Interstellar epik ruang angkasa (sebuah filem fiksyen ilmiah yang dikeluarkan pada bulan Oktober 2014) mengisahkan kisah angkasawan yang, dalam mencari pilihan untuk menyelamatkan manusia, menemui "jalan hidup" yang dilambangkan oleh terowong misteri.
Petikan ini dengan cara yang tidak dapat dijelaskan muncul di dekat Saturnus dan dalam ruang-waktu membawa seseorang ke galaksi yang jauh, sehingga memberikan kesempatan untuk mencari planet yang dihuni oleh makhluk hidup. Planet yang boleh menjadi Rumah kedua bagi orang.
Hipotesis kewujudan terowong sinematik, yang disebut oleh saintis "lubang cacing" atau "lubang cacing", didahului oleh teori fizikal sebenar, yang dikemukakan oleh salah seorang ahli astrofizik pertama dan bekas profesor di California Institute of Technology Kip Thorne.
Kip Thorne juga membantu ahli astronomi, astrofisikawan, mempopulerkan sains dan salah seorang yang memulakan projek untuk mencari kecerdasan luar angkasa - Carl Sagan - untuk membuat model lubang cacing untuk novelnya Contact. Kepujukan visual dalam filem untuk saintis angkasa begitu jelas sehingga astrofisikawan mengakui bahawa mereka mungkin merupakan gambaran yang paling tepat mengenai lubang cacing dan lubang hitam di pawagam dunia.
Hanya ada satu perincian "kecil" dalam filem ini yang menghantui penonton yang penuh perhatian: terbang di ruang ekspres seperti ini, tentu saja, hebat, tetapi adakah juruterbang dapat menyimpan pohon ek selama pergerakan antarbintang ini?
Pencipta blockbuster ruang memilih untuk tidak menyebutkan bahawa teori asal lubang cacing milik ahli teori astrofizik terkemuka lain - ia dimulakan oleh Albert Einstein, bersama dengan pembantunya Nathan Rosen. Para saintis ini cuba menyelesaikan persamaan Einstein untuk relativiti umum sehingga hasilnya adalah model matematik dari seluruh alam semesta, bersama dengan daya graviti dan zarah unsur yang membentuk jirim. Dalam proses semua ini, usaha dibuat untuk membayangkan ruang sebagai dua satah geometri yang saling bersambung dengan "jambatan".
Secara selari, tetapi bebas dari Einstein, pekerjaan serupa dilakukan oleh ahli fizik lain - Ludwig Flamm, yang pada tahun 1916, juga ketika menyelesaikan persamaan Einstein, membuat penemuannya mengenai "jambatan" tersebut.
Video promosi:
Ketiga-tiga "Mostostroevites" mengalami kekecewaan secara umum, kerana "teori segala sesuatu yang ada" ternyata tidak dapat dilaksanakan: "jambatan" dalam teori itu sama sekali tidak berfungsi sama seperti zarah unsur sebenar.
Walaupun demikian, pada tahun 1935, Einstein dan Rosen menerbitkan sebuah karya di mana mereka mengemukakan teori terowong mereka sendiri dalam kontinum ruang-waktu. Karya ini, seperti yang dikandung oleh penulis, jelas seharusnya mendorong generasi saintis lain untuk merenungkan kemungkinan menerapkan teori tersebut.
Lubang cacing Wheeler
Pada satu masa, ahli fizik dari Princeton University John Wheeler memperkenalkan peredaran kata sebutan "lubang cacing", yang digunakan dalam beberapa tahun untuk mengkaji pembinaan model "jambatan" menurut teori Einstein-Rosen. Wheeler melihat: "jambatan" ini menyakitkan menyerupai gerakan yang dicengkam oleh cacing dalam buah. Bayangkan seekor semut merangkak dari satu sisi pir ke yang lain - ia dapat merangkak ke seluruh permukaan melengkung, atau, dengan memendekkan jalan, menyeberangi buah melalui terowong lubang cacing.
Dan jika kita membayangkan bahawa kontinum ruang-dimensi tiga dimensi kita adalah kulit pir, yang seperti permukaan melengkung merangkumi "jisim" dengan dimensi yang jauh lebih besar? Mungkin "jambatan" Einstein-Rosen adalah terowong yang menembusi "jisim" ini, ia membolehkan juruterbang kapal angkasa mengurangkan jarak di antara dua titik. Mungkin, dalam kes ini kita bercakap mengenai penyelesaian matematik sebenar teori relativiti umum.
Menurut Wheeler, mulut "jambatan" Einstein-Rosen sangat mengingatkan pada apa yang disebut lubang hitam Schwarzschild - perkara sederhana dengan bentuk sfera dan ketumpatan tinggi sehingga daya gravitasi tidak dapat diatasi walaupun oleh cahaya. Ahli astronomi mempunyai kepercayaan yang kuat terhadap kewujudan "lubang hitam". Mereka percaya bahawa formasi ini dilahirkan ketika bintang-bintang yang sangat besar "runtuh" atau mati.
Sejauh mana asasnya adalah hipotesis bahawa "lubang hitam" sama dengan "lubang cacing" atau terowong yang membolehkan perjalanan angkasa jarak jauh? Mungkin dari sudut matematik, pernyataan ini benar. Tetapi hanya dalam teori: tidak akan ada yang selamat dalam ekspedisi tersebut.
Model Schwarzschild mewakili tengah gelap "lubang hitam" sebagai titik tunggal atau bola pegun neutral tengah dengan ketumpatan tak terhingga. Pengiraan Wheeler menunjukkan akibat dari apa yang berlaku sekiranya terbentuknya "lubang cacing" seperti itu ketika dua titik tunggal ("lubang hitam" Schwarzschild di dua bahagian yang jauh dari Alam Semesta berkumpul dalam "jisim" dan membuat terowong di antara mereka.
Penyelidik mendapati: "lubang cacing" seperti ini mempunyai sifat tidak stabil: terowong pertama terbentuk, dan kemudian runtuh, selepas itu hanya dua titik tunggal ("lubang hitam") yang tersisa lagi. Prosedur untuk penampilan dan penutupan terowong sangat cepat sehingga bahkan sinar cahaya tidak dapat menembusinya, apalagi seorang angkasawan yang berusaha melintas - ia akan ditelan oleh "lubang hitam". Bukan jenaka - kita bercakap mengenai kematian segera, kerana daya graviti gila kuasa akan merobek seseorang.
"Lubang hitam" dan "bintik putih"
Thorne secara serentak dengan filem ini mengeluarkan buku "The Scientific Foundations of the Film" Interstellar ". Dalam karya ini dia menegaskan:" Mana-mana badan - hidup atau mati - pada masa ini terowong runtuh akan hancur dan terkoyak!"
Sebagai contoh, varian alternatif - "lubang hitam" berputar Kerr - penyelidik "bintik putih" dalam perjalanan antarplanet telah menemui jalan penyelesaian yang berbeza untuk teori relativiti umum. Keunikan di dalam "lubang hitam" Kerr mempunyai bentuk yang berbeza, tidak berbentuk bulat, tetapi berbentuk annular.
Model tertentu boleh memberi peluang kepada seseorang untuk bertahan dalam penerbangan antara bintang, tetapi hanya jika kapal melewati lubang ini secara eksklusif melalui pusat gelanggang. Sesuatu seperti bola keranjang ruang angkasa, hanya kos memukul di sini bukan mata tambahan: kewujudan kapal angkasa bersama dengan anak buahnya dipertaruhkan.
Kip Thorne, pengarang The Scientific Basics of Interstellar, meragui keadaan teori ini. Kembali pada tahun 1987, dia menulis sebuah artikel tentang terbang melalui lubang cacing, di mana dia menunjukkan perincian penting: kerongkong terowong Kerr mempunyai bahagian yang sangat tidak dapat dipercayai, yang disebut " cakrawala Cauchy ".
Seperti yang ditunjukkan oleh perhitungan yang sesuai, sebaik sahaja tubuh berusaha melewati titik ini, terowong runtuh. Lebih-lebih lagi, dan dalam keadaan beberapa penstabilan "lubang cacing", seperti yang dikatakan teori kuantum, akan segera diisi dengan zarah cepat tenaga tinggi.
Oleh itu, semasa anda memasukkan diri ke dalam "lubang hitam" Kerr, kerak bakar kering akan tetap menjadi milik anda.
Sebabnya - "aksi menakutkan pada jarak jauh"?
Faktanya adalah bahawa ahli fizik belum menyesuaikan hukum graviti klasik dengan teori kuantum - cabang matematik ini terlalu sukar untuk difahami, dan banyak saintis belum memberikannya definisi yang tepat.
Pada masa yang sama, saintis Princeton, Juan Malsadena dan rakannya di Stanford, Leonard Susskind mencadangkan bahawa lubang cacing jelas tidak lebih daripada perwujudan material dari keterikatan pada saat objek kuantum bersambung - tanpa mengira sama ada jarak antara satu sama lain. kawan.
Albert Einstein mempunyai namanya sendiri untuk keterlibatan seperti itu - "tindakan jarak jauh yang menyeramkan", ahli fizik yang hebat itu tidak berfikir untuk setuju dengan pandangan yang diterima umum. Walaupun begitu, banyak eksperimen telah membuktikan adanya keterikatan kuantum. Selain itu, ia sudah digunakan untuk tujuan komersial - melindungi penghantaran data dalam talian, seperti transaksi perbankan.
Menurut Malsadena dan Susskind, dalam jumlah besar, keterlibatan kuantum dapat mempengaruhi perubahan geometri kontinum ruang-waktu dan menyumbang kepada munculnya "lubang cacing" dalam bentuk "lubang hitam" yang terjerat. Tetapi hipotesis saintis ini tidak membenarkan pembentukan terowong antarbintang yang boleh dilalui.
Menurut Malsadena, terowong ini, di satu pihak, tidak memungkinkan untuk terbang lebih cepat daripada kelajuan cahaya, dan di sisi lain, mereka dapat membantu angkasawan masih bertemu di sana, di dalam, dengan seseorang yang "berbeza." Namun, tidak ada kesenangan dari pertemuan seperti itu, kerana pertemuan itu akan diikuti dengan kematian yang tidak dapat dielakkan akibat kesan graviti di pusat "lubang hitam".
Dengan kata lain, "lubang hitam" adalah halangan sebenar untuk penerokaan angkasa lepas. Sekiranya demikian, apakah lubang cacing itu? Menurut saintis di Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics Avi Loeb, orang mempunyai banyak pilihan mengenai skor ini: kerana tidak ada teori yang menggabungkan relativiti umum dengan mekanik kuantum, kita tidak mengetahui keseluruhan kemungkinan struktur ruang-waktu di mana lubang cacing mungkin muncul. ".
Mereka runtuh
Tetapi di sini juga, tidak semuanya mudah. Kip Thorne yang sama pada tahun 1987 menetapkan ciri untuk "lubang cacing" yang sesuai dengan teori relativiti umum untuk runtuh jika tidak dicuba untuk membukanya kerana perkara eksotik yang disebut, yang mempunyai tenaga negatif atau antigraviti. Thorne memberi jaminan: kewujudan exomatter dapat dibuat secara eksperimen.
Eksperimen akan menunjukkan bahawa fluktuasi kuantum dalam vakum jelas mampu menimbulkan tekanan negatif antara dua cermin yang diletakkan sangat dekat.
Sebaliknya, menurut Avi Loeb, jika anda melihat apa yang disebut tenaga gelap, maka kajian-kajian ini akan memberikan lebih banyak alasan untuk mempercayai adanya bahan eksotik.
Seorang saintis di Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics mengatakan bahawa "… kita melihat bagaimana galaksi sejarah kosmik baru-baru ini menjauh dari kita dengan kelajuan yang meningkat dalam masa, seolah-olah mereka dipengaruhi oleh antigraviti - pengembangan Semesta yang begitu cepat dapat dijelaskan jika Alam Semesta dipenuhi dengan zat dengan tekanan negatif, tepatnya bahan yang diperlukan untuk kemunculan lubang cacing … ".
Pada masa yang sama, Loeb dan Thorne percaya bahawa walaupun "lubang cacing" dapat muncul secara semula jadi, ia memerlukan banyak perkara eksotik. Hanya peradaban yang sangat maju yang mampu mengumpulkan simpanan tenaga dan penstabilan terowong yang seterusnya.
Dalam pandangan mengenai teori ini, ada juga "tidak ada kesepakatan di antara rakan-rakan." Sebagai contoh, inilah pendapat rakan mereka Malsaden mengenai penemuan Loeb dan Thorne:
"… Saya percaya bahawa idea lubang cacing yang stabil tidak cukup difahami dan, nampaknya, tidak sesuai dengan undang-undang fizik yang diketahui …" Sabina Hossenfelder dari Institut Fisika Teoretis Scandinavia di Sweden dan sepenuhnya menyimpulkan kesimpulan Leb-Thorn kepada smithereens: "… Kami telah sama sekali tidak ada bukti untuk wujudnya bahan eksotik. Lebih-lebih lagi, ada kepercayaan yang meluas bahawa itu tidak dapat ada, kerana jika ada, kekosongan itu tidak akan stabil …"
Walaupun dalam keadaan wujudnya bahan eksotik seperti itu, Hossen-felder mengembangkan pemikirannya, bergerak ke dalamnya akan sangat tidak menyenangkan: setiap kali sensasi akan berkadar langsung dengan tahap kelengkungan struktur ruang-waktu di sekitar terowong dan ketumpatan tenaga di dalamnya. Sabine Hossenfelder menyimpulkan:
"… Ini sangat mirip dengan" lubang hitam ": daya pasang surut terlalu besar - dan seseorang akan terkoyak …"
Secara paradoks, walaupun ada sumbangannya kepada Interstellar, Thorne tidak benar-benar percaya bahawa terowong yang dapat dilalui seperti itu dapat muncul. Dan kemungkinan melaluinya (tanpa bahaya!) - angkasawan - dan lebih-lebih lagi. Dia sendiri mengakui ini dalam bukunya:
"… Jika [terowong] dapat wujud, maka saya sangat meragukan bahawa ia dapat muncul secara semula jadi di Alam Semesta astrofizik …"
… Kemudian percayalah pada filem sci-fi!
Oleg Timokhin
