Червоточины являются основой научной фантастики, предоставляя нашим героям быстрый и простой способ мгновенно путешествовать по Вселенной. Несмотря на то, что научная фантастика сделала их популярными, червоточины возникли в науке - искажение пространства-времени, как это было теоретически возможно. Но, по словам доктора Стивена Сю из Университета Орегона, создание червоточины, вероятно, невозможно.
Послушайте интервью: Маловероятные червоточины (4,5 мб)
Или подписаться на подкаст: universetoday.com/audio.xml
Фрейзер Каин: Теперь я посмотрел свою долю в эпизодах Star Trek. Насколько хорошо это подготовило меня к настоящему научному пониманию червоточины?
Доктор Стивен Сюй: В «Звездном пути» они на самом деле не используют червоточины, но, возможно, лучшая терапия в научной фантастике для червоточин была в фильме «Контакт», основанном на книге Карла Сагана. И на самом деле исторически, когда Саган писал роман - Саган был профессором астрономии - он связался с экспертом по общей теории относительности, парнем по имени Кип Торн, в Калифорнийском технологическом институте, и хотел убедиться, что способ обращения с червоточинами в Контакте на самом деле близок к тому, чтобы быть научно правильным, насколько это возможно. И это на самом деле стимулировало Торна провести много исследований червоточин. Наша работа на самом деле является продолжением того, что он сделал.
Фрейзер: Итак, если бы вы хотели построить червоточину, теоретически, что бы вы сделали?
Сюй: У вас должна быть очень странная или экзотическая материя, и эта материя должна иметь крайне негативное давление. Оказывается, чтобы стабилизировать горло или трубу червоточины, вам нужна очень странная материя, и наша работа связана с тем, насколько это возможно в моделях физики элементарных частиц.
Фрейзер: Допустим, вы создаете разрыв в пространстве-времени и наполняете его экзотической материей, чтобы держать его открытым, а затем вы можете перемещать две конечные точки червоточины вокруг Вселенной, и они будут соединяться как в пространстве, так и во времени.
Сюй: Но в некоторых научно-фантастических историях они утверждают, что от Большого взрыва осталось лишь несколько червоточин, и мы бы просто нашли их и начали использовать. Но конструктивная модель заключается в том, что люди или какая-то инопланетная цивилизация фактически строят свои собственные, и в этом случае два конца червоточины вначале, вероятно, довольно близко друг к другу, но затем вы их разделяете.
Фрейзер: Куда твои исследования привели тебя, чтобы посмотреть на червоточины?
Сюй: Мы изучали фундаментальные ограничения для того, что называется «уравнением состояния вещества» - какие свойства могут иметь материя, такие как давление или плотность энергии. Мы нашли некоторые очень сильные ограничения, и оказалось, что эти ограничения очень негативны для возможности создания червоточины.
Фрейзер: Как они повлияют на червоточину?
Сюй: Чтобы получить очень странную экзотическую материю, о которой я упоминал ранее, с очень отрицательным давлением, получается, что уравнения показывают, что когда вы заставляете давление быть таким отрицательным, в этом вопросе всегда есть нестабильная мода, что означает, что если бы вы были чтобы поднять свой аппарат, вы можете найти экзотическую материю - которая стабилизирует червоточину - просто рухнет в кучу фотографий или что-то в этом роде.
Фрейзер: Дело не в том, чтобы поднять свой аппарат или теоретически невозможно достичь стабильной точки?
Сюй: Я бы сказал, что теоретически невозможно построить классическую материю, которая устойчива и может стабилизировать червоточину. Вы можете спросить, ну, может быть, я просто не буду сталкиваться с этим, но если вы отправите человека через червоточину, это само по себе вызовет удар и, скорее всего, приведет к развалу всего этого.
Фрейзер: Допустим, вы не хотели отправлять людей, вы просто хотели каким-то образом отправлять информацию - говорить вовремя.
Сюй: Это не исключено. Оказывается, что полученные нами ограничения связаны с веществом, в котором квантовые эффекты относительно невелики. Если у вас есть материя, в которой квантовые эффекты очень велики, у вас все равно может быть стабильная червоточина. Сама червоточина будет квантовой нечеткой. Трубка червоточины будет колебаться, как квантовое состояние. Теперь, это не мешает вам отправлять сообщения вовремя; Возможно, вам придется много раз пытаться отправить сообщение, чтобы оно пошло туда, куда вы хотите. Но, возможно, вы все еще можете отправить сообщение. Отправка человека может быть опасной, если червоточина колеблется, потому что человек может оказаться в неправильном месте или в неподходящее время.
Фрейзер: я слышал, что для создания червоточины потребуется больше энергии, чем для всей Вселенной. У вас есть какие-то расчеты на этот счет?
Сюй: Наши расчеты не обязательно показывают это. Требуется огромное количество энергии, чтобы создать червоточину, достаточно большую для того, чтобы человек мог пройти через нее. Но, обычно рассматривая проблему такого рода, вы предполагаете, что любая цивилизация пытается это сделать, имеет произвольно передовые технологии. Что мы пытаемся понять, так это то, есть ли ограничение, которое исходит не от технологий, а от фундаментальных законов физики.
Фрейзер: И куда ваши исследования приведут вас с этого момента? Есть ли что-то, в чем вы все еще немного не уверены?
Сюй: Наш результат в основном касается классических червоточин или червоточин, пространство-время которых не очень квантовомеханическое, и нам все еще интересно посмотреть, сможем ли мы расширить наши результаты, чтобы охватить червоточины, в которых пространство-время нечеткое.
Фрейзер: Есть некоторые новые работы по темной энергии, где они говорят, что эффект темной энергии, кажется, происходит во Вселенной, что он ускоряется. Либо есть новая форма энергии, которой раньше не было, либо, возможно, это провал теории Эйнштейна на большом уровне. Если некоторые из этих работ начнут показывать, что, возможно, теория относительности Эйнштейна не способна объяснить это на более широком уровне, это повлияет на классическое понимание того, что такое червоточина?
Сюй: В контексте темной энергии, поскольку это то, что влияет на крупномасштабную структуру Вселенной, поведение Вселенной в масштабах длины мегапарсеков, всегда возможно, что Общая теория относительности как теория изменяется на очень больших расстояниях и потому мы не смогли проверить это на тех расстояниях. Поэтому всегда возможно, что выводы, которые вы получите из теории относительности, просто не применимы. В нашем случае масштаб длины, по которому мы используем общую относительность, соответствует размеру человека. Таким образом, было бы несколько удивительно, если бы общая теория относительности сломалась уже на этих масштабах длины, хотя это возможно.
Фрейзер: То есть, на малой стороне ты смотришь. Это все еще объясняет вещи довольно хорошо в этом масштабе.
Сюй: Правильно, есть более сильные экспериментальные тесты общей теории относительности, или, по крайней мере, ньютоновской гравитации, на масштабах длины метров, чем на мегапарсеках. Поэтому мы немного более уверены в том, что математическая формулировка гравитации, которую мы используем, является правильной.
Фрейзер: Если бы я хотел довольно быстро пересечь Вселенную, я должен был бы обратить внимание, возможно, на диск варпа, или, может быть, просто на старое движение в обычном пространстве.
Сюй: Я большой фанат научной фантастики, и с тех пор, как я был ребенком, но как ученый, я должен был бы сказать, что похоже, что наша Вселенная кажется построенной не очень удобным для людей способом от звезды к звезде. И научная фантастика, которая в итоге оказывается рядом с нашим Солнцем, но мы делаем удивительные вещи с помощью биоинженерии или информационных технологий или A.I. кажется, более вероятно, что будет осуществимо с нашими физическими законами, чем Star Trek.
