Согласно новой теории, кротовые норы все-таки могут быть стабильными
Кротовые норы всё-таки могут быть стабильными, утверждают авторы новой
теории. Такой вывод противоречит результатам предыдущих теоретических
исследований этих или "порталов между черными дырами”.
Как так
произошло? Можно сказать, что "бабочка махнула крылышками” — небольшое
изменение в вычислениях привело к формированию нового взгляда на то, как
могут вести себя такие объекты.
Игра в метрики Начнем
с основ того, как работает общая теория относительности (ОТО).
ОТО — это, считай, программа. Вы вводите в нее конкретные данные — к
примеру, массу и расположение частиц — и получаете на выходе описание
того, как они будут вести себя со временем под воздействием гравитации. В
ОТО всё основано на движении в пространстве и времени: первоначальные
координаты — движение — конечные координаты.
Правила ОТО не
меняются, но теория всё же позволяет нам по-разному математически
описывать координаты. Физики называют эти способы метриками.
Раз
уж объясняем по-простому: метрики — это разные способы описать
местоположение ближайшего к вам магазина продуктов. Можно дать адрес,
можно дать точные спутниковые координаты, а можно описать путь по
ориентирам. Метрики разные, а местоположение одно.
При этом в разных ситуациях разные метрики могут оказаться более подходящими.
Расширенная черная дыра Для
описания черных дыр и кротовых нор есть несколько подходящих метрик.
Самая популярная из них — это метрика Шварцшильда, с помощью которой и
были открыты черные дыры.
К сожалению, у неё есть проблемы с
математическими вычислениями на определенном расстоянии от центра черной
дыры. Догадываетесь на каком? Конечно, в радиусе Шварсшильда, или,
по-простому, на горизонте событий.
Под "проблемами” мы имеем в
виду, что вся метрика разрушается и уже не позволяет различать разные
точки в пространстве и времени.
К счастью, есть другая
метрика — метрика Эддингтона — Финкельштейна. Она описывает, что
происходит с частицами, когда они оказываются на горизонте событий: они
проходят через границу и навсегда падают в черную дыру.
При чем
же тут кротовые норы? Самый простой способ создать черную дыру — это
"расширить” её вглубь и дать ей выход в виде белой дыры. Идею белых дыр
предложили еще Альберт Эйнштейн с Натаном Розеном. Именно поэтому
кротовые норы иногда называют мостами Эйнштейна — Розена.
Если черные дыры ничего не выпускают, то белые наоборот ничего не впускают в себя.
Чтобы
получить кротовую нору, достаточно свести сингулярности (центры) черной
и белой дыр. И вы получите туннель сквозь пространство-время….
чрезвычайно нестабильный туннель, нужно отметить.
Узкая тропа Итак,
мы разобрались с идеей кротовых нор. Самое время задать вопрос: что
произойдет с объектом, который полетит через такой туннель?
Принято
считать, что условия в кротовых норах оставляют желать лучшего. Белые
дыры считаются нестабильными (если они вообще существуют). А сам туннель
играет против себя: силы там настолько велики, что нора должна
вытягиваться и рваться сразу, как только образовалась. Хотите что-то
отправить через такой туннель? Что ж, удачи!
Все эти
предположения родились из представлений о кротовых норах в метрике
Шварцшильда, ведь так их представляли Эйнштейн и Розен. И почти во всех
последующих исследованиях ученые тоже использовали метрику Шварцшильда.
Физик
Паскаль Койран из Высшей нормальной школы Лиона (Ecole Normale
Supérieure de Lyon) решил использовать другую метрику. А именно — уже
упомянутую выше метрику Эддингтона — Финкельштейна.
Его расчеты
показали, что с помощью метрики Эддингтона — Финкельштейна гораздо
проще отследить путь частицы через гипотетическую кротовую нору. В этой
метрике частица проходит горизонт событий, пролетает по туннелю и
вылетает с другой стороны за конечное количество времени. Метрика Э-Ф не
сбивается ни на каком участке этого пути.
Означает ли это, что мосты Эйнштейна — Розера стабильны? Не совсем.
ОТО
описывает лишь поведение гравитации, но не учитывает другие силы
природы. Белые дыры нестабильны по законам термодинамики, а разорваться
туннель должен из-за плотности энергии.
И все же вычисления
Койрана показывают, что кротовые норы не настолько катастрофичны, как мы
думали, и через них все же может проходить "стабильная тропинка”.
Стабильная хотя бы по законам ОТО.
Научная статья принята к
публикации в Journal of Modern Physics D. Сейчас она выложена в открытый
доступ на сайте препринтов arXiv (Infall time in the
Eddington-Finkelstein metric, with application to Einstein-Rosen
bridges).
Материалы публикуемые на "НАШЕЙ ПЛАНЕТЕ" это интернет обзор российских и зарубежных средств массовой информации по теме сайта. Все статьи и видео представлены для ознакомления, анализа и обсуждения.
Мнение администрации сайта и Ваше мнение, может частично или полностью не совпадать с мнениями авторов публикаций. Администрация не несет ответственности за достоверность и содержание материалов,которые добавляются пользователями в ленту новостей.
