & Business Media|год = 2001|страницы = |страниц = |isbn = 9783764364762|ссылка часть = http://www.google.ru/books?hl=ru&lr=&id=oZLiqDQGnjgC&oi=fnd&pg=PA199&dq#v=onepage&q&f=false|часть = Spacetime|pages = 199}}</ref>.


⚫
== Литература ==
{{Цитата|Этот анализ позволяет рассматривать ситуации <...> где есть результирующий поток силовых линий через то, что топологи назвали бы «дескриптором» многосвязного пространства, и что физики, что может быть простительным, более наглядно называют «червоточиной»<ref>{{Статья|автор = {{nobr|Wheeler J.A.}} |заглавие = On the nature of quantum geometrodynamics |издание = Annals of Physics |volume = 2, Is. 6 |pages = 604-614 |год = 1957 |doi = 10.1016/0003-4916(57)90050-7}}</ref>.|автор = Дж.А. Уилер}}
* {{cite web | author=DeBenedictis, Andrew and Das, A. | title=On a General Class of Wormhole Geometries| work=arXiv eprint server | url=http://arxiv.org/abs/gr-qc/0009072 | accessdate=12 августа 2005 }}

* {{cite web | author= Dzhunushaliev, Vladimir| title=Strings in the Einstein's paradigm of matter| work=arXiv eprint server | url=http://arxiv.org/abs/gr-qc/0205055| accessdate=12 августа 2005 }}
== Определение ==
* [[Эйнштейн, Альберт|Einstein, Albert]] and Rosen, Nathan. [http://link.aps.org/abstract/PR/v48/p73 The Particle Problem in the General Theory of Relativity]. ''Physical Review'' '''48''', 73 (1935).
Базовое понятие внутримировой кротовой норы звучит следующим образом — это компактная область пространства-времени, граница которой топологически тривиальна, но внутренняя часть которой не является [[Односвязное пространство|односвязным пространством]]. Формализация этой идеи приводит к следующим определениям, как, например, взятому определению лоренцевской проходимой кротовой норы {{Нп3|Виссер, Мэтт|Мэтта Виссера||Matt Visser}}. Горловина кротовой норы будет представлять собой соединение ∂Ω, в котором два исходных плоских пространства Минковского определены в виде двух областей Ω×R, где Ω является трёхмерной компактной пространственноподобной гиперповерхностью, а R — времяподобной прямой (например, ось времени)<ref name=":3">{{Статья|автор = Visser M. |заглавие = Traversable wormholes: Some simple examples |ссылка = http://arxiv.org/pdf/0809.0907v1.pdf |издание = Phys. Rev. D |volume = 39, No. 10 |pages = 3182-3184 |год = 1989 |doi = 10.1103/PhysRevD.39.3182}}</ref>.
* Fuller, Robert W. and Wheeler, John A.. [http://link.aps.org/abstract/PR/v128/p919 Causality and Multiply-Connected Space-Time]. ''Physical Review'' '''128''', 919 (1962).

* {{cite web | author= Garattini, Remo| title=How Spacetime Foam modifies the brick wall| work=arXiv eprint server | url=http://arxiv.org/abs/gr-qc/0409015| accessdate=12 августа 2005 }}
Характеристика межмировой червоточины является сложной, с мало уделяемым вниманием со стороны имеющихся технологий. Можно представить себе Вселенную-ребёнка, соединённую со Вселенной-родителей узкой пуповиной, которую можно было рассматривать как горловину кротовой норы, если бы пространство не было односвязным. По этой причине червоточины определены геометрическим способом, в отличие от топологического, как области пространства-времени, которые ограничивают инкрементную деформацию замкнутых поверхностей.
* {{cite web | author=González-Díaz, Pedro F.| title=Quantum time machine| work=arXiv eprint server | url=http://arxiv.org/abs/gr-qc/9712033 | accessdate=12 августа 2005 }}

* {{cite web | author=González-Díaz, Pedro F.| title=Ringholes and closed timelike curves| work=arXiv eprint server | url=http://arxiv.org/abs/gr-qc/9608059 | accessdate=12 августа 2005 }}
== Непроходимые кротовые норы ==
* {{cite web | author=Khatsymosky, Vladimir M. | title=Towards possibility of self-maintained vacuum traversable wormhole | work=arXiv eprint server | url=http://arxiv.org/abs/gr-qc/9612013| accessdate=12 августа 2005}}
[[Файл:LorentzianWormhole.jpg|мини|250px|слева|Математическое представление в виде графика непроходимой кротовой норы Лоренца (Шварцшильда)]]
* {{cite web | author=Krasnikov, Serguei | title=Counter example to a quantum inequality | work=arXiv eprint server | url=http://arxiv.org/abs/gr-qc/0409007 | accessdate=12 августа 2005 }}
[[Файл:FY221c15.png|мини|250px|Художественная интерпретация червоточины с точки зрения наблюдателя, пересекающего горизонт событий червоточины Шварцшильда, которая является мостом между двумя Вселенными. Наблюдатель, подошедший справа, и другая Вселенная становятся видимыми в центре тени кротовой норы, когда пересекается горизонт событий. Наблюдатель видит свет, который попал внутрь чёрной дыры из другой Вселенной. Однако, другая Вселенная недоступна в случае червоточины Шварцшильда, так как мост разрушится быстрее, чем наблюдатель пересечёт его, и всё, что попало за горизонт событий из любой Вселенной будет раздавлено в сингулярности.]]
* {{cite web | author=Krasnikov, Serguei | title=The quantum inequalities do not forbid spacetime shortcuts| work=arXiv eprint server | url=http://arxiv.org/abs/gr-qc/0207057 | accessdate=12 августа 2005 }}
''Непроходимая червоточина Лоренца'', также известная как ''червоточина Шварцшильда'' или ''мост Эйнштейна-Розена'', представляет собой соединение между областями пространства, которое может быть смоделировано как {{Нп3|Вакуумное решение|вакуумное решение||Vacuum solution}} [[Уравнения Эйнштейна|уравнений Эйнштейна]], которые, в свою очередь, понимают как неотъемлемую часть максимально расширенной версии метрики Шварцшильда, описывающих ''вечную'' чёрную дыру, не изменяющуюся и не вращающуюся. При этом, «''максимально расширенное''» относится к тому, что пространство-время не должно иметь никаких «''краёв''»: для любой возможной траектории свободного падения частицы (следующей {{Нп3|Геодезические в общей теории относительности|геодезической||Geodesics in general relativity}}) в пространстве-времени должна быть возможность продолжить этот путь сколь угодно далеко в будущее или прошлое частицы, за исключением случаев, когда траектория попадает в [[Гравитационная сингулярность|гравитационную сингулярность]], как если бы находилась в центре внутренней части чёрной дыры. Чтобы удовлетворять данному требованию, получается, что в дополнение к внутренней области чёрной дыры, в которую частицы попадают, когда пересекают [[горизонт событий]] с внешней стороны, должна быть отдельная внутренняя область [[Белая дыра|белой дыры]], которая позволяет экстраполировать траектории частицы, которые сторонний наблюдатель видит, встав вдали от горизонта событий. И также, как существуют две отдельные внутренние области пространства-времени, существуют две отдельные внешние области, которые иногда называют две разные «''вселенные''», наличие второй Вселенной позволяет экстраполировать некоторые возможные траектории частиц в двух внутренних областях. Это означает, что внутренняя область чёрной дыры может содержать смесь частиц, попавших в неё из любой Bселенной (таким образом, наблюдатель, увидевший свет из одной Вселенной, может увидеть свет и из другой Вселенной), а также частицы из внутренней области белой дыры могут вырываться в любую Вселенную. Все четыре области можно увидеть на пространственно-временной [[Диаграмма Крускала — Секереша|диаграмме Крускала-Секереша]].
* {{cite web | author=Li, Li-Xin | title=Two Open Universes Connected by a Wormhole: Exact Solutions| work=arXiv eprint server | url=http://arxiv.org/abs/hep-th/0102143| accessdate=12 августа 2005 }}

* Morris, Michael S., Thorne, Kip S., and Yurtsever, Ulvi. [http://link.aps.org/doi/10.1103/PhysRevLett.61.1446 Wormholes, Time Machines, and the Weak Energy Condition]. ''[[Physical Review Letters]]'' '''61''', 1446—1449 (1988).
Стоит обратить внимание, что метрика Шварцшильда описывает идеализированную чёрную дыру, которая существует вечно с точки зрения внешних наблюдателей, в то время как реалистичная чёрная дыра, образующаяся из разрушающейся звезды в определенный момент времени и с определёнными характеристиками, потребует отличающейся метрики. Когда падающее звёздное вещество добавляется к диаграмме истории чёрной дыры, это приводит к удалению части диаграммы, соответствующей внутренней области белой дыры, а также в части диаграммы, соответствующей другой Вселенной<ref>{{Книга|автор = {{nobr|Новиков И.Д.}}, {{nobr|Фролов В.П.}}|заглавие = Физика чёрных дыр|место = М.|издательство = Наука|год = 1986|страницы = 28|часть = 2.7 Вечные чёрные и белые дыры}}</ref>.
* Morris, Michael S. and Thorne, Kip S.. [http://link.aip.org/link/?ajp/56/395 Wormholes in spacetime and their use for interstellar travel: A tool for teaching general relativity]. ''American Journal of Physics'' '''56''', 395—412 (1988).

* {{cite web | author=Nandi, Kamal K. and Zhang, Yuan-Zhong | title=A Quantum Constraint for the Physical Viability of Classical Traversable Lorentzian Wormholes| work=arXiv eprint server | url=http://arxiv.org/abs/gr-qc/0409053 | accessdate=12 августа 2005 }}
Мост Эйнштейна-Розена был открыт Людвигом Флэммом<ref name=":0">{{Cite web|url = http://physics.aps.org/story/print/v15/st11 |title = Focus: The Birth of Wormholes |author = Lindley D. |date = 2005-03-25 |publisher = American Physical Society}}</ref><ref>{{Статья|автор = {{nobr|Sajadi S.N.}}, {{nobr|Riazi N.}} |заглавие = Expanding Lorentzian Wormholes in R
* {{cite web | author= Ori, Amos| title=A new time-machine model with compact vacuum core| work=arXiv eprint server | url=http://arxiv.org/abs/gr-qc/0503077| accessdate=12 августа 2005 }}
<sup>2</sup> Gravity |издание = Progress of Theoretical Physics |volume = 126, No. 4 |pages = 753-760 |год = 2011 |ссылка = http://ptp.oxfordjournals.org/content/126/4/753.full.pdf}}</ref> в [[1916 год]]у через несколько месяцев после публикации Шварцшильда, и был вновь открыт в [[1935 год]]у [[Альберт Эйнштейн|Альбертом Эйнштейном]] и его коллегой [[Розен, Натан|Натаном Розеном]]<ref name=":0"/><ref>{{Статья|автор = {{nobr|Einstein A.}}, {{nobr|Rosen N.}}|заглавие = The Particle Problem in the General Theory of Relativity |издание = Phys. Rev |volume = 48 |pages = 73-77|год = 1935 |ссылка = http://journals.aps.org/pr/pdf/10.1103/PhysRev.48.73}}</ref>. Однако, в [[1962 год]]у Джон Уилер и {{Нп3|Фуллер, Роберт|Роберт Фуллер||Robert W. Fuller}} опубликовали статью, показывающую, что этот тип ''кротовой норы'' является ''неустойчивым''<ref>{{Статья|автор = {{nobr|Fuller R.W.}}, {{nobr|Wheeler J.A.}} |заглавие = Causality and Multiply Connected Space-Time |издание = Phys. Rev |volume = 128, № 2 |pages = 919-929|год = 1962 |ссылка = http://lib.gen.in/next/MTAuMTEwMy9waHlzcmV2LjEyOC45MTk=/10.1103_PhysRev.128.919.pdf}}</ref>, если он соединяет две части той же Вселенной, то он будет [[Гравитационный коллапс|коллапсировать]] слишком быстро, чтобы свет (или любая частица со скоростью меньше световой) успел пересечь ''кротовую нору'' из одной области в другую.
* {{cite web | author=Roman, Thomas, A. | title=Some Thoughts on Energy Conditions and Wormholes| work=arXiv eprint server | url=http://arxiv.org/abs/gr-qc/0409090 | accessdate=12 августа 2005 }}

* {{cite web | author=Teo, Edward | title=Rotating traversable wormholes| work=arXiv eprint server | url=http://arxiv.org/abs/gr-qc/9803098| accessdate=12 августа 2005 }}
Согласно общей теории относительности, гравитационный коллапс достаточно компактной массы образует особую чёрную дыру Шварцшильда. Согласно теории гравитации [[Теория Эйнштейна — Картана|Эйнштейна-Картана]] образуется постоянный ''мост Эйнштейна-Розена''. Эта теория расширяет общую теорию относительности, удаляя ограничение симметрии аффинной связности и касательно его асимметричной части, тензора кручения, как динамической переменной. Кручение, естественно, приходится на квантово-механический, собственный момент (спин) материи. Минимальная связь между кручением и дираковскими спинорами создаёт отталкивающее спин-спиновое взаимодействие, которое существенно в фермионной материи при очень высоких плотностях. Такое взаимодействие препятствует образованию гравитационной сингулярности. Вместо этого, коллапсирующая материя достигает огромной, но конечной плотности, и отступает, образуя другую сторону ''моста''<ref>{{Статья|автор = Poplawski N.J. |заглавие = Cosmology with torsion: An alternative to cosmic inflation |издание = Phys. Lett. B |volume = 694, No. 3 |pages = 181-185 |год = 2010 |ссылка = http://arxiv.org/pdf/1007.0587v2.pdf |doi = 10.1016/j.physletb.2010.09.056}}</ref>.
* {{cite web | author=Visser, Matt| title= The quantum physics of chronology protection by Matt Visser.| work=arXiv eprint server | url=http://arxiv.org/abs/gr-qc/0204022| accessdate=12 августа 2005 }}

* Visser, Matt. [http://link.aps.org/doi/10.1103/PhysRevD.39.3182 Traversable wormholes: Some simple examples]. ''Physical Review D'' '''39''', 3182-3184 (1989).
До того, как возникли проблемы со стабильностью ''кротовой норы Шварцшильда'', была попытка предложения того, что [[квазар]]ы являются белыми дырами, формирующими концы ''червоточин'' данного типа<ref>{{Статья|автор = {{nobr|Zel'dovich Va.B.}}, {{nobr|Novikov I.D.}}, {{nobr|Starobinskii A.A.}} |заглавие = Quantum effects in white holes |издание = Zh. Eksp. Teor. Fiz |pages = 933-939 |volume = 39, No. 6 |год = 1974 |ссылка = http://jetp.ac.ru/cgi-bin/dn/e_039_06_0933.pdf}}</ref>.

== Проходимые кротовые норы ==
[[Файл:Wurmloch.jpg|мини|300px|Изображение моделирования проходимой кротовой норы, соединяющей площадь перед физическими институтами [[Тюбингенский университет|Тюбингенского университета]] с песчаными дюнами вблизи [[Булонь-сюр-Мер]] на севере [[Франция|Франции]]. Изображение рассчитано с помощью четырёхмерной трассировки лучей в метрике червоточины Морриса-Торна, но гравитационное воздействие на длину волны света не было смоделировано.]]
''Лоренцевская проходимая червоточина'' позволяет пройти в обоих направлениях из одной части Вселенной в другую. Возможность ''проходимой червоточины'' впервые была продемонстрирована Кипом Торном и его аспирантом {{Нп3|Моррис, Майк (физик)|Майком Моррисом||Mike Morris (physicist)}} в статье [[1988 год]]а<ref name=":1"/>. Поэтому этот тип ''проходимой кротовой норы'', удерживаемый в открытом положении сферической оболочкой экзотической материи, называется ''кротовой норой Морриса-Торна''. Позже были открыты другие виды ''проходимых червоточин'' в рамках допустимых решений общей теории относительности, в том числе различный анализ ''червоточин'' в статье Мэтта Виссера [[1989 год]]а, где сказано, что путь через ''червоточину'' может быть проложен не через область экзотической материи<ref name=":3"/>. Однако, в {{Нп3|Гаусса-Бонне гравитация|гравитации Гаусса-Бонне||Gauss–Bonnet gravity}} (модификация общей теории относительности с участием дополнительных пространственных изменений, которые иногда изучаются в контексте {{Нп3|Бранная космология|бранной космологии||Brane cosmology}}), экзотическая материя не требуется, чтобы допустить существование ''проходимых кротовых нор''<ref>{{Статья|автор = {{nobr|Gravanis E.}}, {{nobr|Willison S.}} |заглавие = `Mass without mass' from thin shells in Gauss-Bonnet gravity |издание = Phys.Rev.D |volume = 75, No. 8 |doi = 10.1103/PhysRevD.75.084025 |год = 2007 |ссылка = http://arxiv.org/pdf/gr-qc/0701152v3.pdf}}</ref>. Тип ''червоточины'', удерживаемый в открытом положении отрицательной массой космических струн, был предложен Виссером в сотрудничестве с Крамером и другими, кроме того, было указано, что подобные ''туннели'' могли возникнуть в ранней Вселенной<ref name=":4"/>.

''Червоточины'' соединяют две точки в пространстве-времени, что в принципе позволяет перемещаться как во времени, так и в пространстве. В [[1988 год]]у Моррис, Торн и Юртсевер вели работу над тем, как преобразовать ход времени в ''червоточине'' в момент перемещения<ref name=":1"/>. Однако, в соответствии с общей теорией относительности, невозможно было бы использовать ''червоточину'' для обратного путешествия во времени раньше, чем когда ''червоточина'' преобразуется в машину времени за счёт ускорения одного из двух ''устьев''<ref>{{Книга|автор = Торн К.С.|заглавие = Чёрные дыры и складки времени: Дерзкое наследие Эйнштейна|место = М.|издательство = Изд-во физ.-мат. литературы|год = 2007|страницы = 506-507|часть = Гл. 14 Червоточины и машины времени}}</ref>.

Шацкий А.А. и соавторы исследовали сферическую модель ''проходимой'' (в их случае называемой «''динамической''») кротовой норы, состоящей из пыли с отрицательной плотностью массы и электромагнитного поля, при этом данная модель не находится в равновесии. Они отмечают, что исходной послужила модель ''непроходимой'' («''статичной''») кротовой норы, а используемая в работах материя является тяготеющим [[Скалярное поле|скалярным полем]]. Особенностью данной работы является то, что используемая модель ''проходимой кротовой норы'' является включённой в сферическую модель [[Мультивселенная|Мультивселенной]], которая представляет собой бесконечное количество сферических миров<ref name=":5"/>. Потенциальные кандидаты, ''устья'' кротовых нор, будут изучены с помощью космических интерферометров «[[Радиоастрон]]» и «[[Миллиметрон]]»<ref>{{Статья|автор = {{nobr|Новиков И.Д.}}, {{nobr|Кардашев Н.С.}}, {{nobr|Шацкий А.А.}} |заглавие = Многокомпонентная Вселенная и астрофизика кротовых нор |издание = Успехи физических наук |год = 2007 |том = 177, № 9 |страницы = 1017-1023 |doi = 10.3367/UFNr.0177.200709g.1017 |ссылка = http://ufn.ru/ru/articles/2007/9/g/}}</ref>.

=== Теорема Рейчаудхури и экзотическая материя ===
Для того, чтобы понять, для чего требуется экзотическая материя, следует рассмотреть входящий сигнал светового фронта передвигающегося вдоль геодезических, которые пересекают ''червоточину'' и вновь расширяются с другой стороны. Расширение идёт с отрицательного на положительное. Так как узкая часть ''червоточины'' имеет конечный размер, то не ожидается расширяющего развития, по крайней мере, в непосредственной близости от этой области. Согласно оптической {{Нп3|Теорема Рейчаудхури|теореме Рейчаудхури||Raychaudhuri equation}} это требует нарушения {{Нп3|Состояние энергии|усреднённого нулевого состояния энергии||Energy condition}}. Квантовые эффекты, такие, как эффект Казимира, не могут нарушать усреднённое нулевое состояние энергии в любой окрестности пространства с нулевой кривизной<ref>{{Статья|автор = {{nobr|Fewster C.J.}}, {{nobr|Olum K.D.}}, {{nobr|Pfenning M.J.}} |заглавие = Averaged null energy condition in spacetimes with boundaries |ссылка = http://arxiv.org/pdf/gr-qc/0609007v3.pdf |издание = Phys. Rev. D |volume = 75, No. 2 |doi = 10.1103/PhysRevD.75.025007 |год = 2007}}</ref>, но расчёты в {{Нп3|Полуклассическая гравитация|полуклассической гравитации||Semiclassical gravity}} предполагают, что квантовые эффекты могут нарушить это условие в искривлённом пространстве-времени<ref>{{Статья|автор = Visser M. |заглавие = Gravitational vacuum polarization. II. Energy conditions in the Boulware vacuum |издание = Physical Review D |volume = 54, No. 8 |doi = 10.1103/PhysRevD.54.5116 |ссылка = http://arxiv.org/pdf/gr-qc/9604008v1.pdf}}</ref>. Несмотря на это, было предположение, что квантовые эффекты не могут нарушать ахрональную версию усреднённого нулевого энергетического условия<ref>{{Статья|автор = {{nobr|Graham N.}}, {{nobr|Olum K.D.}} |заглавие = Achronal averaged null energy condition |издание = Physical Review D |volume = 76, No. 6 |doi = 10.1103/PhysRevD.76.064001 |год = 2007 |ссылка = http://arxiv.org/pdf/0705.3193v2.pdf}}</ref>, но нарушения, тем не менее, были найдены<ref>{{Статья|автор = {{nobr|Urban D.}}, {{nobr|Olum K.D.}} |заглавие = Spacetime averaged null energy condition |издание = Physical Review D |volume = 81, No. 6 |год = 2010 |doi = 10.1103/PhysRevD.81.124004|ссылка = http://arxiv.org/pdf/1002.4689v2.pdf}}</ref>, в связи с этим остаётся открытой возможность, что квантовые эффекты могут быть использованы для поддержки ''червоточины''.

== Метрики ==
Теории метрик ''кротовых нор'' описывают геометрию пространства-времени ''кротовой норы'' и служат теоретическими моделями для путешествий во времени. Например, метрика проходимой кротовой норы может иметь следующий вид:

: <math>ds^2= - c^2 dt^2 + dl^2 + (k^2 + l^2)(d \theta^2 + \sin^2 \theta \, d\phi^2).</math>

Один из типов метрики ''непроходимой кротовой норы'' является решением Шварцшильда (см. диаграмму математического представления в разделе «Непроходимые кротовые норы»):

: <math>ds^2= - c^2 \left(1 - \frac{2GM}{rc^2}\right)dt^2 + \frac{dr^2}{1 - \frac{2GM}{rc^2}} + r^2(d \theta^2 + \sin^2 \theta \, d\phi^2).</math>


== Примечания ==
== Примечания ==
{{Примечания|2}}
{{Примечания}}

⚫
== Литература ==
* {{Статья|автор = {{nobr|Einstein A.}}, {{nobr|Rosen N.}}|заглавие = The Particle Problem in the General Theory of Relativity |издание = Phys. Rev |volume = 48 |pages = 73-77|год = 1935 |ссылка = http://journals.aps.org/pr/pdf/10.1103/PhysRev.48.73}}
* {{Статья|автор = {{nobr|Fuller R.W.}}, {{nobr|Wheeler J.A.}} |заглавие = Causality and Multiply Connected Space-Time |издание = Phys. Rev |volume = 128, № 2 |pages = 919-929|год = 1962 |ссылка = http://lib.gen.in/next/MTAuMTEwMy9waHlzcmV2LjEyOC45MTk=/10.1103_PhysRev.128.919.pdf}}
* {{Статья|автор = {{nobr|Morris M.}}, {{nobr|Thorne K.}}, {{nobr|Yurtsever U.}}|заглавие = Wormholes, Time Machines, and the Weak Energy Condition|издание = Physical Review Letters|год = 1988|ссылка = http://core.ac.uk/download/pdf/4876845.pdf|volume = 61, No. 13|bibcode = 1988PhRvL..61.1446M|pages = 1446-1449}}
* {{Статья|автор = {{nobr|Morris M.S.}},{{nobr|Thorne K.S.}} |заглавие = Wormholes in spacetime and their use for interstellar travel: A tool for teaching general relativity |издание = American Journal of Physics |volume = 56 |pages = 395—412 |год = 1988 |ссылка = http://www.physics.uofl.edu/wkomp/teaching/spring2006/589/final/wormholes.pdf}}.
* {{Статья|автор = Visser M. |заглавие = Traversable wormholes: Some simple examples |ссылка = http://arxiv.org/pdf/0809.0907v1.pdf |издание = Phys. Rev. D |volume = 39, No. 10 |pages = 3182-3184 |год = 1989 |doi = 10.1103/PhysRevD.39.3182}}


== Ссылки ==
== Ссылки ==
* {{Cite web|url = http://tvroscosmos.ru/frm/vestidata/2011/vesti12_11_11_2.php |title = Кротовая нора» — коридор времени |author = Зима К. |date = 2011-11-12 |publisher = [[Телестудия Роскосмоса]]}}
* [http://tvroscosmos.ru/frm/vestidata/2011/vesti12_11_11_2.php «Кротовая нора» — коридор времени.] [[Телестудия Роскосмоса]]
* {{Cite web|url = http://www.scientificamerican.com/article/follow-up-what-exactly-is/ |title = What exactly is a 'wormhole'? Have wormholes been proven to exist or are they still theoretical? |language = en |date = 1997-09-15 |publisher = Scientific American, a Division of Nature America, Inc}}
* {{Cite web|url = http://homepages.mcs.vuw.ac.nz/~visser/general.shtml#why-wormholes |title = Why wormholes? |subtitle = General Interest Articles |author = Visser M. |date = 1996-10-03 |language = en |publisher = Victoria University of Wellington, New Zealand}}
* {{Cite web|url = http://www.nasa.gov/centers/glenn/technology/warp/ideachev.html |title = Current theory on wormhole creation |subtitle = Ideas Based On What We’d Like To Achieve |publisher = [[NASA]].gov |lang = en}}
* {{Cite web|url = http://www.webfilesuci.org/WormholeFAQ.html |title = Questions and Answers about Wormholes |author = Rodrigo E. |date = 2005 |language = en}}
* {{Cite web|url = http://www.vis.uni-stuttgart.de/~muelleta/MTvis/ |title = Visualization of a Morris-Thorne wormhole |author = Müller Th. |subtitle = Institut für Visualisierung und Interaktive Systeme |publisher = Universität Stuttgart |lang = en}}

{{Чёрные дыры}}
{{Чёрные дыры}}
{{Путешествие во времени}}
{{Путешествие во времени}}
{{phys-stub}}
[[Категория:Теория кротовых нор]]
[[Категория:Теория кротовых нор]]
[[Категория:Теория относительности]]
[[Категория:Теория относительности]]

Версия от 18:13, 15 февраля 2015

Крото́вая нора́, также «крото́вина» или «червото́чина» (последнее является дословным переводом англ. wormhole) — гипотетическая топологическая особенность пространства-времени, представляющая собой в каждый момент времени «туннель» в пространстве.

Общая теория относительности (ОТО) допускает существование таких туннелей, хотя для существования проходимой кротовой норы необходимо, чтобы она была заполнена экзотической материей с отрицательной плотностью энергии[1], создающей сильное гравитационное отталкивание и препятствующей схлопыванию норы. Решения типа кротовых нор возникают в различных вариантах квантовой гравитации, хотя до полного исследования вопроса ещё очень далеко.

Область вблизи самого узкого участка кротовины называется «горловиной». Кротовые норы делятся на «внутримировые» (англ. intra-universe) и «межмировые» (англ. inter-universe), в зависимости от того, можно ли соединить её входы кривой, не пересекающей горловину.

Различают также проходимые (англ. traversable) и непроходимые кротовины. К последним относятся те туннели, которые коллапсируют слишком быстро для того, чтобы наблюдатель или сигнал (имеющие скорость не выше световой) успели добраться от одного входа до другого. Классический пример непроходимой кротовины — мост Эйнштейна — Розена в максимально расширенном пространстве Шварцшильда, а проходимой — кротовины Морриса — Торна.

Проходимая внутримировая кротовая нора даёт гипотетическую возможность путешествий во времени, если, например, один из её входов движется относительно другого, или если он находится в сильном гравитационном поле, где течение времени замедляется. Также кротовые норы гипотетически могут создавать возможность для межзвёздных путешествий и в этом качестве кротовины нередко встречаются в научной фантастике.

Литература

Примечания

  1. ↑ Космос-журнал: Кротовая нора

Ссылки

Источник — https://ru.wikipedia.org/w/index.php?title=Кротовая_нора&oldid=68613672