Iako je Einstein vjerovao da su crne rupe previše nevjerojatne i da ne mogu postojati u prirodi, kasnije je, ironično, pokazao da su još bizarnije nego što je itko mogao zamisliti. Einstein je objasnio mogućnost postojanja prostorno-vremenskih "portala" u dubinama crnih rupa. Fizičari te portale nazivaju crvotočinama jer, poput crva koji zagrize u zemlju, stvaraju kraći alternativni put između dvije točke. Ovi se portali također ponekad nazivaju portalima ili "vratima" u druge dimenzije. Kako god ih nazvali, jednog dana mogu postati sredstvo putovanja između različitih dimenzija, ali ovo je ekstremni slučaj.

Prvi koji je popularizirao ideju portala bio je Charles Dodgson, koji je pisao pod pseudonimom Lewis Carroll. U Alisi u ogledalu zamislio je portal u obliku zrcala koji povezuje predgrađe Oxforda i Zemlju čudesa. Budući da je Dodgson bio matematičar i predavao na Oxfordu, bio je svjestan ovih višestruko povezanih prostora. Po definiciji, višestruko povezan prostor je takav da se laso u njemu ne može skupiti na veličinu točke. Obično se bilo koja petlja može povući do točke bez ikakvih poteškoća. Ali ako uzmemo u obzir, na primjer, krafnu oko koje je omotano laso, vidjet ćemo da će laso zategnuti ovu krafnu. Kad počnemo polako stezati petlju, vidjet ćemo da se ne može sabiti do veličine točka; u najboljem slučaju može se povući do opsega stisnute krafne, odnosno do opsega "rupe".

Matematičari su uživali u tome što su uspjeli pronaći objekt koji je potpuno beskoristan u opisivanju prostora. Ali 1935. Einstein i njegov učenik Nathan Rosen predstavili su teoriju portala u fizički svijet. Pokušali su upotrijebiti rješenje problema crne rupe kao model za elementarne čestice. Sam Einstein nikada nije volio Newtonovu teoriju da gravitacija čestice teži beskonačnosti dok joj se približava. Einstein je vjerovao da tu singularnost treba iskorijeniti jer nema smisla.

Einstein i Rosen imali su izvornu ideju da elektron (koji se obično smatra sićušnom točkom bez strukture) predstave kao crnu rupu. Stoga bi se opća teorija relativnosti mogla koristiti za objašnjenje misterija kvantni svijet u jedinstvenoj teoriji polja. Počeli su s rješenjem za standardnu ​​crnu rupu, koja izgleda kao velika vaza s dugim vratom. Zatim su odrezali “vrat” i spojili ga s drugim određenim rješenjem jednadžbi crne rupe, odnosno s vazom koja je bila okrenuta naopako. Prema Einsteinu, ova bizarna, ali uravnotežena konfiguracija bila bi oslobođena singularnosti u podrijetlu crne rupe i mogla bi djelovati poput elektrona.

Nažalost, Einsteinova ideja o predstavljanju elektrona kao crne rupe nije uspjela. Ali danas kozmolozi sugeriraju da bi Einstein-Rosenov most mogao poslužiti kao "vrata" između dva svemira. Možemo se slobodno kretati svemirom sve dok slučajno ne upadnemo u crnu rupu, gdje nas odmah povuče kroz portal i pojavimo se na drugoj strani (nakon prolaska kroz "bijelu" rupu).

Za Einsteina, svako rješenje njegovih jednadžbi, ako je krenulo od fizički vjerojatne početne točke, moralo je biti povezano s fizički vjerojatnim objektom. Ali nije brinuo tko će upasti u crnu rupu i završiti u paralelnom svemiru. Plimne sile bi se povećavale neograničeno u središtu, a gravitacijsko polje bi odmah rastrgalo atome bilo kojeg objekta koji je imao nesreću pasti u crnu rupu. (Einstein-Rosenov most se otvara u djeliću sekunde, ali se zatvara tako brzo da nijedan objekt ne može proći kroz njega dovoljno brzo da stigne na drugu stranu.) Einstein je vjerovao da, iako je postojanje portala moguće, živo biće nikada ne možete proći ni kroz jednu od njih i ispričati svoja iskustva tijekom ovog putovanja.

Einstein-Rosenov most. U središtu crne rupe je "vrat" koji se povezuje s prostorom i vremenom drugog svemira ili druge točke u našem svemiru. Dok bi putovanje kroz stacionarnu crnu rupu bilo kobno, rotirajuće crne rupe imaju prstenastu singularnost koja bi omogućila prolaz kroz prsten i Einstein-Rosenov most, iako se o tome još uvijek nagađa.

Zakrivljen je, a gravitacija, svima nama poznata, manifestacija je tog svojstva. Materija se savija, "savija" prostor oko sebe, i što više, to je gušća. Kozmos, prostor i vrijeme su vrlo zanimljive teme. Nakon što pročitate ovaj članak, sigurno ćete saznati nešto novo o njima.

Ideja zakrivljenosti

Mnoge druge teorije gravitacije, kojih danas ima na stotine, u detaljima se razlikuju od opće relativnosti. Međutim, sve ove astronomske hipoteze zadržavaju glavnu stvar - ideju zakrivljenosti. Ako je prostor zakrivljen, onda možemo pretpostaviti da bi mogao imati, na primjer, oblik cijevi koja povezuje područja koja su odvojena mnogim svjetlosnim godinama. A možda čak i razdoblja udaljena jedno od drugog. Uostalom, ne govorimo o prostoru koji nam je poznat, nego o prostor-vremenu kada govorimo o kozmosu. Rupa u njemu može se pojaviti samo pod određenim uvjetima. Pozivamo vas da pobliže pogledate tako zanimljiv fenomen kao što su crvotočine.

Prve ideje o crvotočinama

Duboki svemir i njegove misterije mame. Razmišljanja o zakrivljenosti pojavila su se odmah nakon objave GR. L. Flamm, austrijski fizičar, još je 1916. rekao da prostorna geometrija može postojati u obliku nekakve rupe koja spaja dva svijeta. Matematičar N. Rosen i A. Einstein 1935. godine uočili su da najjednostavnija rješenja jednadžbi u okviru opće teorije relativnosti, koja opisuju izolirane električki nabijene ili neutralne izvore koji stvaraju, imaju prostornu strukturu "mosta". Odnosno, povezuju dva svemira, dva gotovo ravna i identična prostor-vremena.

Kasnije su te prostorne strukture postale poznate kao "crvotočine", što je prilično slobodan prijevod iz engleskog jezika riječ crvotočina. Bliži prijevod je "crvotočina" (u svemiru). Rosen i Einstein nisu čak ni isključili mogućnost korištenja ovih "mostova" za opisivanje elementarnih čestica uz njihovu pomoć. Doista, u ovom slučaju čestica je čisto prostorna tvorevina. Stoga nema potrebe posebno modelirati izvor naboja ili mase. A udaljeni vanjski promatrač, ako je crvotočina mikroskopskih dimenzija, vidi samo točkasti izvor s nabojem i masom dok se nalazi u jednom od tih prostora.

Mostovi Einstein-Rosen

S jedne strane, električne linije sila ulaze u rupu, a s druge izlaze, a da nigdje ne završavaju ili počinju. J. Wheeler, američki fizičar, ovom je prilikom rekao da se dobivaju "naboj bez naboja" i "masa bez mase". U ovom slučaju uopće nije potrebno smatrati da most služi za spajanje dva različita svemira. Ništa manje prikladna bila bi pretpostavka da kod crvotočine oba "usta" izlaze u isti svemir, međutim, u različita vremena i na različitim točkama. Ispada nešto što nalikuje šupljoj "ručki", ako je ušiveno u gotovo ravni poznati svijet. Linije sile ulaze u usta, što se može shvatiti kao negativni naboj (recimo elektron). Usta iz kojih izlaze imaju pozitivan naboj (pozitron). Što se tiče masa, one će biti iste na obje strane.

Uvjeti za nastanak "mostova" Einstein-Rosen

Ova slika, uza svu svoju atraktivnost, nije postala široko rasprostranjena u fizici elementarnih čestica, za što je bilo mnogo razloga. Nije lako pripisati Einstein-Rosen "mostove" kvantna svojstva, koji su neizostavni u mikrosvijetu. Takav "most" ne nastaje uopće kada poznate vrijednosti naboje i mase čestica (protona ili elektrona). "Električno" rješenje umjesto toga predviđa "golu" singularnost, to jest točku u kojoj električno polje i zakrivljenost prostora postaju beskonačni. U takvim točkama koncept prostor-vremena, čak iu slučaju zakrivljenosti, gubi smisao, jer je nemoguće riješiti jednadžbe koje imaju beskonačan broj članova.

Kada OTO ne radi?

Sam po sebi, GR definitivno točno navodi kada prestaje djelovati. Na vratu, na najužem mjestu "mosta", postoji povreda glatkoće veze. I mora se reći da je to prilično netrivijalno. Iz pozicije udaljenog promatrača vrijeme staje na ovom vratu. Ono za što su Rosen i Einstein mislili da je grlo sada se definira kao horizont događaja crne rupe (bilo nabijene ili neutralne). Zrake ili čestice s različitih strana "mosta" padaju na različite "odjeljke" horizonta. A između njegovog lijevog i desnog dijela, relativno govoreći, nalazi se nestatično područje. Da bi se prošlo područje, nemoguće ga je ne prevladati.

Nemogućnost prolaska kroz crnu rupu

Čini se da se svemirska letjelica koja se približava horizontu relativno velike crne rupe zauvijek smrzava. Sve rjeđe dopiru signali s njega... Naprotiv, do horizonta prema brodskom satu dolazi se u konačnom vremenu. Kada ga brod (zraka svjetlosti ili čestica) prođe, ubrzo će naletjeti na singularitet. Ovdje zakrivljenost postaje beskonačna. U singularnosti (još uvijek na putu do nje), prošireno tijelo neizbježno će biti rastrgano i zgnječeno. Ovo je stvarnost crne rupe.

Daljnje istraživanje

Godine 1916-17. Dobivena su Reisner-Nordströmova i Schwarzschildova rješenja. Oni sferično opisuju simetrične električki nabijene i neutralne crne rupe. Međutim, fizičari su uspjeli u potpunosti razumjeti složenu geometriju tih prostora tek na prijelazu iz 1950-ih u 60-e. Tada je D. A. Wheeler, poznat po svom radu u teoriji gravitacije i nuklearnoj fizici, predložio termine "crvotočina" i "crna rupa". Ispostavilo se da u prostorima Reisner-Nordströma i Schwarzschilda doista postoje crvotočine u svemiru. Potpuno su nevidljivi dalekom promatraču, poput crnih rupa. I, poput njih, crvotočine u svemiru su vječne. Ali ako putnik prodre iza horizonta, one se tako brzo uruše da kroz njih ne može proletjeti ni zraka svjetlosti ni masivna čestica, a kamoli brod. Da biste letjeli do drugih usta, zaobilazeći singularnost, morate se pomaknuti brže od svjetlosti. Trenutačno fizičari vjeruju da su brzine supernove energije i materije fundamentalno nemoguće.

Schwarzschilda i Reisner-Nordstroma

Schwarzschildova crna rupa može se smatrati neprobojnom crvotočinom. Što se tiče crne rupe Reisner-Nordström, ona je nešto kompliciranija, ali također neprohodna. Ipak, nije tako teško smisliti i opisati četverodimenzionalne crvotočine u svemiru koje bi se mogle prijeći. Samo trebate odabrati vrstu metrike koja vam je potrebna. Metrički tenzor ili metrika skup je vrijednosti koje se mogu koristiti za izračunavanje četverodimenzionalnih intervala koji postoje između točaka događaja. Ovaj skup veličina u potpunosti karakterizira i gravitacijsko polje i geometriju prostor-vrijeme. Geometrijski prohodne crvotočine u svemiru još su jednostavnije od crnih rupa. Oni nemaju horizonte koji s vremenom vode u kataklizme. NA razne točke vrijeme može ići drugačijim tempom, ali ne bi smjelo stati ili ubrzati beskrajno.

Dva pravca istraživanja crvotočine

Priroda je postavila barijeru na putu pojave crvotočina. Međutim, osoba je uređena na takav način da ako postoji prepreka, uvijek će biti onih koji je žele prevladati. I znanstvenici nisu iznimka. Radovi teoretičara koji se bave proučavanjem crvotočina mogu se uvjetno podijeliti u dva područja koja se međusobno nadopunjuju. Prvi se bavi razmatranjem njihovih posljedica, unaprijed pretpostavljajući da crvotočine postoje. Predstavnici drugog smjera pokušavaju razumjeti od čega i kako se mogu pojaviti, koji su uvjeti potrebni za njihovu pojavu. U ovom smjeru ima više radova nego u prvom i možda su zanimljiviji. Ovo područje uključuje potragu za modelima crvotočina, kao i proučavanje njihovih svojstava.

Dostignuća ruskih fizičara

Kako se pokazalo, svojstva materije, koja je materijal za izgradnju crvotočina, mogu se ostvariti zahvaljujući polarizaciji vakuuma kvantnih polja. Do tog su zaključka nedavno došli ruski fizičari Sergej Suškov i Arkadij Popov, zajedno sa španjolskim istraživačem Davidom Hochbergom i Sergejem Krasnikovim. Vakuum u ovom slučaju nije praznina. To je kvantno stanje koje karakterizira najniža energija, odnosno polje u kojem nema pravih čestica. U tom se polju stalno pojavljuju parovi “virtualnih” čestica koje nestaju prije nego što ih uređaji detektiraju, ali ostavljaju trag u obliku tenzora energije, odnosno impulsa neobičnih svojstava. Unatoč činjenici da se kvantna svojstva materije uglavnom očituju u mikrokozmosu, crvotočine koje stvaraju, pod određenim uvjetima, mogu doseći značajne veličine. Jedan od Krasnikovljevih članaka, inače, zove se "Prijetnja crvotočina".

Pitanje filozofije

Ako se crvotočine ikad izgrade ili otkriju, polje filozofije koje se bavi tumačenjem znanosti suočit će se s novim izazovima, i to, mora se reći, vrlo teškim. Unatoč svoj naizgled apsurdnosti vremenskih petlji i teškim problemima uzročnosti, ovo će područje znanosti vjerojatno jednog dana to shvatiti. Baš kao što su se u svoje vrijeme bavili problemi kvantne mehanike i stvorenog Kozmosa, prostora i vremena - sva ta pitanja zanimala su ljude u svim dobima i, čini se, uvijek će nas zanimati. Gotovo ih je nemoguće u potpunosti upoznati. Malo je vjerojatno da će istraživanje svemira ikada biti dovršeno.

Svi smo navikli da se prošlost ne može vratiti, iako ponekad to jako želimo. Više od jednog stoljeća pisci znanstvene fantastike oslikavaju najrazličitije incidente koji nastaju zahvaljujući mogućnosti putovanja kroz vrijeme i utjecaja na tijek povijesti. Štoviše, ova se tema pokazala toliko gorućom da su krajem prošlog stoljeća čak i fizičari daleko od bajki počeli ozbiljno tražiti takva rješenja jednadžbi koje opisuju naš svijet, koja bi omogućila stvaranje vremenskih strojeva i u tren oka. oka da prevlada svaki prostor i vrijeme.

NA fantastični romani opisuje cijele transportne mreže koje povezuju zvjezdane sustave i povijesne ere. Zakoračio sam u kabinu stiliziranu, recimo, kao telefonska govornica i našao se negdje u Andromedinoj maglici ili na Zemlji, ali u posjetu davno izumrlim tiranosaurima. Likovi takvih djela stalno koriste nulti transport vremeplova, portala i sličnih prikladnih uređaja. Međutim, ljubitelji znanstvene fantastike takva putovanja doživljavaju bez puno treme - nikad se ne zna što se može zamisliti, upućujući provedbu izmišljenog na neizvjesnu budućnost ili na spoznaje nepoznatog genija. Mnogo više iznenađuje činjenica da se o vremenskim strojevima i tunelima u svemiru sasvim ozbiljno govori kao o hipotetski mogućim u člancima o teorijskoj fizici, na stranicama najuglednijih znanstvenih publikacija.

Odgovor leži u činjenici da, prema Einsteinovoj teoriji gravitacije - opća teorija Relativnost (GR), četverodimenzionalni prostor-vrijeme u kojem živimo je zakrivljen, a gravitacija, svima poznata, manifestacija je takve zakrivljenosti.

Materija se “savija”, iskrivljuje prostor oko sebe, a što je gušća to je zakrivljenost jača. Brojne alternativne teorije gravitacije, čiji broj ide na stotine, razlikuju se od opće relativnosti u detaljima, zadržavaju glavnu stvar - ideju zakrivljenosti prostor-vremena. A ako je prostor zakrivljen, zašto onda ne uzeti, na primjer, oblik cijevi koja nakratko povezuje regije odvojene stotinama tisuća svjetlosnih godina, ili, recimo, epohe udaljene jedna od druge - uostalom, ne govorimo samo o prostoru, ali o prostor-vremenu? Sjećate li se riječi Strugackih (koji su, usput, također pribjegli nultom prijevozu): "Uopće ne vidim zašto plemeniti don ne bi trebao ..." - pa, recimo, ne letjeti do XXXII stoljeća?

Crvotočine ili crne rupe?

Razmišljanja o tako snažnoj zakrivljenosti našeg prostor-vremena pojavila su se odmah nakon pojave opće teorije relativnosti - već 1916. austrijski fizičar L. Flamm raspravljao je o mogućnosti postojanja prostorne geometrije u obliku svojevrsne rupe koja povezuje dva svijeta . Godine 1935. A. Einstein i matematičar N. Rosen skrenuli su pozornost na činjenicu da su najjednostavnija rješenja GR jednadžbi koje opisuju izolirane, neutralne ili električki nabijene izvore gravitacijsko polje, imaju prostornu strukturu "mosta" koji na gotovo gladak način povezuje dva svemira - dva identična, gotovo ravna, prostor-vremena.

Takve prostorne strukture kasnije su nazvane "crvotočine" (prilično slobodan prijevod engleska riječ"crvotočina" - "crvotočina"). Einstein i Rosen su čak razmatrali mogućnost korištenja takvih "mostova" za opisivanje elementarnih čestica. Doista, čestica je u ovom slučaju čisto prostorna tvorevina, pa nema potrebe posebno modelirati izvor mase ili naboja, a uz mikroskopske dimenzije crvotočine, vanjski, udaljeni promatrač smješten u jednom od prostora vidi samo točkasti izvor s određenom masom i nabojem. Električne linije sile ulaze u rupu s jedne strane i izlaze s druge, bez početka ili kraja. Prema riječima američkog fizičara J. Wheelera, ispada "masa bez mase, naboj bez naboja". I u ovom slučaju uopće nije potrebno vjerovati da most spaja dva različita svemira - nije ništa gore od pretpostavke da se oba "usta" crvotočine otvaraju u isti svemir, ali na različitim točkama i u različito vrijeme - nešto poput šuplje "ručke" ušivene u poznati gotovo ravni svijet. Jedno usta u koje ulaze silnice možemo vidjeti kao negativan naboj (npr. elektron), drugo, iz kojeg izlaze, kao pozitivno (pozitron), mase će biti iste s obje strane.

Unatoč atraktivnosti takve slike, ona (iz mnogo razloga) nije zaživjela u fizici elementarnih čestica. Teško je Einstein-Rosenovim “mostovima” pripisati kvantna svojstva, a bez njih se u mikrokozmosu nema što raditi. S poznatim vrijednostima masa i naboja čestica (elektrona ili protona), Einstein-Rosenov most uopće ne nastaje, umjesto toga, "električno" rješenje predviđa takozvani "goli" singularitet - točku u kojoj zakrivljenost prostora i električno polje postaju beskonačni. Koncept prostor-vremena, čak i ako je zakrivljen, u takvim točkama gubi smisao, jer je nemoguće riješiti jednadžbe s beskonačnim članovima. Sama opća teorija relativnosti sasvim jasno kaže gdje točno prestaje djelovati. Prisjetimo se gore navedenih riječi: "gotovo glatko povezivanje ...". Ovo "skoro" odnosi se na glavnu manu "mostova" Einsteina - Rosena - kršenje glatkoće u najužem dijelu "mosta", na vratu. A ovo kršenje, mora se reći, vrlo je netrivijalno: na takvom vratu, s točke gledišta udaljenog promatrača, vrijeme se zaustavlja

Modernim rječnikom rečeno, ono što su Einstein i Rosen vidjeli kao grlo (to jest, najužu točku "mosta") zapravo nije ništa više od horizonta događaja crne rupe (neutralne ili nabijene). Štoviše, s različitih strana “mosta” čestice ili zrake padaju na različite “odjeljke” horizonta, a između, relativno govoreći, desnog i lijevog dijela horizonta, postoji posebno nestatično područje, bez kojeg nemoguće je proći kroz rupu.

Za gledatelja na daljinu svemirski brod, približavajući se horizontu dovoljno velike (u usporedbi s brodom) crne rupe, čini se da se zauvijek smrzava, a signali iz nje dopiru sve manje i manje. Naprotiv, prema brodskom satu, do horizonta se stiže u konačnom vremenu. Prošavši horizont, brod (čestica ili zraka svjetlosti) uskoro neminovno počiva na singularnosti - gdje zakrivljenost postaje beskonačna i gdje će (još na putu) svako produženo tijelo neizbježno biti zdrobljeno i rastrgano. Ovo je surova stvarnost unutarnje strukture crne rupe. Rješenja Schwarzschilda i Reisner-Nordströma koja opisuju sferno simetrične neutralne i električki nabijene crne rupe dobivena su 1916.-1917., međutim, fizičari su u potpunosti razumjeli složenu geometriju tih prostora tek na prijelazu iz 1950-ih u 1960-e. Inače, tada je John Archibald Wheeler, poznat po svom radu u nuklearnoj fizici i teoriji gravitacije, predložio termine "crna rupa" i "crvotočina". Kako se pokazalo, u Schwarzschildovim i Reisner-Nordströmovim prostorima doista postoje crvotočine. Sa stajališta udaljenog promatrača, one nisu potpuno vidljive, poput samih crnih rupa, i jednako su vječne. Ali za putnika koji se usudio prodrijeti iza horizonta, rupa se uruši tako brzo da ni brod, ni masivna čestica, pa čak ni zraka svjetlosti neće proletjeti kroz nju. Da bi se, zaobilazeći singularnost, probio "na svjetlost božju" - do drugog otvora rupe, potrebno je kretati se brže od svjetlosti. A fizičari danas vjeruju da su superluminalne brzine kretanja materije i energije načelno nemoguće.

Crvotočine i vremenske petlje

Dakle, Schwarzschildovu crnu rupu možemo smatrati neprobojnom crvotočinom. Reisner-Nordström crna rupa je kompliciranija, ali također neprohodna. Međutim, nije tako teško smisliti i opisati prohodne četverodimenzionalne crvotočine odabirom željene vrste metrike (metrika ili metrički tenzor je skup veličina koje se koriste za izračunavanje četverodimenzionalnih udaljenosti-intervala između točke događaja, što u potpunosti karakterizira geometriju prostor-vremena i gravitacijsko polje). Prohodne crvotočine su, općenito, geometrijski još jednostavnije od crnih rupa: ne bi trebalo postojati nikakvi horizonti koji bi s vremenom vodili u kataklizme. Vrijeme u različitim točkama može, naravno, teći različitim tempom - ali ne bi trebalo beskonačno ubrzavati ili stati.

Moram reći da su razne crne rupe i crvotočine vrlo zanimljivi mikroobjekti koji nastaju sami od sebe, kao kvantne fluktuacije gravitacijskog polja (na duljinama reda veličine 10-33 cm), gdje se, prema postojećim procjenama, koncept tzv. klasični, glatki prostor-vrijeme više nije primjenjiv. Na takvim ljestvicama trebalo bi postojati nešto slično vodi ili sapunskoj pjeni u turbulentnom potoku, neprestano "dišući" zbog stvaranja i kolapsa malih mjehurića. Umjesto mirnog praznog prostora, imamo mini-crne rupe i crvotočine najbizarnijih i isprepletenih konfiguracija koje se pojavljuju i nestaju bjesomučnim tempom. Njihove dimenzije su nezamislivo male - toliko su puta manje atomska jezgra koliko je jezgra manja od planete Zemlje. Još ne postoji striktan opis prostorno-vremenske pjene, budući da je dosljedan kvantna teorija gravitacije, ali općenito opisana slika slijedi iz osnovnih principa fizikalne teorije i malo je vjerojatno da će se promijeniti.

No, sa stajališta međuzvjezdanog i međuvremenskog putovanja, potrebne su crvotočine sasvim različitih veličina: “volio bih” da kroz vrat bez oštećenja prođe svemirski brod razumne veličine ili barem spremnik (bilo bi neugodno među tiranosaurima). bez toga, zar ne?). Stoga je za početak potrebno dobiti rješenja jednadžbi gravitacije u obliku prohodnih crvotočina makroskopskih dimenzija. A ako pretpostavimo da se takva rupa već pojavila, a ostatak prostor-vremena je ostao gotovo ravan, onda smatrajte da ima svega - rupa može biti vremeplov, međugalaktički tunel, pa čak i akcelerator. Bez obzira na to gdje i kada se nalazi jedan od otvora crvotočine, drugi može biti bilo gdje u svemiru iu bilo koje vrijeme - u prošlosti ili budućnosti. Osim toga, usta se mogu kretati bilo kojom brzinom (u granicama svjetlosti) u odnosu na okolna tijela - to neće spriječiti izlazak iz rupe u (praktički) ravan prostor Minkowskog. Poznato je da je neobično simetričan i da izgleda isto u svim svojim točkama, u svim smjerovima iu svim inercijskim okvirima, bez obzira koliko se brzo kretali.

No, s druge strane, pod pretpostavkom postojanja vremenskog stroja, odmah se suočavamo s cijelim “buketom” paradoksa tipa – odletio u prošlost i “ubio djeda lopatom” prije nego što je djed uspio postati otac. Normalan zdrav razum sugerira da to, najvjerojatnije, jednostavno ne može biti. A ako fizikalna teorija tvrdi da opisuje stvarnost, mora sadržavati mehanizam koji zabranjuje formiranje takvih "vremenskih petlji", ili ih barem čini izuzetno teškim za formiranje.

GR, bez sumnje, tvrdi da opisuje stvarnost. U njemu su pronađena mnoga rješenja koja opisuju prostore sa zatvorenim vremenskim petljama, ali su u pravilu, iz ovog ili onog razloga, prepoznati ili kao nerealni ili, recimo, "bezopasni".

Da jako zanimljivo rješenje Na Einsteinove jednadžbe ukazao je austrijski matematičar K. Godel: ovo je homogeni stacionarni svemir, koji rotira kao cjelina. Sadrži zatvorene putanje, putujući duž kojih se možete vratiti ne samo na početnu točku u prostoru, već i na početnu točku u vremenu. Međutim, izračun pokazuje da je minimalno vremensko trajanje takve petlje mnogo dulje od životnog vijeka Svemira.

Prohodne crvotočine, koje se smatraju "mostovima" između različitih svemira, privremene su (kao što smo rekli) da pretpostavimo da se oba ulaza otvaraju u isti svemir, jer se petlje pojavljuju odmah. Što onda, sa stajališta opće relativnosti, sprječava njihov nastanak, barem na makroskopskim i kozmičkim razmjerima?

Odgovor je jednostavan: struktura Einsteinovih jednadžbi. S njihove lijeve strane nalaze se veličine koje karakteriziraju geometriju prostor-vrijeme, a s desne - takozvani tenzor energije-momenta, koji sadrži informacije o gustoći energije materije i raznih polja, o njihovom pritisku u različitim smjerovima, o njihovom rasporedu u prostoru i o stanju gibanja. Može se "čitati" Einsteinove jednadžbe s desna na lijevo, tvrdeći da ih materija koristi da "kaže" prostoru kako da se zakrivljuje. Ali moguće je i - s lijeva na desno, onda će tumačenje biti drugačije: geometrija diktira svojstva materije, koja bi mogla osigurati njezino postojanje, geometrija.

Dakle, ako trebamo geometriju crvotočine, zamijenimo je u Einsteinove jednadžbe, analiziramo je i otkrijemo kakva je materija potrebna. Ispostavilo se da je to vrlo čudno i bez presedana, zove se "egzotična materija". Dakle, za stvaranje najjednostavnije crvotočine (sferno simetrične) potrebno je da gustoća energije i tlak u radijalnom smjeru zbroje negativnu vrijednost. Treba li reći da su za obične vrste materije (kao i za mnoga poznata fizikalna polja) obje ove veličine pozitivne?..

Priroda je, kao što vidimo, doista postavila ozbiljnu barijeru nastanku crvotočina. Ali tako čovjek funkcionira, a znanstvenici tu nisu iznimka: ako barijera postoji, uvijek će biti onih koji je žele prevladati.

Rad teoretičara zainteresiranih za crvotočine može se uvjetno podijeliti u dva komplementarna pravca. Prvi, unaprijed pretpostavljajući postojanje crvotočina, razmatra posljedice koje nastaju, drugi pokušava utvrditi kako i od čega se crvotočine mogu graditi, pod kojim uvjetima se pojavljuju ili mogu nastati.

U djelima prvog smjera, na primjer, raspravlja se o takvom pitanju.

Pretpostavimo da imamo na raspolaganju crvotočinu kroz koju možete proći za nekoliko sekundi, a neka se njezina dva ljevkasta usta "A" i "B" nalaze blizu jedno drugom u prostoru. Je li moguće takvu rupu pretvoriti u vremeplov? Američki fizičar Kip Thorne i njegovi suradnici pokazali su kako se to radi: ideja je ostaviti jedno od usta, "A", na mjestu, a drugo, "B" (koje bi se trebalo ponašati kao obično masivno tijelo), raspršiti se do brzine usporedive s brzinom svjetlosti, a zatim se vratiti i zakočiti blizu "A". Tada će zbog učinka SRT (usporenje vremena na tijelu koje se kreće u odnosu na tijelo koje miruje) proći manje vremena za ušće "B" nego za ušće "A". Štoviše, što je veća brzina i trajanje putovanja usta "B", to će veća biti vremenska razlika između njih. Ovo je, zapravo, onaj isti "paradoks blizanaca" dobro poznat znanstvenicima: blizanac koji se vratio s leta prema zvijezdama ispada da je mlađi od svog brata domorodca ... Neka je vremenska razlika između usta, jer primjer, pola godine. Zatim, sjedeći blizu ušća "A" usred zime, vidjet ćemo kroz crvotočinu živopisnu sliku prošlog ljeta i - stvarno ovog ljeta i vratiti se, nakon što smo prošli kroz rupu. Zatim ćemo opet prići lijevku "A" (on je, kako smo se dogovorili, negdje u blizini), još jednom zaroniti u rupu i skočiti ravno u lanjski snijeg. I toliko puta. Krećući se u suprotnom smjeru - zaranjajući u lijevak "B", - skočit ćemo pola godine u budućnost ... Tako, nakon jedne manipulacije jednim od usta, dobivamo vremenski stroj koji se može "koristiti" stalno (pod pretpostavkom, naravno, da je stabilan ili da ga možemo održavati "u radu").

Radovi drugog smjera brojniji su i, možda, još zanimljiviji. Ovaj smjer uključuje traženje specifičnih modela crvotočina i proučavanje njihovih specifičnih svojstava, koja, općenito, određuju što se s tim rupama može učiniti i kako ih koristiti.

Egzomaterija i tamna energija

Egzotična svojstva materije, koja mora posjedovati građevinski materijal za crvotočine, kako se pokazalo, mogu se ostvariti zahvaljujući takozvanoj polarizaciji vakuuma kvantnih polja. Do tog su zaključka nedavno došli ruski fizičari Arkadij Popov i Sergej Suškov iz Kazana (zajedno s Davidom Hochbergom iz Španjolske) te Sergej Krasnikov sa zvjezdarnice Pulkovo. I u ovom slučaju vakuum uopće nije praznina, već kvantno stanje s najnižom energijom – polje bez pravih čestica. U njemu se neprestano pojavljuju parovi "virtualnih" čestica koje opet nestaju ranije nego što bi ih uređaji mogli detektirati, ali ostavljaju svoj vrlo stvaran trag u obliku nekog tenzora energije-momenta neobičnih svojstava.

I iako se kvantna svojstva materije očituju uglavnom u mikrokozmosu, crvotočine koje stvaraju (pod određenim uvjetima) mogu doseći vrlo pristojne veličine. Inače, jedan od članaka S. Krasnikova ima "zastrašujući" naslov - "Prijetnja crvotočina". Najzanimljivija stvar u ovoj čisto teorijskoj raspravi je da stvarna astronomska promatranja zadnjih godina izgleda uvelike potkopavaju stavove protivnika samog postojanja crvotočina.

Astrofizičari su, proučavajući statistiku eksplozija supernova u galaksijama udaljenim milijardama svjetlosnih godina od nas, zaključili da se naš Svemir ne samo širi, već se širi sve većom brzinom, odnosno ubrzano. Štoviše, s vremenom se to ubrzanje čak i povećava. To sasvim pouzdano pokazuju najnovija opažanja najnovijim svemirskim teleskopima. Pa, sada je vrijeme da se prisjetimo veze između materije i geometrije u općoj teoriji relativnosti: priroda širenja Svemira čvrsto je povezana s jednadžbom stanja materije, drugim riječima, s odnosom između njezine gustoće i tlaka. Ako je materija obična (pozitivne gustoće i tlaka), tada sama gustoća s vremenom pada, a širenje se usporava.

Ako je tlak negativan i jednak po veličini, ali suprotnog predznaka gustoći energije (tada je njihov zbroj = 0), tada je ta gustoća konstantna u vremenu i prostoru - to je takozvana kozmološka konstanta, koja dovodi do širenja s konstantom ubrzanje.

Ali da ubrzanje raste s vremenom, a to nije dovoljno - zbroj tlaka i gustoće energije mora biti negativan. Nitko nikada nije promatrao takvu materiju, ali čini se da ponašanje vidljivog dijela Svemira signalizira njezinu prisutnost. Izračuni pokazuju da bi ove vrste čudne, nevidljive materije (zvane "tamna energija") u sadašnjoj eri trebalo biti oko 70%, a taj udio stalno raste (za razliku od obične materije, koja gubi gustoću s povećanjem volumena, tamna energija se ponaša paradoksalno - Svemir se širi, a njegova gustoća raste). Ali uostalom (a o tome smo već govorili), upravo je takva egzotična materija najprikladniji “građevni materijal” za nastanak crvotočina.

Čovjeka vuče maštati: prije ili kasnije, tamna energija će biti otkrivena, znanstvenici i tehnolozi će naučiti kako je zgusnuti i napraviti crvotočine, a tamo - nedaleko od "ostvarenog sna" - o vremenskim strojevima i o tunelima koji vode u zvijezde ... Istina, procjena gustoće tamne energije u svemiru, koja osigurava njegovo ubrzano širenje, donekle je prigušujuća: ako je tamna energija ravnomjerno raspoređena, dobiva se potpuno zanemariva vrijednost - oko 10-29 g/cm3 . Za običnu tvar ova gustoća odgovara 10 atoma vodika po 1 m3. Čak je i međuzvjezdani plin nekoliko puta gušći. Dakle, ako ovaj put do stvaranja vremenskog stroja može postati stvaran, onda to neće biti vrlo, vrlo skoro.

Trebam rupu za krafne

Do sada smo govorili o tunelastim crvotočinama s glatkim vratovima. Ali na kraju krajeva, opća teorija relativnosti predviđa i drugu vrstu crvotočina - a one u načelu uopće ne zahtijevaju nikakvu distribuiranu materiju. postoji cijeli razred rješenja Einsteinovih jednadžbi, u kojima četverodimenzionalni prostor-vrijeme, ravan daleko od izvora polja, postoji takoreći u dva primjerka (ili lista), a zajedničko im je samo određeno tanko prsten (izvor polja) i disk ograničen ovim prstenom. Ovaj prsten ima doista magično svojstvo: možete "lutati" po njemu koliko god želite, ostajući u "svom" svijetu, ali kada prođete kroz njega, naći ćete se u potpuno drugačijem svijetu, iako sličnom "Svoj". A da biste se vratili, morate ponovno proći kroz prsten (i s bilo koje strane, ne nužno s one s koje ste upravo izašli).

Sam prsten je singularan - zakrivljenost prostor-vremena na njemu se okreće u beskonačnost, ali sve točke unutar njega su sasvim normalne, a tijelo koje se tamo kreće ne doživljava nikakve katastrofalne posljedice.

Zanimljivo je da postoji mnogo takvih rješenja - i neutralnih i električno punjenje, sa i bez rotacije. Takvo je, posebice, poznato rješenje Novozelanđanina R. Kerra za rotirajuću crnu rupu. Najrealističnije opisuje crne rupe zvjezdanih i galaktičkih razmjera (u čije postojanje većina astrofizičara više ne sumnja), budući da gotovo svi nebeska tijela doživljavaju rotaciju, a kada se stisne, rotacija se samo ubrzava, posebno kada kolabira u crnu rupu.

Dakle, ispada da su rotirajuće crne rupe "izravni" kandidati za "vremenske strojeve"? Međutim, nastale su crne rupe zvjezdani sustavi, okružen i ispunjen vrućim plinom i oštrim smrtonosnim zračenjem. Osim ove čisto praktične zamjerke, postoji i ona temeljna koja se odnosi na teškoće izlaska ispod horizonta događaja na novu prostorno-vremensku “plahtu”. Ali ne vrijedi se detaljnije zadržavati na tome, budući da, prema općoj teoriji relativnosti i mnogim njezinim generalizacijama, crvotočine s pojedinačnim prstenovima mogu postojati bez ikakvih horizonata.

Dakle, postoje najmanje dvije teorijske mogućnosti za postojanje povezivanja crvotočina različiti svjetovi: jazbine mogu biti glatke i sastoje se od egzotične tvari ili mogu nastati zbog singularnosti, a da ostanu prohodne.

Prostor i žice

Tanki singularni prstenovi nalikuju drugim neobičnim objektima koje predviđa moderna fizika - kozmičkim strunama koje su nastale (prema nekim teorijama) u ranom Svemiru kada se supergusta materija hladila i mijenjala svoja stanja. Oni doista nalikuju strunama, samo iznimno teške - mnogo milijardi tona po centimetru duljine s debljinom od djelića mikrona. I, kao što su pokazali Amerikanac Richard Gott i Francuz Gerard Clement, nekoliko struna koje se kreću relativno jedna prema drugoj velikim brzinama mogu se koristiti za stvaranje struktura koje sadrže vremenske petlje. Odnosno, krećući se na određeni način u gravitacijskom polju ovih struna, možete se vratiti na početnu točku prije nego što ste iz nje izletjeli.

Astronomi su dugo tražili ovu vrstu svemirski objekti, a danas već postoji jedan "dobar" kandidat - objekt CSL-1. Riječ je o dvije iznenađujuće slične galaksije, koje su u stvarnosti vjerojatno jedna, samo račvana zbog učinka gravitacijske leće. Štoviše, u ovom slučaju gravitacijska leća nije sferična, već cilindrična, nalik dugoj tankoj teškoj niti.

Hoće li peta dimenzija pomoći?

U slučaju da prostor-vrijeme sadrži više od četiri dimenzije, arhitektura crvotočina dobiva nove, dosad nepoznate mogućnosti. Da, unutra posljednjih godina koncept "branskog svijeta" stekao je popularnost. Pretpostavlja da se sva vidljiva materija nalazi na nekoj četverodimenzionalnoj površini (označenoj pojmom "brane" - skraćena riječ za "membranu"), au okolnom peto ili šestodimenzionalnom volumenu ne postoji ništa osim gravitacijskog polja. Gravitacijsko polje na samoj brani (i to je jedino koje promatramo) pokorava se modificiranim Einsteinovim jednadžbama, a one imaju doprinos iz geometrije okolnog volumena. Dakle, ovaj doprinos je sposoban igrati ulogu egzotične materije koja stvara crvotočine. Burrows mogu biti bilo koje veličine, a opet nemaju vlastitu gravitaciju.

Time se, dakako, ne iscrpljuje cijela raznolikost "konstrukcija" crvotočina, a opći je zaključak da, uza svu neobičnost njihovih svojstava i uza sve poteškoće temeljne, uključujući i filozofsku prirodu, na koju su mogu dovesti, njihovo moguće postojanje vrijedi tretirati s punom ozbiljnošću i dužnom pozornošću. Ne može se isključiti da npr velike veličine postoje u međuzvjezdanom ili međugalaktičkom prostoru - makar samo zbog koncentracije vrlo tamne energije koja ubrzava širenje Svemira. Nedvosmislenog odgovora na pitanja - kako mogu tražiti zemaljskog promatrača i postoji li način da ih se otkrije - još nema. Za razliku od crnih rupa, crvotočine možda čak i nemaju neko zamjetljivo privlačno polje (moguće je i odbijanje), pa stoga ne treba očekivati ​​zamjetne koncentracije zvijezda ili međuzvjezdanog plina i prašine u njihovoj blizini. Ali pod pretpostavkom da mogu “skratiti” područja ili epohe koje su udaljene jedna od druge, propuštajući zračenje zvijezda kroz sebe, sasvim je moguće očekivati ​​da će se neka daleka galaksija činiti neobično blizu. Zbog širenja Svemira, što je galaksija dalje, to je veći pomak spektra (prema crvenoj strani) njeno zračenje dolazi do nas. Ali kada gledate kroz crvotočinu, možda neće biti crvenog pomaka. Ili hoće, ali je drugačije. Neki od tih objekata mogu se promatrati istovremeno na dva načina - kroz rupu ili na "uobičajen" način, "mimo rupe".

Dakle, znak kozmičke crvotočine može biti sljedeći: opažanje dva objekta s vrlo sličnim svojstvima, ali na različitim prividnim udaljenostima i s različitim crvenim pomacima. Ako se crvotočine ipak otkriju (ili izgrade), područje filozofije koje se bavi tumačenjem znanosti suočit će se s novim i, moram reći, vrlo teškim zadacima. I uza svu prividnu apsurdnost vremenskih petlji i složenost problema povezanih s uzročno-posljedičnim vezama, ovo će područje znanosti, po svoj prilici, prije ili kasnije sve nekako shvatiti. Baš kao što se svojedobno "nosila" s konceptualnim problemima kvantne mehanike i Einsteinove teorije relativnosti

Kirill Bronnikov, doktor fizikalnih i matematičkih znanosti

Definicija 1

Einstein-Rosenov most jedna je od modifikacija vakuumskog rješenja Einsteinovih jednadžbi opće relativnosti.

Godine 1935. A. Einstein i N. Rosen objavili su članak "Problemi čestica u Općoj teoriji relativnosti". U ovom članku znanstvenici su pokušali prikazati matematički modelčestice poput mosta. Suština predložene hipoteze bila je da je čestica predstavljena u obliku "rupe", a ne, kao što je uobičajeno za nas, točke.

U modelu koji su predložili Einstein i Rosen, znanstvenici su pokušali:

• ponuditi temeljno novi pogled na prirodu elementarnih čestica koje čine tvar;
• lijepo je s matematičkog gledišta kombinirati teorije gravitacije i elektromagnetizma (predloženo rješenje je prikladno za jednadžbe opće teorije relativnosti (gravitacijske jednadžbe) i za Maxwellove jednadžbe (elektromagnetske jednadžbe));

Geometrijska bit Einstein-Rosen mosta je da postoji kratka cijev - skakač koji spaja dva paralelna prostorna "lista".

Modificirano Schwarzschildovo rješenje

Kada se razmatra Schwarzschildovo rješenje izvan horizonta (za $\rho2M$), može se zamijeniti jedna "radijalna" koordinata ($\rho$) drugom - $u(\rho)$. U ovom slučaju jednadžbu odnosa pišemo u obliku:

$\frac(1)(2) u^2=\rho-2M >0 (1).$

Transformacija radijalne koordinate se vrši na takav način da $\rho$ raste od $2M$ do beskonačnosti, $u$ koordinata ili raste od nule do beskonačnosti ili se smanjuje od 0 do minus beskonačnosti.

U ovom slučaju, metrika u novim koordinatama ima oblik:

$ds^2=\frac(u^2)(u^2+4M)dt^2-(u^2+4M)du^2-\frac(1)(4)(u^2+4M)^ 2(d\theta^2+sin^2\theta d\phi^2)(2).$

Budući da je metrika (2) dobivena transformacijom koordinata iz Schwarzschildovog rješenja, ona će također zadovoljiti jednadžbe opće relativnosti, barem za $u$ > $0$ i $u$

Metrika (1) definirana je na cijeloj realnoj osi.

Dvije varijante rješavanja Schwarzschildove jednadžbe za $u$ > $0$ i $u$

Komponente metrike (2) su glatke funkcije, stoga su Einsteinove jednadžbe zadovoljene za sve $u$.

Za $u=0$, metrika (2) je degenerirana, stoga će Einsteinove jednadžbe zahtijevati daljnju definiciju.

Einstein-Rosen metrika je nepromjenjiva prema $u \to -u$ transformacijama.

Autori metrike (2), Einstein i Rosen, smatrali su da je fizikalna interpretacija metrike (2) točkasta čestica mase $M$, koja miruje u središtu sfernog koordinatnog sustava $u=0$ , dok je prostor-vrijeme oko te čestice opisan s dva lista $u$ $0$ s metrikom (2). Treba uzeti u obzir da ovi listovi opisuju jedan Svemir.

Moderna interpretacija fizičkog značenja Einstein–Rosenovog mosta

Razmotrite pomak testnih čestica u ekvatorijalnoj ravnini ($\theta=\frac(1)(2) \pi$) hiperpovršine $u=0$. Naše se čestice kreću u trodimenzionalnom prostoru s metrikom:

$ds^2=(1-\frac(2M)(\rho))dt^2-\frac(d \rho^2)(1-\frac(2M)(\rho))-\rho^2d\ phi^2 (3)$

u Schwarzschildovim koordinatama.

Za ove ispitne čestice, prostor su sekcije $t=const$. Dobivamo dvodimenzionalnu mnogostrukost (plohu) s metrikom:

$dl^2=\frac(d\rho^2)(1-\frac(2M)(\rho))+\rho^2d\phi^2 (4),$

gdje su $\rho$ i $\phi$ polarne koordinate euklidske ravnine.

Kako bi se predstavila površina definirana metrikom (4), ona je ugrađena u trodimenzionalni euklidski prostor u kojem su $\rho$, $\phi$ i $z$ cilindrične koordinate. Ako je kretanje rotacije specificirano pomoću funkcije $z (\rho)$, tada inducirana metrika na ugrađenoj površini ima oblik:

$dl^2=(1+(\frac(dz)(d\rho))^2)d\rho^2+\rho^2d\phi^2 (5).$

Da bi se ostvarila koincidencija metrika (5) i (4), potrebno je da bude zadovoljena jednakost:

$(\frac(dz)(d\rho))^2=\frac(1)(\frac(\rho)(2M)-1)(6).$

Jednadžba (6) može vrijediti samo za vanjsko Schwarzschildovo rješenje ($\rho$ > $2M$). Opće rješenje se može napisati kao:

$z=\int(\frac(d\rho)(\sqrt(\frac(\rho)(2M)-1)))=4M\sqrt(\frac(\rho)(2M)-1)+konst (7)$.

Integracijska konstanta može se izjednačiti s nulom, jer je odgovorna za pomak $z$ koordinate.

Vidimo da se površina s metrikom (4) može prikazati u trodimenzionalnom euklidskom prostoru danom jednadžbom:

$\frac(\rho)(2M)=1+(\frac(z)(4M))^2 (8).$

Jednadžba (8) nam govori da imamo paraboloid rotacije (Flammov paraboloid).

U ovom ugrađivanju, gornji ($z$ > $0$) i donji ($z$

Ovi su dijelovi glatko prošiveni uz vrat $z=0$. Vrat odgovara horizontu $\rho_s=2M$.

Flammov paraboloid je globalno izometričan poprečnim presjecima duž ekvatora Einstein-Rosenovog mosta.

Kada se koriste $u$ i $\phi$ koordinate, ugradnje će biti dane jednadžbama:

$z^2=4Mu^2$ ili $z=\pm \sqrt(4M)u (9).$

Jednadžbe (9) znače da paraboloid postaje par stožaca, a vrat mosta se skuplja u točku.

Fizička interpretacija Einstein-Rosen mosta, konstrukcije izvedene iznad, čine sljedeće:

• Dobivena su dva svemira koja odgovaraju $z$ > $0$ i $z$
• Oba svemira su asimptotski ravna ako su udaljenosti velike ($\rho \to \infty$).
• U "centru" Svemiri imaju lijepljenje ($\rho=2M$ $u=0$).

Gore opisana struktura naziva se crvotočina, jer kroz nju postoji hipotetska prilika da se uđe u drugi svemir. Imajte na umu da je Einstein-Rosenov most neprobojna crvotočina.

Trenutno se vjeruje da postojanje crvotočina nije dokazano, budući da nisu otkrivene.

Brojni znanstvenici napominju da je potraga za "cvotočinama" jedan od najzanimljivijih zadataka astronomije.

Pretpostavlja se da se crvotočine mogu nalaziti u središtima galaksija.

Relativistički opis crnih rupa pojavljuje se u radu Karla Schwarzschilda. Godine 1916., samo nekoliko mjeseci nakon što je Einstein zapisao svoje poznate jednadžbe, Schwarzschild je uspio pronaći točno rješenje za njih i izračunati gravitacijsko polje masivne nepomične zvijezde.

Schwarzschildovo rješenje imalo je nekoliko zanimljive karakteristike. Prvo, oko crne rupe postoji "točka bez povratka". Svaki objekt koji se približi na udaljenost manju od ovog polumjera neizbježno će biti uvučen u crnu rupu i neće moći pobjeći. Osoba dovoljno nesretna da se nađe unutar radijusa Schwarzschilda bit će zarobljena od strane crne rupe i smrvljena na smrt. Trenutno se ta udaljenost od crne rupe naziva Schwarzschildov polumjer, ili horizont događaja(najudaljenija vidljiva točka).

Drugo, bilo tko unutar Schwarzschildovog radijusa otkrit će "zrcalni svemir" s "druge strane" prostor-vremena (Slika 10.2). Einsteinu nije smetalo postojanje ovog bizarnog zrcalnog svemira, jer je komunikacija s njim bila nemoguća. Bilo koje svemirska sonda, poslan u središte crne rupe, naići će na beskonačnu zakrivljenost; drugim riječima, gravitacijsko polje bit će beskonačno, a svaki materijalni objekt bit će uništen. Elektroni će se odvojiti od atoma, a čak će se i protoni i neutroni u jezgri raznijeti. Osim toga, da bi prodrla u drugi svemir, sonda bi trebala letjeti brže od brzine svjetlosti, što je nemoguće. Dakle, iako je zrcalni svemir matematički neophodan za razumijevanje Schwarzschildovog rješenja, nikada ga neće biti moguće fizički promatrati.

Riža. 10.2. Einstein-Rosenov most povezuje dva različita svemira. Einstein je vjerovao da će svaka raketa koja padne na ovaj most biti uništena, što znači da je komunikacija između ova dva svemira nemoguća. Ali kasniji izračuni su pokazali da je putovanje platformom, iako izuzetno teško, ipak moguće.

Kao rezultat toga, poznati Einstein-Rosenov most koji povezuje dva svemira (most je nazvan po Einsteinu i njegovom suizumitelju Nathanu Rosenu) smatra se matematičkom čudom. Ovaj most je neophodan da bi se dobila matematički konzistentna teorija crnih rupa, ali je preko Einstein-Rosenovog mosta nemoguće ući u zrcalni svemir. Einstein-Rosenovi mostovi ubrzo su se pojavili u drugim rješenjima gravitacijskih jednadžbi, poput Reisner-Nordströmovog rješenja za crnu rupu s električnim nabojem ... Ipak, Einstein-Rosenov most ostao je zanimljiva, ali zaboravljena primjena teorije relativnosti .

Situacija se počela mijenjati pojavom rada novozelandskog matematičara Roya Kerra, koji je 1963. pronašao još jedno egzaktno rješenje Einsteinovih jednadžbi. Kerr je vjerovao da svaka zvijezda u kolapsu rotira. Poput rotirajućeg klizača čija se brzina povećava kako sklapa ruke, zvijezda će se neizbježno brže okretati dok se urušava. Stoga, stacionarno Schwarzschildovo rješenje za crne rupe nije bilo fizički najrelevantnije rješenje Einsteinovih jednadžbi.

Kerrovo predloženo rješenje postalo je senzacija u pitanjima relativnosti. Astrofizičar Subramanyan Chandrasekhar jednom je rekao:

Najzapanjujući događaj u cijelom mom životu znanstveni život, tj. tijekom četrdeset pet godina došlo je do spoznaje da točno rješenje jednadžbi Einsteinove opće teorije relativnosti, koje je otkrio novozelandski matematičar Roy Kerr, daje apsolutno točan prikaz bezbrojnog broja masivnih crnih rupa koje ispuniti svemir. Ovo "strahopoštovanje pred lijepim", ovo nevjerojatna činjenica da me otkriće koje je potraga za ljepotom u matematici dovelo do pronalaženja svog točnog pandana u prirodi uvjerava da je ljepota ono što ljudski um odgovara na najdubljoj, najsmislenijoj razini.

Međutim, Kerr je otkrio da se masivna rotirajuća zvijezda ne skuplja u točku. Umjesto toga, rotirajuća zvijezda je spljoštena dok se na kraju ne pretvori u prsten s izvanrednim svojstvima. Ako sondu lansirate u crnu rupu sa strane, ona će pogoditi ovaj prsten i biti potpuno uništena. Zakrivljenost prostor-vremena ostaje beskonačna ako se prstenu približite sa strane. Tako reći, centar je još uvijek okružen "prstenom smrti". Ali ako svemirsku sondu lansirate u prsten odozgo ili odozdo, morat će se nositi s velikom, ali konačnom zakrivljenošću; drugim riječima, gravitacijska sila neće biti beskonačna.

Ovaj krajnje neočekivani zaključak iz Kerrovog rješenja znači da bi svaka svemirska sonda lansirana u rotirajuću crnu rupu duž njezine rotacijske osi mogla, u načelu, preživjeti ogroman, ali konačan udar gravitacijskih polja u središtu i stići sve do zrcalnog svemira, izbjegavajući smrt pod utjecajem beskonačne zakrivljenosti. Einstein-Rosenov most djeluje kao tunel koji povezuje dvije regije prostor-vremena; ovo je "crvotočina", ili "krtična rupa". Dakle, Kerrova crna rupa je ulaz u drugi svemir.

Sada zamislimo da je naša raketa završila na Einstein-Rosen mostu. Dok se približava rotirajućoj crnoj rupi, vidi prstenastu rotirajuću zvijezdu. Isprva se čini da se raketa spušta prema crnoj rupi sa strane Sjeverni polčekajući katastrofalan sudar. Ali kako se približavamo prstenu, svjetlost iz zrcalnog svemira dopire do naših senzora. Budući da svo elektromagnetsko zračenje, uključujući i radare, kruži oko crne rupe, signali se pojavljuju na zaslonima naših radara koji opetovano prolaze oko crne rupe. Stvara se efekt koji nalikuje zrcalnoj “sobi smijeha”, gdje nas zavaravaju brojni odrazi sa svih strana. Svjetlo se odbija od mnogih ogledala, stvarajući iluziju da je soba puna naših replika.