Alam semesta bintang penuh dengan banyak misteri. Menurut teori relativitas umum (GR), yang diciptakan oleh Einstein, kita hidup dalam ruang-waktu empat dimensi. Itu melengkung, dan gravitasi, yang akrab bagi kita semua, adalah manifestasi dari properti ini. Materi membengkokkan, "membengkokkan" ruang di sekitarnya, dan semakin banyak, semakin padat. Ruang, ruang, dan waktu adalah topik yang sangat menarik. Setelah membaca artikel ini, Anda pasti akan belajar sesuatu yang baru tentang mereka.
Ide kelengkungan
Banyak teori gravitasi lainnya, yang jumlahnya ratusan saat ini, berbeda dari relativitas umum secara detail. Namun, semua hipotesis astronomi ini mempertahankan hal utama - gagasan tentang kelengkungan. Jika ruang melengkung, maka kita dapat berasumsi bahwa itu dapat mengambil, misalnya, bentuk pipa yang menghubungkan area yang dipisahkan oleh beberapa tahun cahaya. Dan bahkan mungkin era yang berjauhan satu sama lain. Lagi pula, kita tidak berbicara tentang ruang yang akrab bagi kita, tetapi tentang ruang-waktu ketika kita mempertimbangkan kosmos. Sebuah lubang di dalamnyahanya muncul dalam kondisi tertentu. Kami mengundang Anda untuk melihat lebih dekat fenomena menarik seperti lubang cacing.
Ide pertama tentang lubang cacing
Luar angkasa yang dalam dan misterinya memberi isyarat. Pikiran tentang kelengkungan muncul segera setelah GR diterbitkan. L. Flamm, seorang fisikawan Austria, sudah pada tahun 1916 mengatakan bahwa geometri spasial dapat eksis dalam bentuk semacam lubang yang menghubungkan dua dunia. Matematikawan N. Rosen dan A. Einstein pada tahun 1935 memperhatikan bahwa solusi persamaan paling sederhana dalam kerangka relativitas umum, yang menggambarkan sumber-sumber bermuatan listrik atau netral yang terisolasi yang menciptakan medan gravitasi, memiliki struktur "jembatan" spasial. Artinya, mereka menghubungkan dua alam semesta, dua ruang-waktu yang hampir datar dan identik.
Kemudian struktur spasial ini dikenal sebagai "lubang cacing", yang merupakan terjemahan yang agak longgar dari kata bahasa Inggris wormhole. Terjemahan yang lebih dekat adalah "lubang cacing" (di luar angkasa). Rosen dan Einstein bahkan tidak mengesampingkan kemungkinan menggunakan "jembatan" ini untuk menggambarkan partikel elementer dengan bantuan mereka. Memang, dalam hal ini partikel adalah formasi spasial murni. Oleh karena itu, tidak perlu secara khusus memodelkan sumber muatan atau massa. Dan pengamat eksternal yang jauh, jika lubang cacing memiliki dimensi mikroskopis, hanya melihat sumber titik dengan muatan dan massa ketika berada di salah satu ruang ini.
Einstein-Rosen "Jembatan"
Garis gaya listrik memasuki liang dari satu sisi, dan dari sisi lain mereka keluar tanpa berakhir atau mulai dari mana pun. J. Wheeler, seorang fisikawan Amerika, mengatakan pada kesempatan ini bahwa "muatan tanpa muatan" dan "massa tanpa massa" diperoleh. Sama sekali tidak perlu dalam kasus ini untuk mempertimbangkan bahwa jembatan berfungsi untuk menghubungkan dua alam semesta yang berbeda. Tidak kurang tepat adalah asumsi bahwa kedua "mulut" lubang cacing keluar ke alam semesta yang sama, tetapi pada waktu yang berbeda dan pada titik yang berbeda di dalamnya. Ternyata sesuatu yang menyerupai "pegangan" berongga, jika dijahit ke dunia yang hampir datar dan akrab. Garis-garis gaya memasuki mulut, yang dapat dipahami sebagai muatan negatif (misalkan elektron). Mulut tempat mereka keluar memiliki muatan positif (positron). Adapun massa, mereka akan sama di kedua sisi.
Kondisi untuk pembentukan "jembatan" Einstein-Rosen
Gambar ini, dengan segala daya tariknya, belum mendapatkan pijakan dalam fisika partikel, karena berbagai alasan. Tidak mudah untuk mengaitkan sifat kuantum dengan "jembatan" Einstein-Rosen, yang sangat diperlukan di dunia mikro. "Jembatan" semacam itu tidak terbentuk sama sekali untuk nilai muatan dan massa partikel yang diketahui (proton atau elektron). Solusi "listrik" malah memprediksi singularitas "telanjang", yaitu, titik di mana medan listrik dan kelengkungan ruang menjadi tak terbatas. Pada titik seperti itu, konsepruang-waktu, bahkan dalam kasus kelengkungan, kehilangan maknanya, karena tidak mungkin menyelesaikan persamaan yang memiliki jumlah suku tak terhingga.
Kapan GR gagal?
Dengan sendirinya, OTO secara khusus menyatakan dengan tepat kapan ia berhenti bekerja. Di leher, di tempat "jembatan" tersempit, ada pelanggaran kelancaran koneksi. Dan harus dikatakan bahwa itu agak nontrivial. Dari posisi pengamat jauh, waktu berhenti di leher ini. Apa yang Rosen dan Einstein pikir sebagai tenggorokan sekarang didefinisikan sebagai cakrawala peristiwa lubang hitam (baik bermuatan atau netral). Sinar atau partikel dari berbagai sisi "jembatan" jatuh pada "bagian" cakrawala yang berbeda. Dan di antara bagian kiri dan kanannya, secara relatif, ada area non-statis. Untuk melewati area tersebut, tidak mungkin untuk tidak melewatinya.
Ketidakmampuan untuk melewati lubang hitam
Sebuah pesawat ruang angkasa yang mendekati cakrawala lubang hitam yang relatif besar tampaknya membeku selamanya. Semakin jarang, sinyal darinya mencapai … Sebaliknya, cakrawala menurut jam kapal dicapai dalam waktu yang terbatas. Ketika sebuah kapal (berkas cahaya atau partikel) melewatinya, ia akan segera mengalami singularitas. Di sinilah kelengkungan menjadi tak terbatas. Dalam singularitas (masih dalam perjalanan ke sana), tubuh yang diperpanjang pasti akan robek dan hancur. Inilah kenyataan bagaimana lubang hitam bekerja.
Penelitian lebih lanjut
Pada tahun 1916-17. Solusi Reisner-Nordström dan Schwarzschild diperoleh. Di dalamnyasecara sferis menggambarkan lubang hitam bermuatan listrik dan netral yang simetris. Namun, fisikawan dapat sepenuhnya memahami geometri kompleks ruang-ruang ini hanya pada pergantian tahun 1950-an dan 60-an. Saat itulah D. A. Wheeler, yang dikenal karena karyanya dalam teori gravitasi dan fisika nuklir, mengusulkan istilah "lubang cacing" dan "lubang hitam". Ternyata di ruang Reisner-Nordström dan Schwarzschild benar-benar ada lubang cacing di luar angkasa. Mereka sama sekali tidak terlihat oleh pengamat yang jauh, seperti lubang hitam. Dan, seperti mereka, lubang cacing di luar angkasa adalah abadi. Tetapi jika pengelana menembus cakrawala, mereka runtuh begitu cepat sehingga baik sinar cahaya maupun partikel besar, apalagi sebuah kapal, tidak dapat terbang melalui mereka. Untuk terbang ke mulut lain, melewati singularitas, Anda harus bergerak lebih cepat daripada cahaya. Saat ini, fisikawan percaya bahwa kecepatan supernova energi dan materi pada dasarnya tidak mungkin.
Lubang hitam Schwarzschild dan Reisner-Nordström
Lubang hitam Schwarzschild dapat dianggap sebagai lubang cacing yang tidak dapat ditembus. Adapun lubang hitam Reisner-Nordström, agak lebih rumit, tetapi juga tidak bisa dilewati. Namun, tidak sulit untuk menemukan dan menggambarkan lubang cacing empat dimensi di ruang angkasa yang dapat dilalui. Anda hanya perlu memilih jenis metrik yang Anda butuhkan. Tensor metrik, atau metrik, adalah kumpulan nilai yang dapat digunakan untuk menghitung interval empat dimensi yang ada di antara titik peristiwa. Kumpulan nilai ini sepenuhnya mencirikan medan gravitasi dangeometri ruang-waktu. Lubang cacing yang dapat dilintasi secara geometris di luar angkasa bahkan lebih sederhana daripada lubang hitam. Mereka tidak memiliki cakrawala yang mengarah pada bencana alam dengan berlalunya waktu. Pada titik yang berbeda, waktu dapat berjalan dengan kecepatan yang berbeda, tetapi tidak boleh berhenti atau bertambah cepat tanpa henti.
Dua baris penelitian lubang cacing
Alam telah menghalangi munculnya lubang cacing. Namun, seseorang diatur sedemikian rupa sehingga jika ada hambatan, akan selalu ada orang yang ingin mengatasinya. Dan para ilmuwan tidak terkecuali. Karya-karya ahli teori yang terlibat dalam studi lubang cacing dapat secara kondisional dibagi menjadi dua bidang yang saling melengkapi. Yang pertama membahas pertimbangan konsekuensinya, dengan asumsi sebelumnya bahwa lubang cacing memang ada. Perwakilan dari arah kedua mencoba memahami dari apa dan bagaimana mereka dapat muncul, kondisi apa yang diperlukan untuk kemunculannya. Ada lebih banyak karya ke arah ini daripada yang pertama dan, mungkin, mereka lebih menarik. Area ini mencakup pencarian model wormhole, serta studi propertinya.
Prestasi fisikawan Rusia
Ternyata, sifat-sifat materi, yang merupakan bahan untuk konstruksi lubang cacing, dapat diwujudkan karena polarisasi kevakuman medan kuantum. Fisikawan Rusia Sergei Sushkov dan Arkady Popov, bersama dengan peneliti Spanyol David Hochberg, dan Sergei Krasnikov, baru-baru ini sampai pada kesimpulan ini. Vakum dalam hal ini tidakkekosongan. Ini adalah keadaan kuantum yang dicirikan oleh energi terendah, yaitu, bidang di mana tidak ada partikel nyata. Di bidang ini, pasangan partikel "virtual" terus muncul, menghilang sebelum terdeteksi oleh perangkat, tetapi meninggalkan jejaknya dalam bentuk tensor energi, yaitu impuls yang dicirikan oleh sifat yang tidak biasa. Terlepas dari kenyataan bahwa sifat kuantum materi terutama dimanifestasikan dalam mikrokosmos, lubang cacing yang dihasilkan oleh mereka, dalam kondisi tertentu, dapat mencapai ukuran yang signifikan. Omong-omong, salah satu artikel Krasnikov berjudul "Ancaman Lubang Cacing".
Pertanyaan filosofi
Jika lubang cacing pernah dibangun atau ditemukan, bidang filsafat yang berkaitan dengan interpretasi sains akan menghadapi tantangan baru, dan harus saya katakan, tantangan yang sangat sulit. Untuk semua loop waktu yang tampaknya absurd dan masalah kausalitas yang sulit, bidang sains ini mungkin akan menemukan jawabannya suatu hari nanti. Sama seperti mereka berurusan dengan masalah mekanika kuantum dan teori relativitas yang diciptakan oleh Einstein. Ruang, ruang, dan waktu - semua pertanyaan ini menarik minat orang di segala usia dan, tampaknya, akan selalu menarik bagi kita. Hampir tidak mungkin untuk mengenal mereka sepenuhnya. Eksplorasi luar angkasa sepertinya tidak akan pernah selesai.
