Микроскопические червоточины теоретически возможны

Червоточины играют ключевую роль во многих научно-фантастических фильмах - часто в качестве кратчайшего пути между двумя удаленными точками в космосе. Однако в физике эти туннели в пространстве-времени оставались чисто гипотетическими. Сейчас ученые представили новую теоретическую модель, благодаря которой микроскопические червоточины кажутся менее надуманными, чем в предыдущих теориях.

Об этом рассказывает издание Phys.org. Свою работу международная команда ученых под руководством доктора Хосе Луиса Блазкеса-Сальседо из Университета Ольденбурга представила в научном журнале Physical Review Letters.

Червоточины, как и черные дыры, появляются в уравнениях общей теории относительности Альберта Эйнштейна, опубликованной в 1916 году. Важным постулатом теории Эйнштейна является то, что Вселенная имеет четыре измерения -- три пространственных измерения и время как четвертое измерение. Вместе они образуют то, что известно как пространство-время, и пространство-время может растягиваться и выгибаться массивными предметами, такими как звезды, подобно тому, как резиновый лист искривляется металлическим шариком, оседающим в нем.

Кривизна пространства-времени определяет способ движения таких объектов, как космические корабли и планеты, а также свет, движущийся внутри него. "Теоретически, пространство-время также может быть согнуто и изогнуто без массивных объектов", - говорит Блазкес-Сальседо, который перевелся в Мадридский университет Комплутенсе в Испании. В этом сценарии червоточина представляла бы собой чрезвычайно изогнутый регион в пространстве-времени, напоминающий две взаимосвязанные воронки и соединяющий две удаленные точки космоса, как тоннель. "С математической точки зрения такой короткий путь был бы возможен, но никто никогда не наблюдал настоящей червоточины", - объясняет физик.

Более того, такая червоточина была бы нестабильной. Если, например, космический корабль влетел в одну из них, он бы мгновенно коллапсировал в черную дыру -- объект, в котором материя исчезает, чтобы никогда нельзя было его увидеть. Связь, которую она обеспечивала с другими местами во Вселенной, была бы прервана. Предыдущие модели позволяют предположить, что единственный способ удерживать червоточину открытой -- это экзотическая форма материи, которая имеет отрицательную массу, или другими словами, весит меньше, чем ничего, и которая существует только в теории. Однако Блазкес-Сальседо и его коллеги, доктор Кристиан Нолл из Университета Ольденбурга и Евгений Раду из Университета Авейру в Португалии демонстрируют в своей модели, что червоточины также могут быть проходными без такой материи.

Исследователи выбрали сравнительно простой "полуклассический" подход. Они объединили элементы теории относительности с элементами квантовой теории и классической теории электродинамики. В своей модели они рассматривают определенные элементарные частицы, такие как электроны и их электрический заряд, как материю, которая должна пройти сквозь червоточину. В качестве математического описания они выбрали уравнения Дирака, формулу, которая описывает функцию вероятной плотности частицы в соответствии с квантовой теорией и относительностю как так называемое поле Дирака.

Как сообщают физики в своем исследовании, само включение поля Дирака в их модель позволяет существовать червоточине, через которую способна проходить материя, при условии, что соотношение между электрическим зарядом и массой червоточины превышает определенный предел. В дополнение к материи, сигналы -- например, электромагнитные волны -- также могут пересекать крошечные туннели в пространстве-времени. Микроскопические червоточины, постулированные командой, вероятно, не будут пригодными для межзвездных путешествий. Более того, модель придется дополнительно усовершенствовать, чтобы выяснить, могут ли существовать такие необычные структуры на самом деле. "Мы считаем, что червоточины также могут существовать в целостной модели", - говорит Блазкес-Сальседо.

! Читайте еще интересные новости о космосе на сайте или следите за ними на Facebook.