Logo
Cover

Фантасты давно рассуждают о кротовых норах или червоточинах — возможности мгновенно преодолевать огромные космические расстояния. Несмотря на то, что Общая теория относительности и Стандартная модель физики согласуются с существованием кротовых нор, путешествия по ним считаются невозможными. Но физики из Принстона нашли математическую лазейку. Использовав особенности квантовой механики в пятимерном пространстве, они предположили возможность создания достаточно большой червоточины, чтобы в нее поместился целый космический корабль с экипажем.

Кротовая нора — гипотетический тоннель через пространство-время, который в фантастических произведениях часто используется как быстрый способ срезать путь от одной звезды до другой. Ее существование впервые предположил Карл Шварцшильд, допустивший, что иногда черные дыры могут формировать связи между различными точками пространства-времени. Проблема в том, что эти норы почти мгновенно схлопываются, так что использовать их, даже гипотетически, невозможно.

Профессор физики Хуан Малдасена и астрофизик Алексей Милехин рассчитали условия, делающие существование пригодных для путешествий червоточин возможными. Для этого они прибегли, в частности, к очень экзотическим понятиям, таким как отрицательная энергия, сообщает ZME Science.

В ОТО мы предполагаем, что значение энергии всегда и везде больше ноля. Однако если есть отрицательная энергия, то, по формуле E=mc², есть и отрицательная масса. Это значит, что при отрицательной массе тела будут не притягиваться, а отталкиваться друг от друга.

Квантовая теория, в свою очередь, допускает существование отрицательной энергии. В квантовой физике можно заимствовать энергию у вакуума, как деньги у банка.

Авторы ссылаются на эффект Казимира, при котором квантовые поля могут создавать отрицательную энергию распространяясь вдоль замкнутого кольца.

«Однако этот эффект обычно происходит в малом масштабе, поскольку он квантовый, — поясняет профессор Малдасена. — В нашей предыдущей статье мы поняли, что этот эффект может стать значительным для черных дыр с большим магнитным зарядом. Новая идея в том, чтобы использовать особые свойства заряженных безмассовых фермионов (частиц наподобие электронов, но с нулевой массой). В магнитно-заряженной черной дыре они будут двигаться вдоль магнитных линий, примерно так же, как заряженные частицы солнечного ветра создают сияние рядом с полярными регионами Земли, — пояснили ученые.

Такие червоточины не противоречат Стандартной модели. Однако они будут настолько крошечными, что через них не пролезет даже человеческий волос. Более того, они будут действовать на столь же малых расстояниях.

Для того чтобы придумать достаточно большие червоточины, нужно выйти за пределы парадигмы Стандартной модели. Так, исследователи обратились ко второй модели Рэндалл — Сундрума, которая описывает Вселенную в терминах пяти измерений. Такая модель позволяет ученым описывать явления, которые в противном случае были бы незаметными, в том числе — отрицательную энергию.

Теперь червоточины выглядят как заряженные черные дыры среднего размера. И в них сможет поместиться космический корабль, хотя пилоту придется как-то справляться с очень мощными приливными силами. Если он с ними справится, то тут же окажется в другой точке пространства-времени.

Правда, только по субъективному ощущению. Для стороннего наблюдателя его полет продлится столько, сколько времени нужно свету, чтобы пройти от точки А к точке Б, в соответствии с ОТО. Другими словами, сторонний наблюдатель мгновенного перемещения не заметит.

К сожалению, в природе такие червоточины не существуют (во всяком случае физики с ними не сталкивались и не наблюдали никаких признаков допускающих существование подобных объектов), а для того чтобы их создать, потребовалась бы технология работы с отрицательной массой. Представить, что она когда-нибудь будет создана, сегодня невозможно. Другими словами, пока непохоже, чтобы путешествия через кротовые норы когда-либо в обозримом будущем стали реальностью.

В прошлом году американские ученые выдвинули гипотезу, где и как можно было бы начать поиск доказательств существования кротовых нор. Они предположили, что лучшее место для поисков — центр Млечного Пути. Там, где находится сверхмассивная черная дыра Стрелец А*, есть необходимые для существования червоточины экстремальные гравитационные условия.