Кротовая нора

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к: навигация, поиск
Двумерное сечение (опущены время и одна угловая координата) простой кротовой норы, представляющее собой два устья (отверстия), соединённые горловиной, которые открываются в удалённые друг от друга части Вселенной.

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. Эти области могут быть как связаны и помимо кротовой норы, представляя собой области единого пространства (см. пример на рисунке), так и полностью разъединены, представляя собой отдельные пространства, связанные между собой только посредством кротовой норы.

Кротовые норы в общей теории относительности[править | править вики-текст]

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.

Кротовые норы и экзотическая материя[править | править вики-текст]

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 теореме Рейчаудхури (англ.) это требует нарушения усреднённого нулевого состояния энергии (англ.). Квантовые эффекты, такие, как эффект Казимира, не могут нарушать усреднённое нулевое состояние энергии в любой окрестности пространства с нулевой кривизной[2], но расчёты в полуклассической гравитации (англ.) предполагают, что квантовые эффекты могут нарушить это условие в искривлённом пространстве-времени[3]. Несмотря на это, было предположение, что квантовые эффекты не могут нарушать ахрональную версию усреднённого нулевого энергетического условия[4], но нарушения, тем не менее, были найдены[5], в связи с этим остаётся открытой возможность, что квантовые эффекты могут быть использованы для поддержки червоточины.

Метрики кротовых нор[править | править вики-текст]

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:

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

Один из типов метрики непроходимой кротовой норы является решением Шварцшильда:

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).

Люди, внесшие вклад в развитие теории[править | править вики-текст]

Русский академик Никола́й Семёнович Кардашёв - астрофизик с международным именем, один из пионеров отечественной радиоастрономии, основоположник целого ряда новых направлений в том числе внес огромную роль в развитие гипотезы о существовании «кротовых нор». "" — Кротовая нора — некий физический объект, существование которого возможно исходя из законов современной физики. Этот объект создает геометрические свойства пространства, связывающие разные точки Вселенной или даже точки разных вселенных. Для устойчивого существования таких объектов предполагается наличие материи с отрицательной гравитацией. Идею кротовых нор разрабатывали еще Эйнштейн и Розен. Их работы были опубликованы в 30-е годы прошлого века. Я же всегда больше размышлял не о том, чтобы придумать какую-то формулу, а о том, как найти подтверждение теоретической модели, и в данном случае очень хотел бы, чтобы она подтвердилась. Ведь кротовые норы крайне важны для дальнейшего развития не только астрономии. Их наличие — если, конечно, оно будет доказано,— указывает на возможность перемещения из одной точки Вселенной в другую или даже в другие вселенные за очень короткое время. Это могут практически использовать иные цивилизации и наша тоже, если технически «подрастет». Но не стоит забегать вперед: пока такие объекты не открыты. Сегодня можно только предполагать, что некоторые источники, наблюдающиеся с помощью «Радиоастрона», в частности, так называемые черные дыры, могут быть входами и выходами из кротовых нор или бывшими кротовыми норами (согласно имеющимся моделям, при добавлении в нору большого количества обычного вещества она «запирается» и превращается в черную дыру).""[6]

Литература[править | править вики-текст]

Примечания[править | править вики-текст]

  1. Космос-журнал: Кротовая нора
  2. Fewster C.J., Olum K.D., Pfenning M.J. Averaged null energy condition in spacetimes with boundaries // Phys. Rev. D. — 2007. — Vol. 75, No. 2. — DOI:10.1103/PhysRevD.75.025007
  3. Visser M. Gravitational vacuum polarization. II. Energy conditions in the Boulware vacuum // Physical Review D. — Vol. 54, No. 8. — DOI:10.1103/PhysRevD.54.5116
  4. Graham N., Olum K.D. Achronal averaged null energy condition // Physical Review D. — 2007. — Vol. 76, No. 6. — DOI:10.1103/PhysRevD.76.064001
  5. Urban D., Olum K.D. Spacetime averaged null energy condition // Physical Review D. — 2010. — Vol. 81, No. 6. — DOI:10.1103/PhysRevD.81.124004
  6. Беседу вел Андрей ПОНИЗОВКИН. [http://www.uran.ru/node/3983 АКАДЕМИК Н.С. КАРДАШЕВ: «АСТРОФИЗИКА ОБЪЕДИНЯЕТ ЧЕЛОВЕЧЕСТВО» Опубликовано 06.02.2015 - 14:20]. РАН Уральское отделение (Год: 2015 Месяц: февраль Номер выпуска: 3 Абсолютный номер: 1112).

Ссылки[править | править вики-текст]