Das Weltraum-Epos Interstellar (ein im Oktober 2014 veröffentlichter Science-Fiction-Film) erzählt die Geschichte von Astronauten, die auf der Suche nach Möglichkeiten zur Rettung der Menschheit die "Straße des Lebens" entdecken, die durch einen mysteriösen Tunnel dargestellt wird.
Diese Passage erscheint auf unerklärliche Weise in der Nähe des Saturn und führt einen Menschen in der Raumzeit in eine ferne Galaxie, wodurch die Möglichkeit besteht, Planeten zu finden, auf denen Lebewesen leben. Planeten, die ein zweites Zuhause für Menschen werden können.
Der Hypothese der Existenz eines Filmtunnels, der von Wissenschaftlern als "Wurmloch" oder "Wurmloch" bezeichnet wird, ging eine echte physikalische Theorie voraus, die von einem der ersten Astrophysiker und ehemaligen Professor am California Institute of Technology, Kip Thorne, vorgeschlagen wurde.
Kip Thorne unterstützte auch den Astronomen, Astrophysiker, Popularisierer der Wissenschaft und einen derjenigen, die das Projekt zur Suche nach außerirdischer Intelligenz initiierten - Carl Sagan -, um ein Modell eines Wurmlochs für seinen Roman Contact zu erstellen. Die Glaubwürdigkeit der Bilder im Film für Weltraumwissenschaftler ist so offensichtlich, dass Astrophysiker zugeben, dass sie möglicherweise die genauesten Darstellungen von Wurmlöchern und Schwarzen Löchern im Weltkino sind.
Es gibt nur ein "kleines" Detail in diesem Film, das den aufmerksamen Betrachter verfolgt: Das Fliegen in einem solchen Raumausdruck ist natürlich großartig, aber werden die Piloten in der Lage sein, während dieser sehr interstellaren Bewegung eine Eiche zu halten?
Die Macher des Weltraum-Blockbusters haben die Zugehörigkeit der ursprünglichen Theorie der Wurmlöcher zu anderen führenden Theoretikern der Astrophysik nicht erwähnt - sie wurde von Albert Einstein zusammen mit seinem Assistenten Nathan Rosen ins Leben gerufen. Diese Wissenschaftler versuchten, Einsteins Gleichungen für die allgemeine Relativitätstheorie zu lösen, so dass das Ergebnis ein mathematisches Modell des gesamten Universums war, zusammen mit den Gravitationskräften und Elementarteilchen, die Materie bilden. Dabei wurde versucht, sich den Raum als zwei geometrische Ebenen vorzustellen, die durch "Brücken" miteinander verbunden sind.
Parallel, aber unabhängig von Einstein, wurde eine ähnliche Arbeit von einem anderen Physiker ausgeführt - Ludwig Flamm, der 1916, auch während er Einsteins Gleichungen löste, solche "Brücken" entdeckte.
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Alle drei "Mostostroeviten" erlitten eine allgemeine Enttäuschung, da sich die "Theorie von allem, was existiert" als unrentabel herausstellte: Solche "Brücken" wirkten theoretisch anders als echte Elementarteilchen.
Dennoch veröffentlichten Einstein und Rosen 1935 eine Arbeit, in der sie ihre eigene Tunneltheorie im Raum-Zeit-Kontinuum darlegten. Diese von den Autoren konzipierte Arbeit sollte offensichtlich andere Generationen von Wissenschaftlern dazu veranlassen, über die Möglichkeit der Anwendung einer solchen Theorie nachzudenken.
Wheelers Wurmlöcher
Zu einer Zeit führte der Physiker der Princeton University, John Wheeler, die Bezeichnung "Wurmloch" in die Wortzirkulation ein, die in weiteren Jahren verwendet wurde, um die Konstruktion von Modellen von "Brücken" nach der Einstein-Rosen-Theorie zu untersuchen. Wheeler bemerkte: Diese "Brücke" ähnelt schmerzhaft einer Bewegung, die von einem Wurm in einer Frucht genagt wird. Stellen Sie sich eine Ameise vor, die von einer Seite einer Birne zur anderen kriecht - sie kann entweder über die gesamte gekrümmte Oberfläche kriechen oder durch Verkürzung des Weges die Frucht durch einen Wurmlochtunnel überqueren.
Und wenn wir uns vorstellen, dass unser dreidimensionales Raum-Zeit-Kontinuum die Haut einer Birne ist, die wie eine gekrümmte Oberfläche eine "Masse" mit viel größeren Dimensionen umfasst? Vielleicht ist die Einstein-Rosen- "Brücke" genau der Tunnel, der diese "Masse" durchschneidet. Sie ermöglicht es den Piloten von Raumschiffen, den Abstand zwischen zwei Punkten im Raum zu verringern. Wahrscheinlich handelt es sich in diesem Fall um eine echte mathematische Lösung der allgemeinen Relativitätstheorie.
Laut Wheeler erinnern die Mündungen der Einstein-Rosen- "Brücken" stark an das sogenannte Schwarzschild-Schwarze Loch - einfache Materie mit einer Kugelform und einer so hohen Dichte, dass ihre Gravitationskraft selbst durch Licht nicht überwunden werden kann. Astronomen glauben fest an die Existenz von "Schwarzen Löchern". Sie glauben, dass diese Formationen geboren werden, wenn sehr massive Sterne "zusammenbrechen" oder aussterben.
Wie fundiert ist die Hypothese, dass ein "Schwarzes Loch" dasselbe ist wie ein "Wurmloch" oder ein Tunnel, der eine Raumfahrt über große Entfernungen ermöglicht? Vielleicht ist diese Aussage aus mathematischer Sicht richtig. Aber nur theoretisch: Auf einer solchen Expedition wird es keine Überlebenden geben.
Schwarzschilds Modell repräsentiert die dunkle Mitte des "Schwarzen Lochs" als singulären Punkt oder zentrale neutrale stationäre Kugel mit unendlicher Dichte. Wheelers Berechnungen zeigen die Konsequenzen dessen, was im Falle der Bildung eines solchen "Wurmlochs" geschah, wenn zwei singuläre Punkte (Schwarzschilds "Schwarze Löcher") in zwei entfernten Teilen des Universums in ihrer "Masse" zusammenlaufen und einen Tunnel zwischen ihnen bilden.
Der Forscher fand heraus: Ein solches "Wurmloch" hat eine instabile Natur: Der Tunnel wird zuerst gebildet und bricht dann zusammen, wonach nur noch zwei einzelne Punkte ("Schwarze Löcher") übrig bleiben. Das Verfahren für das Erscheinen und Schließen des Tunnels ist so blitzschnell, dass selbst ein Lichtstrahl nicht durch ihn hindurchtreten kann, geschweige denn ein Astronaut, der versucht, durch ihn zu rutschen - er wird von einem "Schwarzen Loch" verschluckt. Kein Scherz - wir sprechen vom sofortigen Tod, weil die Gravitationskräfte der verrückten Kraft eine Person in Stücke reißen werden.
"Schwarze Löcher" und "weiße Flecken"
Gleichzeitig mit dem Film veröffentlichte Thorne das Buch "Die wissenschaftlichen Grundlagen des Films" Interstellar ". In dieser Arbeit bestätigt er:" Jeder lebende oder leblose Körper wird im Moment des Einsturzes des Tunnels zerquetscht und in Stücke gerissen!"
Für eine andere alternative Variante - Kerrs rotierendes "Schwarzes Loch" - haben Forscher von "weißen Flecken" auf interplanetaren Reisen eine andere Lösung als die allgemeine Relativitätstheorie gefunden. Die Singularität in Kerrs "Schwarzem Loch" hat eine andere, nicht kugelförmige, sondern ringförmige Form.
Bestimmte Modelle davon können einer Person die Chance geben, im interstellaren Flug zu überleben, aber nur, wenn das Schiff dieses Loch ausschließlich durch die Mitte des Rings passiert. So etwas wie Weltraumbasketball, nur die Kosten für das Schlagen sind keine zusätzlichen Punkte: Die Existenz eines Raumschiffs zusammen mit seiner Crew steht auf dem Spiel.
Kip Thorne, Autor von The Scientific Basics of Interstellar, bezweifelt diese Theorie. Bereits 1987 schrieb er einen Artikel über das Fliegen durch ein Wurmloch, in dem er auf ein wichtiges Detail hinweist: Der Hals des Kerr-Tunnels hat einen sehr unzuverlässigen Abschnitt, der „ der Cauchy-Horizont.
Wie die entsprechenden Berechnungen zeigen, stürzt der Tunnel ein, sobald der Körper versucht, diesen Punkt zu passieren. Darüber hinaus und unter der Bedingung einer gewissen Stabilisierung des "Wurmlochs" wird es, wie die Quantentheorie sagt, sofort mit schnellen Teilchen hoher Energie gefüllt.
Wenn Sie sich in Kerrs "Schwarzes Loch" stoßen, bleibt daher eine trockene geröstete Kruste von Ihnen übrig.
Der Grund - "unheimliche Fernwirkung"?
Tatsache ist, dass die Physiker die klassischen Gravitationsgesetze noch nicht an die Quantentheorie angepasst haben - dieser Zweig der Mathematik ist zu schwer zu verstehen, und viele Wissenschaftler haben ihn noch nicht genau definiert.
Gleichzeitig schlugen der Princeton-Wissenschaftler Juan Malsadena und sein Stanford-Kollege Leonard Susskind vor, dass Wurmlöcher offensichtlich nichts anderes als die materielle Verkörperung der Verschränkung zu der Zeit sind, in der sich Quantenobjekte verbinden - unabhängig davon, ob sie voneinander entfernt sind. Freund.
Albert Einstein hatte seinen eigenen Namen für eine solche Verstrickung - "gruselige Fernwirkung", der große Physiker glaubte nicht, dem allgemein akzeptierten Standpunkt zuzustimmen. Trotzdem haben viele Experimente die Existenz einer Quantenverschränkung bewiesen. Darüber hinaus wird es bereits für kommerzielle Zwecke verwendet - es schützt die Online-Datenübertragung wie Bankgeschäfte.
Nach Malsadena und Susskind kann die Quantenverschränkung in großen Mengen die Änderung der Geometrie des Raum-Zeit-Kontinuums beeinflussen und zur Entstehung von "Wurmlöchern" in Form von verschränkten "Schwarzen Löchern" beitragen. Die Hypothese dieser Wissenschaftler erlaubt jedoch nicht die Bildung passierbarer interstellarer Tunnel.
Laut Malsadena ermöglichen diese Tunnel einerseits nicht, schneller als mit Lichtgeschwindigkeit zu fliegen, und andererseits können sie Astronauten helfen, sich dort noch mit jemandem zu treffen, der "anders" ist. Es ist jedoch kein Vergnügen an einem solchen Treffen, da auf das Treffen der unvermeidliche Tod durch einen Gravitationseinschlag in der Mitte des "Schwarzen Lochs" folgen wird.
Mit einem Wort, "Schwarze Löcher" sind ein echtes Hindernis für die Erforschung des menschlichen Weltraums. Was könnte in diesem Fall ein Wurmloch sein? Laut dem Wissenschaftler am Harvard-Smithsonian-Zentrum für Astrophysik, Avi Loeb, haben die Menschen in dieser Hinsicht viele Möglichkeiten: Da es keine Theorie gibt, die allgemeine Relativitätstheorie mit Quantenmechanik kombiniert, sind wir uns nicht der gesamten Menge möglicher Raum-Zeit-Strukturen bewusst, in denen Wurmlöcher auftreten können. ".
Sie brechen zusammen
Aber auch hier ist nicht alles so einfach. Derselbe Kip Thorne stellte 1987 ein Merkmal für ein "Wurmloch" auf, das der allgemeinen Relativitätstheorie entspricht, um zusammenzubrechen, wenn nicht versucht wird, es aufgrund der sogenannten exotischen Materie, die negative Energie oder Antigravitation aufweist, offen zu halten. Thorne versichert: Die Existenz von Exomatter kann experimentell festgestellt werden.
Experimente werden zeigen, dass Quantenfluktuationen in einem Vakuum offensichtlich einen Unterdruck zwischen zwei Spiegeln erzeugen können, die sehr nahe beieinander angeordnet sind.
Laut Avi Loeb geben diese Studien wiederum noch mehr Anlass, an die Existenz exotischer Materie zu glauben, wenn Sie die sogenannte dunkle Energie beobachten.
Ein Wissenschaftler am Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics sagt: „… wir sehen, wie sich Galaxien im Laufe der jüngsten kosmischen Geschichte mit einer Geschwindigkeit von uns entfernen, als ob sie von der Antigravitation betroffen wären - eine solche beschleunigte Expansion des Universums kann erklärt werden, wenn das Universum mit einer Substanz gefüllt ist Unterdruck, genau das Material, das für die Entstehung eines Wurmlochs benötigt wird ….
Gleichzeitig glauben sowohl Loeb als auch Thorne, dass selbst wenn ein "Wurmloch" auf natürliche Weise erscheinen kann, es viel exotische Materie erfordert. Nur eine hoch entwickelte Zivilisation wird in der Lage sein, eine solche Energiereserve anzusammeln und einen solchen Tunnel anschließend zu stabilisieren.
In Ansichten zu dieser Theorie gibt es auch "keine Übereinstimmung unter den Genossen". Zum Beispiel denkt ihr Kollege Malsaden über die Ergebnisse von Loeb und Thorne:
„… Ich glaube, dass die Idee eines stabilen passablen Wurmlochs nicht verständlich genug ist und anscheinend nicht den bekannten Gesetzen der Physik entspricht…“Sabina Hossenfelder vom Skandinavischen Institut für Theoretische Physik in Schweden bricht Leb-Thorns Schlussfolgerungen vollständig in Stücke: „… Wir haben Es gibt absolut keine Beweise für die Existenz exotischer Materie. Darüber hinaus gibt es eine weit verbreitete Überzeugung, dass es nicht existieren kann, denn wenn es existieren würde, wäre das Vakuum instabil …"
Selbst im Falle der Existenz einer solchen exotischen Materie entwickelt Hossen-felder seinen Gedanken, sich darin zu bewegen, wäre äußerst unangenehm: Jedes Mal wären die Empfindungen in direktem Verhältnis zum Krümmungsgrad der Raum-Zeit-Struktur um den Tunnel und zur Energiedichte darin. Sabine Hossenfelder kommt zu dem Schluss:
"… Das ist sehr ähnlich zu" Schwarzen Löchern ": Die Gezeitenkräfte sind zu groß - und eine Person wird in Stücke gerissen …"
Paradoxerweise glaubt Thorne trotz seiner Beiträge zu Interstellar nicht wirklich, dass solch ein durchquerbarer Tunnel jemals auftauchen könnte. Und in der Möglichkeit, es zu passieren (ohne Schaden!) - Astronauten - und noch mehr. Er selbst gibt dies in seinem Buch zu:
"… Wenn sie [Tunnel] existieren können, dann bezweifle ich sehr, dass sie im astrophysikalischen Universum auf natürliche Weise entstehen können …"
… Dann glauben Sie an Science-Fiction-Filme!
Oleg Timokhin
