Vũ trụ sao ẩn chứa nhiều điều bí ẩn. Theo thuyết tương đối rộng (GR), được tạo ra bởi Einstein, chúng ta đang sống trong một không-thời gian bốn chiều. Nó cong và trọng lực, quen thuộc với tất cả chúng ta, là biểu hiện của tính chất này. Vật chất uốn cong, "bẻ cong" không gian xung quanh chính nó, và càng nhiều, nó càng dày đặc. Không gian, không gian và thời gian đều là những chủ đề rất thú vị. Sau khi đọc xong bài viết này, chắc chắn bạn sẽ học được những điều mới mẻ về chúng.
Ý tưởng về độ cong
Nhiều lý thuyết khác về lực hấp dẫn, trong đó có hàng trăm lý thuyết ngày nay, khác với thuyết tương đối rộng về chi tiết. Tuy nhiên, tất cả các giả thuyết thiên văn này vẫn giữ nguyên điều chính - ý tưởng về độ cong. Nếu không gian cong, thì chúng ta có thể giả định rằng nó có thể lấy ví dụ như hình dạng của một đường ống nối các khu vực cách nhau nhiều năm ánh sáng. Và có lẽ còn cách xa nhau nữa. Rốt cuộc, chúng ta không nói về không gian quen thuộc với chúng ta, mà là về không-thời gian khi chúng ta xem xét vũ trụ. Một lỗ hổng trong đóchỉ xuất hiện trong những điều kiện nhất định. Chúng tôi mời bạn xem xét kỹ hơn một hiện tượng thú vị như lỗ sâu.
Ý tưởng đầu tiên về lỗ sâu
Không gian sâu thẳm và những bí ẩn của nó vẫy gọi. Những suy nghĩ về độ cong xuất hiện ngay sau khi GR được xuất bản. L. Flamm, một nhà vật lý người Áo, vào năm 1916 đã nói rằng hình học không gian có thể tồn tại dưới dạng một loại lỗ kết nối hai thế giới. Nhà toán học N. Rosen và A. Einstein vào năm 1935 nhận thấy rằng các nghiệm đơn giản nhất của phương trình trong khuôn khổ thuyết tương đối rộng, mô tả các nguồn trung hòa hoặc tích điện cô lập tạo ra trường hấp dẫn, có cấu trúc "cầu" không gian. Đó là, chúng kết nối hai vũ trụ, hai không-thời gian gần như phẳng và giống hệt nhau.
Sau đó, những cấu trúc không gian này được gọi là "lỗ sâu", một cách dịch khá lỏng lẻo của từ tiếng Anh là wormhole. Dịch sát nghĩa hơn của nó là "lỗ sâu" (trong không gian). Rosen và Einstein thậm chí không loại trừ khả năng sử dụng những "cầu nối" này để mô tả các hạt cơ bản với sự trợ giúp của họ. Thật vậy, trong trường hợp này, hạt là một hình thành không gian thuần túy. Do đó, không cần phải mô hình cụ thể nguồn điện tích hoặc khối lượng. Và một người quan sát bên ngoài ở xa, nếu lỗ sâu có kích thước siêu nhỏ, chỉ nhìn thấy một nguồn điểm có điện tích và khối lượng khi ở một trong những không gian này.
Einstein-Rosen "Cầu nối"
Các đường sức điện đi vào hang từ một phía, và từ phía bên kia, chúng thoát ra mà không kết thúc hoặc bắt đầu từ đâu. J. Wheeler, một nhà vật lý người Mỹ, đã phát biểu trong dịp này rằng "điện tích không mang điện tích" và "khối lượng không có khối lượng". Trong trường hợp này, hoàn toàn không cần thiết khi coi rằng cây cầu phục vụ để kết nối hai vũ trụ khác nhau. Không kém phần phù hợp hơn là giả định rằng cả hai "miệng" của một lỗ sâu đều đi vào cùng một vũ trụ, nhưng vào những thời điểm khác nhau và ở những điểm khác nhau trong đó. Hóa ra một cái gì đó giống như một cái "tay cầm" rỗng, nếu nó được khâu vào một thế giới gần như phẳng. Các đường sức đi vào miệng, có thể hiểu là một điện tích âm (giả sử là một electron). Miệng mà chúng thoát ra có một điện tích dương (positron). Đối với quần chúng, họ sẽ giống nhau ở cả hai phía.
Điều kiện hình thành "cầu nối" Einstein-Rosen
Bức tranh này, vì tất cả sự hấp dẫn của nó, đã không tạo được nền tảng cho vật lý hạt, vì nhiều lý do. Không dễ để gán các thuộc tính lượng tử cho các "cầu nối" Einstein-Rosen, vốn không thể thiếu trong thế giới vi mô. Một "cây cầu" như vậy hoàn toàn không được hình thành đối với các giá trị đã biết về điện tích và khối lượng của các hạt (proton hoặc electron). Thay vào đó, giải pháp "điện" dự đoán một điểm kỳ dị "trần", tức là một điểm mà điện trường và độ cong của không gian trở nên vô hạn. Ở những điểm như vậy, khái niệmkhông-thời gian, ngay cả trong trường hợp cong, mất ý nghĩa của nó, vì không thể giải các phương trình có vô số số hạng.
Khi nào GR không đạt?
Riêng, OTO thông báo cụ thể chính xác khi nào nó ngừng hoạt động. Trên cổ, ở nơi hẹp nhất của "cây cầu", có sự vi phạm về độ thông suốt của kết nối. Và phải nói rằng nó không phải là tầm thường. Từ vị trí của một quan sát viên ở xa, thời gian dừng lại ở đoạn cổ này. Cái mà Rosen và Einstein nghĩ là cổ họng giờ đây được xác định là chân trời sự kiện của một lỗ đen (dù tích điện hay trung tính). Tia hoặc các hạt từ các phía khác nhau của "cây cầu" rơi xuống các "phần" khác nhau của đường chân trời. Và giữa các phần bên trái và bên phải của nó, nói một cách tương đối, có một vùng không tĩnh. Muốn vượt qua địa bàn, không thể không vượt qua.
Không có khả năng đi qua lỗ đen
Một con tàu vũ trụ đang tiến đến đường chân trời của một lỗ đen tương đối lớn dường như bị đóng băng vĩnh viễn. Ngày càng ít đi, tín hiệu từ nó truyền đến … Ngược lại, chân trời theo kim đồng hồ của con tàu đạt tới trong thời gian hữu hạn. Khi một con tàu (một chùm ánh sáng hoặc một hạt) đi qua nó, nó sẽ sớm rơi vào điểm kỳ dị. Đây là nơi mà độ cong trở nên vô hạn. Ở điểm kỳ dị (vẫn đang trên đường tới), cơ thể kéo dài chắc chắn sẽ bị xé nát và nghiền nát. Đây là thực tế về cách hoạt động của một lỗ đen.
Nghiên cứu thêm
Năm 1916-17. Các giải pháp Reisner-Nordström và Schwarzschild đã thu được. Trong chúnghình cầu mô tả các lỗ đen trung hòa và tích điện đối xứng. Tuy nhiên, các nhà vật lý mới có thể hiểu đầy đủ về hình học phức tạp của những không gian này chỉ vào đầu những năm 1950 và 60. Sau đó D. A. Wheeler, được biết đến với công trình nghiên cứu lý thuyết trọng lực và vật lý hạt nhân, đã đề xuất các thuật ngữ "lỗ sâu" và "lỗ đen". Hóa ra trong không gian của Reisner-Nordström và Schwarzschild thực sự có những lỗ sâu trong không gian. Chúng hoàn toàn vô hình đối với một người quan sát ở xa, giống như các lỗ đen. Và, giống như họ, lỗ sâu trong không gian là vĩnh cửu. Nhưng nếu người du hành xuyên qua đường chân trời, chúng sẽ sụp đổ nhanh chóng đến mức không một tia sáng hay một hạt khối lượng lớn nào, chứ đừng nói đến một con tàu, có thể bay qua chúng. Để bay đến một miệng khác, vượt qua điểm kỳ dị, bạn cần di chuyển nhanh hơn ánh sáng. Hiện tại, các nhà vật lý tin rằng vận tốc siêu tân tinh của năng lượng và vật chất về cơ bản là không thể.
Hố đen của Schwarzschild và Reisner-Nordström
Hố đen Schwarzschild có thể được coi là một hố sâu bất khả xâm phạm. Đối với lỗ đen Reisner-Nordström, nó có phần phức tạp hơn, nhưng cũng không thể vượt qua. Tuy nhiên, không khó để tìm ra và mô tả các lỗ sâu bốn chiều trong không gian có thể đi ngang qua. Bạn chỉ cần chọn loại số liệu bạn cần. Bộ đo độ dài hệ mét, hay số liệu, là một tập hợp các giá trị có thể được sử dụng để tính toán khoảng bốn chiều tồn tại giữa các điểm sự kiện. Bộ giá trị này hoàn toàn đặc trưng cho cả trường hấp dẫn vàhình học không-thời gian. Các lỗ sâu có thể di chuyển về mặt hình học trong không gian thậm chí còn đơn giản hơn các lỗ đen. Họ không có những chân trời dẫn đến những trận đại hồng thủy với thời gian trôi qua. Ở những thời điểm khác nhau, thời gian có thể trôi theo một tốc độ khác nhau, nhưng nó không nên dừng lại hoặc tăng tốc liên tục.
Hai dòng nghiên cứu hố sâu
Thiên nhiên đã đặt một rào cản để ngăn chặn sự xuất hiện của các lỗ sâu. Tuy nhiên, một người được sắp đặt theo cách mà nếu có trở ngại, sẽ luôn có những người muốn vượt qua nó. Và các nhà khoa học cũng không ngoại lệ. Các công trình của các nhà lý thuyết tham gia vào việc nghiên cứu lỗ sâu có thể được chia thành hai lĩnh vực bổ sung cho nhau một cách có điều kiện. Đầu tiên đề cập đến việc xem xét hậu quả của chúng, giả định trước rằng lỗ sâu có tồn tại. Các đại diện của hướng thứ hai đang cố gắng hiểu từ những gì và làm thế nào chúng có thể xuất hiện, những điều kiện cần thiết cho sự xuất hiện của chúng. Có nhiều tác phẩm theo hướng này hơn tác phẩm đầu tiên và có lẽ, chúng thú vị hơn. Lĩnh vực này bao gồm việc tìm kiếm các mô hình hố sâu, cũng như nghiên cứu các đặc tính của chúng.
Thành tựu của các nhà vật lý Nga
Hóa ra, các đặc tính của vật chất, là vật liệu để tạo ra các lỗ sâu, có thể được thực hiện do sự phân cực của chân không của các trường lượng tử. Các nhà vật lý Nga Sergei Sushkov và Arkady Popov cùng với nhà nghiên cứu người Tây Ban Nha David Hochberg và Sergei Krasnikov gần đây đã đưa ra kết luận này. Chân không trong trường hợp này khôngsự trống rỗng. Đây là một trạng thái lượng tử được đặc trưng bởi năng lượng thấp nhất, tức là một trường mà trong đó không có các hạt thực. Trong trường này, các cặp hạt “ảo” liên tục xuất hiện, biến mất trước khi chúng được các thiết bị phát hiện, nhưng để lại dấu vết của chúng dưới dạng một lực căng năng lượng, tức là một xung được đặc trưng bởi các đặc tính bất thường. Mặc dù thực tế là các thuộc tính lượng tử của vật chất chủ yếu được biểu hiện trong mô hình thu nhỏ, các lỗ sâu tạo ra bởi chúng, trong những điều kiện nhất định, có thể đạt đến kích thước đáng kể. Nhân tiện, một trong những bài báo của Krasnikov được gọi là "Mối đe dọa của các lỗ giun".
Một câu hỏi triết học
Nếu lỗ giun được xây dựng hoặc phát hiện, lĩnh vực triết học liên quan đến việc giải thích khoa học sẽ phải đối mặt với những thách thức mới, và tôi phải nói rằng, những thách thức rất khó khăn. Đối với tất cả những điều dường như vô lý của vòng lặp thời gian và những vấn đề hóc búa về quan hệ nhân quả, lĩnh vực khoa học này có thể sẽ tìm ra một ngày nào đó. Cũng giống như việc họ giải quyết các vấn đề của cơ học lượng tử và lý thuyết tương đối do Einstein tạo ra. Không gian, không gian và thời gian - tất cả những câu hỏi này đều có những người ở mọi lứa tuổi quan tâm và dường như sẽ luôn khiến chúng ta quan tâm. Hầu như không thể biết chúng hoàn toàn. Việc khám phá không gian khó có thể hoàn thành.
