İmkansız mesafeyi geçmek
Noel Baba'nın Fantezi Yolculuğu'nda "Mum Yıldızı" sisteminin dünyadan 1830 ışıkyılı uzaklıkta olduğundan bahsetmiştik. Noel Baba "Yeni Ufuklar" (59.000 km / s) hızında bir kızak sürüyorsa, bu yaklaşık üç bin sürer. Dünyaya ulaşmak on bin yıl sürüyor. Noel Baba ışık hızı kadar hızlı olsa bile bin yıl sürüyor peki bu imkansız mesafeyi kısa sürede nasıl geçebilir? Belki kızak ışık hızını aşabilir? Ancak Einstein'ın özel görelilik teorisi bize hiçbir nesnenin ışık hızı kadar hızlı hareket edemeyeceğini söylüyor ki bu kesinlikle yasak. Görünüşe göre Noel Baba'nın tek bir seçeneği var: Solucan Deliği.
Ünlü astronom Carl sagan (Carl Sagan), bir bilim kurgu yazarı Isaac asimov (Isaac Asimov) "bilimin tarihteki en başarılı popülerleştiricisi" olarak övgüde bulundu. O sadece Voyager'ın "Star Records" u ve Pioneer'in "Earth Business Card" ı tasarlamadı, aynı zamanda "The Flying Dragon of Eden", "Dark Blue Dot" ve "Devil-Haunted World" gibi popüler klasikleri de yarattı.
Carl Sagan, bilimsel başarılarda ve bilimin popülerleşmesinde son derece başarılıydı.
1980'lerde Sagan, son derece başarılı bir çalışma olan "Evren" i yarattı ve daha fazla insanın evren ile aramızda ayrılmaz bağlantılar olduğunu fark etmesine izin verdi. İçimizde, hepimiz yıldız tozundan yaratılmışız. Evrenin kendini anlama biçimiyiz. "
"Evren" i bitirdikten sonra, yıldızlararası seyahat hakkında bir bilim kurgu romanı yazmaya karar verdi: "Temas". Kitapta tasarladığı köprü, kahramanın 26 ışıkyılı uzaklıktaki Vega'ya hızlı bir şekilde seyahat etmesine izin vermek. Ancak bilimde olabildiğince kesin olmak için Sagan, iyi arkadaşına sordu: Kip Thorne (Kip Thorne) Tavsiye arıyorum.
Kip Thorne. | Resim kaynağı: Tencent WE Konferansı
"Yıldızlararası Geçiş" filmini izlediyseniz, kara deliklerin birleşmesiyle yayılan yerçekimi dalgalarını duyduysanız ve 2017 Nobel Fizik Ödülü'ne dikkat ettiyseniz, Einstein'ı inceleyen Kip Thorne'u tanımamak imkansızdır. Yerçekimi teorisi- Genel görelilik Alanında uzmanlar.
Genel görelilik denklemi, uzay-zamanın (uzay ve zamanın birleşimi) düz kreplerden kıvrımlı kruvasana kadar çeşitli şekillerde nasıl yoğrulduğunu tanımlayan gizemli bir formül gibidir. Bu zaman ve uzayın şekli, diğer nesnelerin hareket etme şeklini belirler. Piknikteyken, geçen karıncaları gördüğünüzü hayal edin. Dikkatli bir şekilde gözlemlerseniz, karıncanın elmanın etrafındaki rotasının, evrendeki nesnelerin (gezegenler, kuyruklu yıldızlar vb.) Kavisli alanlarda kavisli yollar boyunca hareket edeceği gibi, peçeteden geçen rotadan daha kıvrımlı olduğunu göreceksiniz. Öyleyse, zaman ve mekanı bükme nedir? Kütle ve enerjinin toplam miktarı ve dağılımı Örneğin, güneş sisteminin kütleçekim tuzağı, güneşin kütlesi tarafından oyulmuştur.
Kütle, zamanı ve mekanı bükecek.
Aşırı durumlarda, yeterince küçük bir alanda toplanan bir madde kütlesi, zaman ve mekanın yapısını yırtarak sözde Tekil nokta -Sonsuz yoğunluklu bir nokta. Bu noktada zaman ve mekan sona ermiş görünüyor. Bu bilim kurgudaki olay örgüsü değil, genel göreliliğin temel denklemidir Schwarzschild çözümü Durum. Schwarzschild çözümü süper yoğun, çökmüş yıldız çekirdeğini tanımlıyor: Kara delik .
Schwarzschild metriği, vakum Einstein alan denkleminin bir çözümüdür. Schwarzschild çözümüne daha yakından bakıldığında, r = 2M (r yarıçap ve M kütledir) olduğunda tekilliği ortaya çıkaracaktır Bu yarıçapa aynı zamanda Schwarzschild yarıçapı da denir. Sadece bu değil, yarıçap sıfır olduğunda (r = 0), Schwarzschild'in çözümünde tekillikler de vardır. En iyi anlayışımız, bu tekilliklerin uzay zamandaki gerçek fiziksel tekillikleri işaretlediğidir (r = 2M Tekilliği koordinat dönüşümü ile ortadan kaldırılabilir) ve geometrinin kendisi tekillikte başarısız olur. Bir Schwarzschild kara deliğine girerseniz, bu tekillikle karşılaşacaksınız, ancak bundan sonra ne olacağını bilmiyoruz ve "sonraki" nin uygun bir kelime olup olmadığından bile emin değiliz.
1935'te, o zamanlar Princeton'daki Gelişmiş Araştırma Enstitüsü'nde bulunan Einstein ve Nathan Rosen, bu tekilliklerden kaçınmak için Schwarzschild'in çözümünü yeniden yorumladılar. İki uzak bölgeyi birbirine bağlayabilecek bir uzay-zaman tüneli tasarladılar. Buna " Einstein-Rosen Köprüsü ". 1960'larda, Thorneun doktora danışmanı ve" kara delik "terimini icat eden yaratıcı fizikçi John Wheeler (John Wheeler) bu bağlantılara " Solucan deliği "Bir hata düşünün. Bir uçtan diğerine sürünmek istiyorsa, en hızlı yol bir kısayol kullanmaktır: doğrudan elmanın içinden geçmek.
Sagan, Thorne ile temasa geçtiğinde, Thorne bir Schwarzschild solucan deliğine benzer, uzayın iki uzak bölümünü birbirine bağlayan, yıldızlararası bir tünel olduğu söylenebilecek bir şey hayal etti.
Ancak Thorne, Schwarzschild Wormhole'un çalışmayacağını fark etti. Her şeyden önce, çok dengesizdir, küçük bir yerçekimi kütlesi bile çökmesine neden olabilir. Bu nedenle, bir uzay aracı Schwarzschild solucan deliğine girmeye çalışırsa, solucan deliği kapanacaktır. Dahası, solucan deliğinin girişi bir kara deliğin içindeyse, gezgin ölümcül bir radyasyon Kemikleri kırar yerçekimsel Ve insanları hasta edecek kadar Hızlanma .
Thorne ve Michael Morris (Michael Morris) bir alternatif buldular ve insan gezginler tarafından geçilebilen bir solucan deliği olan genel görelilik denklemine yeni bir çözüm buldular.
Bir solucan deliğinden nasıl geçilir?
Bu çözüm, bir kara deliğe girme zahmetini ortadan kaldırmak için özel olarak tasarlanmıştır ve solucan deliğinden nispeten hızlı ve rahat bir şekilde geçebilir. Solucan deliğinin "deliğine" (giriş) girdikten sonra solucan deliğinin "boğazından" (geçit) geçerek, gezgin kendisini uzayda başka bir yerde başka bir ağızdan çıkarken bulacaktır. Her şey yolunda giderse, yüzlerce yıl veya daha uzun bir süre yerine hızla başka bir yıldızın yakınına ulaşacaktır.
Morris ve Thorne, planlarının son derece varsayımsal olduğunu ve başarmak için neredeyse inanılmaz bir mühendislik becerisi gerektirdiğini fark ettiler. İlk olarak, bir solucan deliği yaratmak için gereken kütle, bir galaksinin kütlesine eşittir. Ek olarak, " Garip mesele "nın-nin Negatif enerji yoğunluğu Solucan deliğinin boğazını destekleyecek ve çökmesini önleyecek malzeme. Bununla birlikte, bir maddenin kütlesinin negatif olduğu bilinmemektedir.
Victoria University of Wellington şirketinde Physicist Matt Wisser (Matt Visser) iyimserlik için bazı nedenler sundu ve gerekli anormal maddelerin kalitesini en aza indirmenin bir yolunu hızla buldu. Kendisinin ve diğerlerinin belirttiği gibi, tuhaf madde Kuantum vakum enerjisi Aynı özelliklere sahip olan kuantum vakum, parçacık fiziğinin temel halidir ve negatif basınç, itici kuvvet üretebilir.
Belki gelecekteki uygarlık bir solucan deliği inşa etmeye yetecek kadar enerji çıkarabilir. denir " Hayalet enerjisi "(Hayalet enerji) varsayımsal enerjinin - evrenin genişlemesinin hızlanmasını açıklamak için kullanılan hatırı sayılır negatif basınca sahip bir tür karanlık enerji - ayrıca solucan deliklerini dengelemek için potansiyel bir yöntem olması bekleniyor.
Morris ve Thorne ilk makalelerini yayınladıktan kısa bir süre sonra, onlar ve Thorneun California Institute of Technologydeki bir başka doktora öğrencisi Ulvi Yulsef (Ulvi Yurtsever), solucan deliklerinin bir zaman makinesi olarak nasıl kullanılabileceğini gösteren başka bir ilgi çekici makale yazmak için işbirliği yaptı.
Anahtar, solucan deliğinin bir açılışını hızlandırarak onu ışık hızına yaklaştırırken diğer açıklığı sabit tutmaktır. Özel görelilik Zaman uzaması Bu fenomen bize, sabit bir gözlemciye göre, ışık hızına yakın bir nesnenin yakınında geçen sürenin önemli ölçüde daha yavaş olacağını söyler. Bu nedenle, statik delik 100 yılı geçmiş olmasına rağmen, yüksek hızlı delik, yeterince hızlıysa, ancak bir yılı geçmiş olabilir. Birincinin takvimi 2118'i gösteriyorsa, ikincisinin takvimi 2019'dur. Bir uzay yolcusunun 2118'de solucan deliğinin sabit ağzına gittiğini varsayalım. Solucan deliği boğazından yeterince hızlı geçerse, 2019'da solucan deliğinin hareketli ağzından çıkacaktır.
geçmişe dönmek
Bu makaleyi açmadan önce, bu makaleyi okumak için başka neler yapabileceğiniz konusunda tereddüt ettiyseniz, şimdi cevaba sahip olabilirsiniz - farz edin ki gelişmiş bir uzay aracınız ve kozmik bir konumlandırma sisteminiz (CPS Cihaz, sadece bir solucan deliği bulun, içinden geçin, bu makaleyi okumaya başlamadan önceki zamana geri dönün ve kendinizi bir oyun oynamaya ikna edin.
Ancak, birisi eylemlerinizin bir paradoks , Çünkü bu makaleyi hiç okumadıysanız, zamanda nasıl geriye gideceğinizi (ya da en azından gerekli değil) bilmiyorsunuz.
Geçmiş benliğinizle tanışmak ve kendinizi asla zaman yolculuğunun peşinden gitmemeye ikna etmek ya da geçmişe geri dönmek ve atalarınızı yanlışlıkla yok etmek gibi paradokslardan kaçınmak için, bazı fizikçiler zamanın geçmişte yolculuk yapmasının imkansız olduğunu iddia ediyorlar. Örneğin, Stephen Hawking (Stephen Hawking) önerdi Zamanlama koruma varsayımı , Geçmişi kurcalamaktan korumak için.
Moskova Devlet Üniversitesi ve Rusya'daki Lebedev Fizik Enstitüsü gibi diğerleri Igor Novikov (Igor Novikov) dediği gibi " Kendi kendine tutarlılık ilkesi "Değişen geçmiş şimdiki zamanla tutarlı olduğu sürece, geçmişe doğru zamanda gezinmede bir sorun olmadığı, yani gerçekleşmesi gerektiği öne sürülür. Örneğin, geçmişe dönüp Carl Sagan'ı solucan deliklerinin ona göre olmadığına ikna ederseniz Belki de bu, solucan deliğinin uygun olup olmadığını görmek için Kip Thorne ile iletişime geçme motivasyonudur, bu da daha sonra gerçekte ne olduğuna yol açar.
Son olarak, bazı insanlar geriye doğru seyahat etmenin Zaman çatalı Paralel gerçekliğe götürür.
Her durumda, Thorne, Morris, Yulsef, Novikov, Hawking, Visser, vb .'nin çalışmaları, fantastik bilim kurgudan ciddiye evrilen zaman yolculuğu ve solucan delikleri tartışmasını teşvik etti. , Hakemli (oldukça spekülatif de olsa) bilim.
Kim bilir, belki bir gün uygarlığımız bu geniş kapsamlı hipotezleri doğrulayacak ve gerçek solucan delikleri yaratacak veya keşfedecek kadar ilerleyecektir. Sadece zaman bize cevabı söyleyecek. Solucan delikleri varsa, dünyada her zaman var demektir.
Referans bağlantısı:
https://www.pbs.org/wgbh/nova/article/wormholes-as-time-machines/
https://www.quantamagazine.org/newfound-wormhole-allows-information-to-escape-black-holes-20171023/
https://journals.aps.org/prd/abstract/10.1103/PhysRevD.39.3182
https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.61.1446
https://journals.aps.org/prd/abstract/10.1103/PhysRevD.46.603
https://arxiv.org/pdf/1608.05687.pdf
