Куда ведет черная дыра в космосе. Стивен хокинг выяснил, куда ведут черные дыры. Кандидаты в ЧД
Куда же ведут черные дыры? Например, в альтернативную реальность. На полном серьезе астрофизики с мировым именем предполагают, что эти, возможно, самые загадочные на сегодняшний день космические объекты, могут оказаться порталами, открывающими путь к изнанке нашей Вселенной.
Разного рода чудесные свойства черным дырам приписывались чуть ли не с первого дня, как стало известно об их существовании. Но в силу малоизученности, все гипотезы оставались не более чем фантазиями. Последние теоретические выкладки настолько авторитетны, что не считаться с ними уже нельзя.
Британский ученый Стивен Хокинг давно прослыл человеком, которому удалось узнать о черных дырах больше, чем кому бы то ни было на Земле. В его новой статье в одном из ведущих научных журналов, Хокинг с коллегами рассказывает о до сих пор неизвестных свойствах этих объектов. Которые, помимо всего прочего, позволяют сделать поистине революционное предположение: "Если черная дыра будет необходимого размера и будет вращаться, то, возможно, в ней окажется проход в другую Вселенную. Хокинг говорит об этом с присущим ему юмором: "Оказались в черной дыре? Не отчаивайтесь, ".
О каких же революционных свойствах идет речь? Здесь нужно сразу оговориться, что все заключения - это сложная теория. Попробуем заглянуть в мир черных дыр на грани допустимого упрощения, пока нас самих не затянуло в дебри астрофизики. Итак, раньше черные дыры были простыми и понятными. Традиционная модель гласит - у нее только два свойства: масса и скорость вращения. Как только объект попадает в дыру, о нем исчезает вся память. Остается лишь сама черная дыра. Больше ничего.
Ученые сравнили такую информацию с волосами. Так вот, у черных дыр этих волос не было. А без них, то есть без остатков информации, черные дыры с одинаковой массой и скоростью вращения будут совершенно одинаковыми. Такие две одинаковые лысины. Такая теория, мягко говоря, противоречила физическим законам нашей Вселенной, где ничто не исчезает бесследно. Сейчас научная мысль склоняется к тому, что все значительно запутаннее. Волосы есть. И как раз в них можно запутаться.
Если информация - это волосы, то Хокинг и его коллеги признали, что часть их все-таки пробивается из лысины черной дыры наружу. Происходит это в виде частиц, именуемых фотонами. Они присутствуют во Вселенной в огромном количестве, просто их энергия близка к нулю. Поэтому заметить их при помощи современных приборов практически невозможно. Хокинг и его коллеги предположили, что эти фотоны как раз и переносят информацию о свойствах материи, "съеденной" черной дырой. Их назвали "мягкими волосами" и, в теории, по ним можно отличать дыры между собой.
"И что же мы имеем? - говорит Сергей Богачев, ведущий научный сотрудник Физического института имени Лебедева РАН. — Хорошенькое дело, волосатые черные дыры, наверное, лучше чем лысые? Но если это портал, то куда? В какую именно альтернативную Вселенную может попасть человек, угодивший в черную дыру?" Оказывается, у современной науки есть множество вариантов ответа на данный вопрос. Но ни один из них не является окончательным. Одни догадки и предположения. Но и они потрясают воображение.
Так называемая теория фейерверка выдвигает смелый тезис о том, что "большой взрыв", породивший нашу Вселенную, был не один. Их было множество, как во время салюта. И каждый из них создал свою Вселенную. Согласно теории бран, все наше родное четырехмерное пространство поделено на участки условными стенами — бранами. Это как такие прокладки в пустоте. И каждая из них и есть Вселенная. Ну а когда браны сталкиваются между собой, как раз и происходит "большой взрыв".
Еще есть теория Эверетта. По ней все мы живем в мире вероятностей, и каждое нашей действие расщепляет пространство-время, создавая копию Вселенной. То есть, в одной действие было совершено, а в другой нет. Таким образом, и появляется бесконечное число Вселенных. "Испытать все эти теории на своей шкуре у нас, ныне живущих, шансов практически ноль. Черные дыры находятся слишком далеко от нас", — говорит астрофизик Сергей Замоздра.
Две ближайшие из числа, что называется, проверенных, расположились в созвездии Лебедя в 6-8 тысячах световых лет. Есть еще один вариант несколько поближе — маленькая черная дыра в созвездии "Единорога". Но ее существование подтверждается только теоретически. Возможно, это еще и не черная дыра, а другой космический объект.
Вообще даже сами проверенные черные дыры могут иметь разную природу и сильно отличаться по свойствам. Например, черные дыры звездных масс образуются как конечный этап жизни некоторых звезд. Масса такой черной дыры варьируется от двух с половиной до пяти с половиной масс нашего солнца. Еще есть сверхмассивные дыры-гиганты, они образуют ядра галактик. Но самые страшные явления, если так можно сказать в данном контексте, это первичные черные дыры. В настоящее время носят статус гипотезы. Предположительно, они образовались в момент начального расширения галактики.
Также есть теория о квантовых черных дырах — это микроскопические объекты, которые могут возникнуть в результате ядерных реакций. Для математического описания таких объектов необходима квантовая теория гравитации, которой пока не придумали. Ну и, глядя на все это разнообразие, поневоле задаешься вопросом: "Что произойдет, если подобный монстр вдруг появится вблизи нашей солнечной системы?" Задаются, кстати, этим вопросом и серьезные ученые. И вот что у них получается.
Результатом встречи с небольшой черной дырой будет сейсмическая волна. Столкновение приведет к относительно небольшому землетрясению магнитудой около 4 баллов. Если Земля окажется рядом с более крупной дырой, то наша планета будет постепенно вытягиваться. То есть, ближняя к космическому объекту сторона нашей планеты будет притягиваться сильнее, чем дальняя — и Земля вытянется, как спагетти.
Жители Земли вполне могут и не заметить, как все вокруг растягивается все больше и больше, пока не превратится в поток субатомных частиц. А вот если наша Земля приблизится к черной дыре с квазаром, то есть миллионы Солнц окружат нашу планету со всех сторон, планета просто сгорит за доли секунды. "Космическая тема всегда приковывала к себе внимание не только ученых, но и художников. Фантасты с особым интересом рассуждают на тему далеких галактик или инопланетного разума. Нередко предположения людей искусства, необремененные научным подходом, непостижимым образом попадают в самое яблочко. Возможно, и насчет черных дыр одна из таких невероятных теорий окажется правдой", — отмечает Сергей Замоздра.
Наиболее часто в научной фантастике черные дыры предстают в качестве жуткого, устрашающего объекта. Так в романе "Гиперион" американского писателя Дэна Симмонса это космическое явление оказывается у самого центра Земли и поглощает все живое. Но помимо тотальной аннигиляции черным дырам приписываются и другие чудесные свойства. Излюбленная тема — телепортация и целые путешествия в другие галактики.
У известного фантаста Станислава Лема черные дыры используются людьми для манипуляции временем. В последнем романе Лема "Фиаско" космонавты дожидаются членов звездной команды вблизи дыры для того, чтобы время для них текло быстрее. Свою коллекцию мифов о черных дырах дарит и кинематограф. Один из ярких примеров фильм режиссера Кристофера Нолана - "Интерстеллар". В одном из ключевых эпизодов один из главных героев, покидая космический корабль, падает в черную дыру, а затем выбирается из нее.
Бесспорно, одна часть кинокартины основана на научных предположениях, другая - чистая фантастика. Пока фантастика. Кстати, тот же Хокинг также не склонен ограничивать условностями полет своей фантазии, а в его случае, еще и научной мысли. Ему же, например, принадлежит и идея практического применения черных дыр. По его расчетам, микроскопическая дыра массой с небольшую гору вырабатывает излучение мощностью около десяти миллионов мегаватт. Этого должно хватить на питание всех электроприборов Земли. Единственным местом для размещения такой мобильной электростанции может быть только земная орбита. Правда, если дыра сместится непосредственно к самой планете, электричество уже не понадобится, по крайней мере, в этой вселенной — дыра может просто поглотить Землю. Но понятно, что пока до этого еще очень далеко. И предел мечтаний хотя бы получить изображение черной дыры. Пока и это нам не под силу. Но, правда, физики из Массачусетского технологического института придумали, как сделать такой снимок.
Ученые планируют собрать данные с радиотелескопов, расположенных по всей планете, и "склеить" их в единое изображение. Штука в том, что с помощью обычных телескопов посмотреть на черную дыру невозможно. Даже ближайшая дыра так мала, что рассмотреть ее это, примерно, как увидеть грейпфрут на Луне. Для изучения таких объектов понадобится телескоп размером с Землю.
Общими силами, возможно, получится решить эту задачку. Пока свое согласие на участие в проекте дали шесть обсерваторий. Наблюдения начнутся весной 2017 года. Тогда же, возможно, мы получим новую порцию революционной информации об этих таинственных явлениях. Пока же в нашем представлении о загадочных черных дырах еще полным-полно белых пятен.
Представлю свой взгляд дилетанта, который исключительно популярно начитан по теме (Специалист наверняка найдет в моих рассуждениях чудовищные ошибки, характерные для диванного аналитега, поэтому прошу не судить строго. Также не буду рассматривать модные теории планковских звезд и модификации на основе квантовой механики, которая пока не стыкуется с теорией относительности. Поэтому далее - вариант только на основе теории относительности)."Тоннель в черной дыре", который ведет в другие точки нашей Вселенной или в другую Вселенную - это идеализированный чисто геометрический сценарий, вытекающий из уравнений общей теории относительности, но к реальной черной дыре вряд ли имеющий отношение. Когда вы падаете в черную дыру, вы пересекаете горизонт событий - границу черной дыры. Если черная дыра очень большая, сверхмассивная, массой от 100 млн. масс Солнца, то приливные силы на ее горизонте будут очень малы, вас не разорвет и не вытянет в макаронину. Вы падаете со скоростью света, вы не можете повернуть назад, любые попытки сманеврировать, или двигаться "влево"-"вправо", или замедлить падение только "ускоряет" ("на самом деле" вы падаете с той же скоростью) ваш путь к сингулярности -центру черной дыры (по собственным часам, т.к. в каждом последущем внутреннем слое черной дыры время течет медленнее по отношению к предыдущему). Таким образом, движение внутри черной дыры - это движение из прошлого в будущее, а не движение в пространстве. (Вот почему горизонт событий - точка невозврата. Не потому что у вас ракетные двигатели слабые, а потому что нельзя путешествовать в прошлое.) НО! Если черная дыра вращается (а они все вращаются), то вокруг ее центра есть еще один горизонт событий, т.н. внутренний горизонт черной дыры. И вот там пространство и время опять меняются местами и становится возможным движение как к центру, так и от него, по орбитам и т.д. Теоретически там находится кольцеобразная сингулярность, бесконечно тонкое и плотное кольцо, в котором состредоточена вся масса черной дыры, и вот если пролететь сквозь это кольцо в "отрицательное пространство", а это "отрицательное пространство" представить в виде окна в другую Вселенную... А практически область внутреннего горизонта представляет собой хаос чудовищной плотности энергии, сформированный из всего, что падает в черную дыру, и который еще безумно сталкивается и ускоряется и от этого еще больше ускоряется и уплотняется... и сам превращается в сингулярность. То есть при столкновении с внутренним горизонтом черной дыры вы моментально исчезаете, а любые тоннели схлопываются. Но и это еще не всё. На пути к внутреннему горизонту вас подстерегает еще одна неприятность. Вспомним, что чем глубже в черную дыру, тем медленнее время. Это значит, что внутри черной дыры накапливается два слоя материи, сформированные из всего того, что упало ДО вас, и того, что упало ПОСЛЕ. Т.н. падающая и вылетающая сингулярности. К внутреннему горизонту всё падает с одинаковой скоростью (скоростью света), но с учетом катастрофического относительного замедления времени вы врезаетесь во всё, что упало в черную дыру до вашего в ней появления, а "сверху" на вас очень быстро сваливается всё, что будет падать в черную дыру на протяжении миллиардов лет ее истории. Вы моментально исчезаете. Таким образом, путешествия сквозь черные дыры абсолютно невозможны (по современным теориям). Это самое страшное место во Вселенной, где законы природы доведены до экстремального непреодолимого максимума.
3 Январь 2014 22:28
Как часть космической матрешки, наша вселенная может находиться внутри черной дыры, которая сама по себе является частью большой вселенной. Все черные дыры, обнаруженные в нашей Вселенной — от микроскопических до сверхмассивных — могут быть дверными проемами в альтернативные реальности.
Одна из последних «галлюциногенных» теорий гласит, что черная дыра является туннелем между вселенными — нечто вроде червоточины. Черная дыра не коллапсирует в одну точку, как предполагалось, а переходит в «белую дыру» на другом конце черной дыры.
Куда ведут черные дыры?В статье, опубликованной в журнале Physics Letters B, физик из Университета Индианы Никодем Поплавский представил новую математическую модель спиралевидного движения материи, падающей в черную дыру. Его уравнения показывают, что такие червоточины являются жизнеспособными альтернативами сингулярностям пространства-времени, которые, как предполагал Альберт Эйнштейн, находятся в центре черных дыр.
Согласно уравнениям общей теории относительности Эйнштейна, сингулярности создаются, когда материя в регионе становится слишком плотной, как в сверхплотном сердце черной дыры.
Теория Эйнштейна предполагает, что сингулярности не занимают пространства, бесконечно плотные и бесконечно горячие — что, в принципе, поддерживается многочисленными косвенными доказательствами, но до сих пор остается трудно понятной для многих ученых.
Если Поплавский прав, может и понимать не придется.
В соответствии с новыми уравнениями, материя, которую поглощает и, видимо, уничтожает черная дыра, становится строительным материалом для галактик, звезд и планет в другой реальности.
Могут ли червоточины решить загадку Большого Взрыва?
Поплавский говорит, что понимание черных дыр как червоточин может объяснить определенные загадки в современной космологии. К примеру, теория большого взрыва утверждает, что вселенная началась с сингулярности. Но ученых не устраивает объяснение того, как такая сингулярность могла образоваться первоначально. Если наша вселенная родилась из белой дыры, а не из сингулярности, «это решает проблему сингулярностей черных дыр и сингулярности большого взрыва».
Червоточины также могут объяснять гамма-всплески, вторые по силе взрывы во вселенной после Большого Взрыва. Гамма-всплески возникают на периферии известной вселенной. Их связывают со сверхновыми, или смертью звезд, в далеких галактиках, но их точные источники являются загадкой. Поплавский предполагает, что всплески могут быть выбросами вещества из альтернативных вселенных. Материя проникает в нашу вселенную через сверхмассивные черные дыры — червоточины — в сердцах галактик, хотя и непонятно, как это возможно.
«Идея сумасшедшая, но кто знает?», — говорит ученый.
Есть по меньшей мере один способ проверить теорию Поплавского. Некоторые из черных дыр в нашей вселенной вращаются, и если наша вселенная родилась внутри такой же вращающейся черной дыры, значит, она должна унаследовать вращение родительского объекта. Если будущие эксперименты покажут, что наша вселенная вращается в предполагаемом направлении, это может быть косвенным доказательством теории червоточин.
Могут ли червоточины производить «экзотическую материю»?
Теория червоточин может также объяснить, почему некоторые особенности нашей вселенной отклоняются от того, что предсказывает теория, согласно физикам. Основываясь на Стандартной модели физики, после Большого Взрыва кривизна Вселенной должна увеличиваться со временем, поэтому спустя 13,7 миллиарда лет, то есть сегодня, мы должны сидеть на поверхности замкнутой сферической Вселенной.
Однако наблюдения показывают, что Вселенная плоская во всех направлениях. Кроме того, данные света от юной Вселенной показывают, что температура после большого взрыва была примерно одинакова везде. Это означает, что самые дальние объекты, которые мы видим на противоположном конце вселенной, были достаточно близки друг к другу и находились в равновесии, как молекулы газа в герметичной камере.
И опять же, наблюдения не соответствуют предсказаниям, поскольку противоположные объекты в известной вселенной настолько далеки друг от друга, что время, которое понадобится на путешествие между ними на скорости света, превышает возраст вселенной.
Чтобы объяснить расхождения, астрономы разработали инфляционную теорию.
Инфляция говорит о том, что вскоре после того как была создана Вселенная, она наблюдала быстрый рывок роста, в течение которого само пространство расширялось со скоростью, превышающей световую. Вселенная растянулась от размеров атома до астрономических пропорций за долю секунды.
Вселенная потому кажется плоской, поскольку мы находимся на сфере, которая чрезвычайно большая с нашей точки зрения; так и Земля кажется плоской для того, кто стоит в поле.
Инфляция также объясняет, как объекты, которые находятся далеко друг от друга, когда-то могли находиться достаточно близко, чтобы взаимодействовать. Но если даже предположить, что инфляция реальна, астрономы изо всех сил пытаются объяснить, чем она была вызвана. И здесь-то на выручку приходит новая теория червоточин.
Согласно Поплавскому, некоторые инфляционные теории говорят, что событие было вызвано «экзотической материей», теоретической субстанцией, которая отличается от нормальной материи отчасти потому, что отталкивается, а не притягивается под действием силы гравитации. На основе этих уравнений Поплавский пришел к выводу, что такая экзотическая материя могла возникнуть, когда некоторые из первых массивных звезд коллапсировали и превратились в червоточины.
«Возможно, имело место некоторое взаимодействие экзотической материи, которая образовала червоточины, и экзотической материи, которая вызвала инфляцию», — говорит он.
Уравнения червоточин — «хорошее решение»
Новая модель не стала первой, предположившей, что другие вселенные существуют внутри черных дыр. Дэмиен Иссон, физик-теоретик из Аризонского университета, ранее уже предполагал такое.
«Что нового? То, что решение червоточин в ОТО является переходом от внешней части черной дыры к внутренности новой вселенной», — говорит Иссон, не принимавший участия в исследовании Поплавского. — «Мы просто предполагали, что такое решение могло быть, но Поплавский его нашел».
Тем не менее, идея кажется Иссону очень спорной.
«Возможно ли это? Да. Вероятен ли такой сценарий? Даже не знаю. Но это однозначно интересно».
Будущая работа в сфере квантовой гравитации — исследовании гравитации на субатомном уровне — уточнит уравнения и потенциально подтвердит или опровергнет теорию Поплавского.
В теории червоточин нет ничего удивительного
В целом, теория червоточин интересная, но не прорывная, не проливает свет на происхождение вселенной, считает Андреас Альбрехт, физик из Калифорнийского университета в Дэвисе, который также не принимал участия в исследовании.
Утверждая то, что наша вселенная была создана из куска материи от родительской вселенной, теория просто сдвигает событие возникновения всего сущего в альтернативную реальность. Другими словами, она не объясняет, как возникла родительская вселенная или почему наша обладает именно такими свойствами — более того, свойства должны наследоваться, а значит родительская вселенная будет такой же.
«Есть несколько актуальных проблем, которые мы пытаемся решить, и непонятно, к чему все это приведет», — говорит он, отмечая исследование Поплавского.
Тем не менее, Альбрехт не находит идею червоточин, связывающих вселенные, «страньше», чем идею сингулярностей в черных дырах, и он не собирается отказываться от новой теории только потому, что она выглядит слегка двинутой.
«Все, чем занимаются люди в этой сфере, довольно странно», — говорит он. — «Вы не имеете права утверждать, что победит менее странная идея, потому что этого не произойдет, ни при каких обстоятельствах».
Как часть космической матрешки, наша вселенная может находиться внутри черной дыры, которая сама по себе является частью большой вселенной. Все черные дыры, обнаруженные в нашей Вселенной - от микроскопических до сверхмассивных - могут быть дверными проемами в альтернативные реальности.
Одна из последних «галлюциногенных» теорий гласит, что черная дыра является туннелем между вселенными - нечто вроде червоточины. Черная дыра не коллапсирует в одну точку, как предполагалось, а переходит в «белую дыру» на другом конце черной дыры.
В статье, опубликованной в журнале Physics Letters B, физик из Университета Индианы Никодем Поплавский представил новую математическую модель спиралевидного движения материи, падающей в черную дыру. Его уравнения показывают, что такие червоточины являются жизнеспособными альтернативами сингулярностям пространства-времени, которые, как предполагал Альберт Эйнштейн, находятся в центре черных дыр.
Согласно уравнениям общей теории относительности Эйнштейна, сингулярности создаются, когда материя в регионе становится слишком плотной, как в сверхплотном сердце черной дыры.
Теория Эйнштейна предполагает, что сингулярности не занимают пространства, бесконечно плотные и бесконечно горячие - что, в принципе, поддерживается многочисленными косвенными доказательствами, но до сих пор остается трудно понятной для многих ученых.
Если Поплавский прав, может и понимать не придется.
В соответствии с новыми уравнениями, материя, которую поглощает и, видимо, уничтожает черная дыра, становится строительным материалом для галактик, звезд и планет в другой реальности.
Могут ли червоточины решить загадку Большого Взрыва?
Поплавский говорит, что понимание черных дыр как червоточин может объяснить определенные загадки в современной космологии. К примеру, теория большого взрыва утверждает, что вселенная началась с сингулярности. Но ученых не устраивает объяснение того, как такая сингулярность могла образоваться первоначально. Если наша вселенная родилась из белой дыры, а не из сингулярности, «это решает проблему сингулярностей черных дыр и сингулярности большого взрыва».
Червоточины также могут объяснять гамма-всплески, вторые по силе взрывы во вселенной после Большого Взрыва. Гамма-всплески возникают на периферии известной вселенной. Их связывают со сверхновыми, или смертью звезд, в далеких галактиках, но их точные источники являются загадкой. Поплавский предполагает, что всплески могут быть выбросами вещества из альтернативных вселенных. Материя проникает в нашу вселенную через сверхмассивные черные дыры - червоточины - в сердцах галактик, хотя и непонятно, как это возможно.
«Идея сумасшедшая, но кто знает?», - говорит ученый.
Есть по меньшей мере один способ проверить теорию Поплавского. Некоторые из черных дыр в нашей вселенной вращаются, и если наша вселенная родилась внутри такой же вращающейся черной дыры, значит, она должна унаследовать вращение родительского объекта. Если будущие эксперименты покажут, что наша вселенная вращается в предполагаемом направлении, это может быть косвенным доказательством теории червоточин.
Могут ли червоточины производить «экзотическую материю»?
Теория червоточин может также объяснить, почему некоторые особенности нашей вселенной отклоняются от того, что предсказывает теория, согласно физикам. Основываясь на Стандартной модели физики, после Большого Взрыва кривизна Вселенной должна увеличиваться со временем, поэтому спустя 13,7 миллиарда лет, то есть сегодня, мы должны сидеть на поверхности замкнутой сферической Вселенной.
Однако наблюдения показывают, что Вселенная плоская во всех направлениях. Кроме того, данные света от юной Вселенной показывают, что температура после большого взрыва была примерно одинакова везде. Это означает, что самые дальние объекты, которые мы видим на противоположном конце вселенной, были достаточно близки друг к другу и находились в равновесии, как молекулы газа в герметичной камере.
И опять же, наблюдения не соответствуют предсказаниям, поскольку противоположные объекты в известной вселенной настолько далеки друг от друга, что время, которое понадобится на путешествие между ними на скорости света, превышает возраст вселенной.
Чтобы объяснить расхождения, астрономы разработали инфляционную теорию.
Инфляция говорит о том, что вскоре после того как была создана Вселенная, она наблюдала быстрый рывок роста, в течение которого само пространство расширялось со скоростью, превышающей световую. Вселенная растянулась от размеров атома до астрономических пропорций за долю секунды.
Вселенная потому кажется плоской, поскольку мы находимся на сфере, которая чрезвычайно большая с нашей точки зрения; так и Земля кажется плоской для того, кто стоит в поле.
Инфляция также объясняет, как объекты, которые находятся далеко друг от друга, когда-то могли находиться достаточно близко, чтобы взаимодействовать. Но если даже предположить, что инфляция реальна, астрономы изо всех сил пытаются объяснить, чем она была вызвана. И здесь-то на выручку приходит новая теория червоточин.
Согласно Поплавскому, некоторые инфляционные теории говорят, что событие было вызвано «экзотической материей», теоретической субстанцией, которая отличается от нормальной материи отчасти потому, что отталкивается, а не притягивается под действием силы гравитации. На основе этих уравнений Поплавский пришел к выводу, что такая экзотическая материя могла возникнуть, когда некоторые из первых массивных звезд коллапсировали и превратились в червоточины.
«Возможно, имело место некоторое взаимодействие экзотической материи, которая образовала червоточины, и экзотической материи, которая вызвала инфляцию», - говорит он.
Уравнения червоточин - «хорошее решение»
Новая модель не стала первой, предположившей, что другие вселенные существуют внутри черных дыр. Дэмиен Иссон, физик-теоретик из Аризонского университета, ранее уже предполагал такое.
«Что нового? То, что решение червоточин в ОТО является переходом от внешней части черной дыры к внутренности новой вселенной», - говорит Иссон, не принимавший участия в исследовании Поплавского. - «Мы просто предполагали, что такое решение могло быть, но Поплавский его нашел».
Тем не менее, идея кажется Иссону очень спорной.
«Возможно ли это? Да. Вероятен ли такой сценарий? Даже не знаю. Но это однозначно интересно».
Будущая работа в сфере квантовой гравитации - исследовании гравитации на субатомном уровне - уточнит уравнения и потенциально подтвердит или опровергнет теорию Поплавского.
В теории червоточин нет ничего удивительного
В целом, теория червоточин интересная, но не прорывная, не проливает свет на происхождение вселенной, считает Андреас Альбрехт, физик из Калифорнийского университета в Дэвисе, который также не принимал участия в исследовании.
Утверждая то, что наша вселенная была создана из куска материи от родительской вселенной, теория просто сдвигает событие возникновения всего сущего в альтернативную реальность. Другими словами, она не объясняет, как возникла родительская вселенная или почему наша обладает именно такими свойствами - более того, свойства должны наследоваться, а значит родительская вселенная будет такой же.
«Есть несколько актуальных проблем, которые мы пытаемся решить, и непонятно, к чему все это приведет», - говорит он, отмечая исследование Поплавского.
Тем не менее, Альбрехт не находит идею червоточин, связывающих вселенные, «страньше», чем идею сингулярностей в черных дырах, и он не собирается отказываться от новой теории только потому, что она выглядит слегка двинутой.
«Все, чем занимаются люди в этой сфере, довольно странно», - говорит он. - «Вы не имеете права утверждать, что победит менее странная идея, потому что этого не произойдет, ни при каких обстоятельствах».
Как часть космической матрешки, наша вселенная может находиться внутри черной дыры, которая сама по себе является частью большой вселенной. Все черные дыры, обнаруженные в нашей Вселенной - от микроскопических до сверхмассивных - могут быть дверными проемами в альтернативные реальности.
Одна из последних «галлюциногенных» теорий гласит, что черная дыра является туннелем между вселенными - нечто вроде червоточины. Черная дыра не коллапсирует в одну точку, как предполагалось, а переходит в «белую дыру» на другом конце черной дыры.
В статье, опубликованной в журнале Physics Letters B, физик из Университета Индианы Никодем Поплавский представил новую математическую модель спиралевидного движения материи, падающей в черную дыру. Его уравнения показывают, что такие червоточины являются жизнеспособными альтернативами сингулярностям пространства-времени, которые, как предполагал Альберт Эйнштейн, находятся в центре черных дыр.
Согласно уравнениям общей теории относительности Эйнштейна, сингулярности создаются, когда материя в регионе становится слишком плотной, как в сверхплотном сердце черной дыры.
Теория Эйнштейна предполагает, что сингулярности не занимают пространства, бесконечно плотные и бесконечно горячие - что, в принципе, поддерживается многочисленными косвенными доказательствами, но до сих пор остается трудно понятной для многих ученых.
Если Поплавский прав, может и понимать не придется.
В соответствии с новыми уравнениями, материя, которую поглощает и, видимо, уничтожает черная дыра, становится строительным материалом для галактик, звезд и планет в другой реальности.
Могут ли червоточины решить загадку Большого Взрыва?
Поплавский говорит, что понимание черных дыр как червоточин может объяснить определенные загадки в современной космологии. К примеру, теория большого взрыва утверждает, что вселенная началась с сингулярности. Но ученых не устраивает объяснение того, как такая сингулярность могла образоваться первоначально. Если наша вселенная родилась из белой дыры, а не из сингулярности, «это решает проблему сингулярностей черных дыр и сингулярности большого взрыва».
Червоточины также могут объяснять гамма-всплески, вторые по силе взрывы во вселенной после Большого Взрыва. Гамма-всплески возникают на периферии известной вселенной. Их связывают со сверхновыми, или смертью звезд, в далеких галактиках, но их точные источники являются загадкой. Поплавский предполагает, что всплески могут быть выбросами вещества из альтернативных вселенных. Материя проникает в нашу вселенную через сверхмассивные черные дыры - червоточины - в сердцах галактик, хотя и непонятно, как это возможно.
«Идея сумасшедшая, но кто знает?», - говорит ученый.
Есть по меньшей мере один способ проверить теорию Поплавского. Некоторые из черных дыр в нашей вселенной вращаются, и если наша вселенная родилась внутри такой же вращающейся черной дыры, значит, она должна унаследовать вращение родительского объекта. Если будущие эксперименты покажут, что наша вселенная вращается в предполагаемом направлении, это может быть косвенным доказательством теории червоточин.
Могут ли червоточины производить «экзотическую материю»?
Теория червоточин может также объяснить, почему некоторые особенности нашей вселенной отклоняются от того, что предсказывает теория, согласно физикам. Основываясь на Стандартной модели физики, после Большого Взрыва кривизна Вселенной должна увеличиваться со временем, поэтому спустя 13,7 миллиарда лет, то есть сегодня, мы должны сидеть на поверхности замкнутой сферической Вселенной.
Однако наблюдения показывают, что Вселенная плоская во всех направлениях. Кроме того, данные света от юной Вселенной показывают, что температура после большого взрыва была примерно одинакова везде. Это означает, что самые дальние объекты, которые мы видим на противоположном конце вселенной, были достаточно близки друг к другу и находились в равновесии, как молекулы газа в герметичной камере.
И опять же, наблюдения не соответствуют предсказаниям, поскольку противоположные объекты в известной вселенной настолько далеки друг от друга, что время, которое понадобится на путешествие между ними на скорости света, превышает возраст вселенной.
Чтобы объяснить расхождения, астрономы разработали инфляционную теорию.
Инфляция говорит о том, что вскоре после того как была создана Вселенная, она наблюдала быстрый рывок роста, в течение которого само пространство расширялось со скоростью, превышающей световую. Вселенная растянулась от размеров атома до астрономических пропорций за долю секунды.
Вселенная потому кажется плоской, поскольку мы находимся на сфере, которая чрезвычайно большая с нашей точки зрения; так и Земля кажется плоской для того, кто стоит в поле.
Инфляция также объясняет, как объекты, которые находятся далеко друг от друга, когда-то могли находиться достаточно близко, чтобы взаимодействовать. Но если даже предположить, что инфляция реальна, астрономы изо всех сил пытаются объяснить, чем она была вызвана. И здесь-то на выручку приходит новая теория червоточин.
Согласно Поплавскому, некоторые инфляционные теории говорят, что событие было вызвано «экзотической материей», теоретической субстанцией, которая отличается от нормальной материи отчасти потому, что отталкивается, а не притягивается под действием силы гравитации. На основе этих уравнений Поплавский пришел к выводу, что такая экзотическая материя могла возникнуть, когда некоторые из первых массивных звезд коллапсировали и превратились в червоточины.
«Возможно, имело место некоторое взаимодействие экзотической материи, которая образовала червоточины, и экзотической материи, которая вызвала инфляцию», - говорит он.
Уравнения червоточин - «хорошее решение»
Новая модель не стала первой, предположившей, что другие вселенные существуют внутри черных дыр. Дэмиен Иссон, физик-теоретик из Аризонского университета, ранее уже предполагал такое.
«Что нового? То, что решение червоточин в ОТО является переходом от внешней части черной дыры к внутренности новой вселенной», - говорит Иссон, не принимавший участия в исследовании Поплавского. - «Мы просто предполагали, что такое решение могло быть, но Поплавский его нашел».
Тем не менее, идея кажется Иссону очень спорной.
«Возможно ли это? Да. Вероятен ли такой сценарий? Даже не знаю. Но это однозначно интересно».
Будущая работа в сфере квантовой гравитации - исследовании гравитации на субатомном уровне - уточнит уравнения и потенциально подтвердит или опровергнет теорию Поплавского.
В теории червоточин нет ничего удивительного
В целом, теория червоточин интересная, но не прорывная, не проливает свет на происхождение вселенной, считает Андреас Альбрехт, физик из Калифорнийского университета в Дэвисе, который также не принимал участия в исследовании.
Утверждая то, что наша вселенная была создана из куска материи от родительской вселенной, теория просто сдвигает событие возникновения всего сущего в альтернативную реальность. Другими словами, она не объясняет, как возникла родительская вселенная или почему наша обладает именно такими свойствами - более того, свойства должны наследоваться, а значит родительская вселенная будет такой же.
«Есть несколько актуальных проблем, которые мы пытаемся решить, и непонятно, к чему все это приведет», - говорит он, отмечая исследование Поплавского.
Тем не менее, Альбрехт не находит идею червоточин, связывающих вселенные, «страньше», чем идею сингулярностей в черных дырах, и он не собирается отказываться от новой теории только потому, что она выглядит слегка двинутой.
«Все, чем занимаются люди в этой сфере, довольно странно», - говорит он. - «Вы не имеете права утверждать, что победит менее странная идея, потому что этого не произойдет, ни при каких обстоятельствах».
