ZA tunel czasoprzestrzenny, w astrofizyce i kosmologii jest to przejście łączące dwa punkty w strukturze czasoprzestrzeni. Tak jak spadające jabłko zainspirowało teorię grawitacji Izaaka Newtona w 1687 r., Tak robaki, które przebijają jabłka, zainspirowały nowe teorie, również w ramach grawitacji..
Tak jak robakowi udaje się dotrzeć do innego punktu na powierzchni jabłka przez tunel, tak samo czasoprzestrzenne tunele stanowią teoretyczne skróty, które pozwalają mu podróżować do odległych miejsc we wszechświecie w krótszym czasie..
Jest to idea, która porwała i nadal porusza wyobraźnię wielu osób. W międzyczasie kosmolodzy są zajęci szukaniem sposobów udowodnienia jego istnienia. Ale w tej chwili nadal są przedmiotem spekulacji.
Aby przybliżyć się nieco do zrozumienia tuneli czasoprzestrzennych, możliwości podróżowania przez nie w czasie oraz różnic, które istnieją między tunelami czasoprzestrzennymi a czarnymi dziurami, musimy przyjrzeć się koncepcji czasoprzestrzeni..
Indeks artykułów
Pojęcie czasoprzestrzeni jest ściśle powiązane z pojęciem wormholu. Dlatego konieczne jest najpierw ustalenie, czym jest i jaka jest jego główna cecha..
Czasoprzestrzeń to miejsce, w którym zachodzi każde zdarzenie we wszechświecie. A wszechświat z kolei jest całością czasoprzestrzeni, zdolną pomieścić wszystkie formy materii-energii i nie tylko ...
Spotkanie pana młodego z panną młodą jest wydarzeniem, ale to wydarzenie ma współrzędne przestrzenne: miejsce spotkania. Oraz koordynaty czasowe: rok, miesiąc, dzień i godzina spotkania.
Narodziny gwiazdy czy eksplozja supernowej to również wydarzenia, które mają miejsce w czasoprzestrzeni..
Teraz, w regionie wszechświata wolnym od masy i interakcji, czasoprzestrzeń jest płaska. Oznacza to, że dwa promienie świetlne, które zaczynają się równolegle, trwają w ten sposób, dopóki pozostają w tym regionie. Nawiasem mówiąc, dla promienia światła czas jest wieczny.
Oczywiście czasoprzestrzeń nie zawsze jest płaska. Wszechświat zawiera obiekty o masie, które modyfikują czasoprzestrzeń, powodując zakrzywienie czasoprzestrzeni w skali uniwersalnej..
To sam Albert Einstein uświadomił sobie, w chwili natchnienia, którą nazwał „Najszczęśliwszy pomysł w moim życiu”, że obserwator przyspieszony jest lokalnie nie do odróżnienia od obserwatora znajdującego się blisko masywnego obiektu. To słynna zasada równoważności.
A przyspieszony obserwator zakrzywia czasoprzestrzeń, to znaczy geometria euklidesowa nie jest już ważna. Dlatego w środowisku masywnego obiektu, takiego jak gwiazda, planeta, galaktyka, czarna dziura lub sam wszechświat, czasoprzestrzeń jest zakrzywiona..
Ta krzywizna jest postrzegana przez ludzi jako siła zwana grawitacją, codzienna, ale jednocześnie tajemnicza..
Grawitacja jest tak enigmatyczna, jak siła, która popycha nas do przodu, gdy autobus, którym jedziemy, nagle się zatrzymuje. To tak, jakby nagle coś niewidzialnego, ciemnego i masywnego, pojawiło się na kilka chwil i przyciągało nas, nagle pchając nas do przodu..
Planety poruszają się eliptycznie wokół Słońca, ponieważ ich masa wytwarza wgłębienie na powierzchni czasoprzestrzeni, które powoduje, że planety zakrzywiają swoje tory. Promień światła również zakrzywia swoją drogę podążając za depresją czasoprzestrzenną wytwarzaną przez Słońce.
Jeśli czasoprzestrzeń jest zakrzywioną powierzchnią, w zasadzie nic nie stoi na przeszkodzie, aby jeden obszar łączył się z innym przez tunel. Przejazd przez taki tunel oznaczałby nie tylko zmianę miejsc, ale także oferowanie możliwości udania się w inny czas.
Pomysł ten zainspirował wiele książek, seriali i filmów science fiction, w tym słynny amerykański serial z lat 60. „The Time Tunnel”, a ostatnio „Deep Space 9” z serii Star Trek i film Interstellar z 2014 roku..
Pomysł wyszedł od samego Einsteina, który szukając rozwiązań równań pola ogólnej teorii względności, znalazł wraz z Nathanem Rosenem teoretyczne rozwiązanie, które pozwoliło połączyć dwa różne regiony czasoprzestrzeni tunelem pełniącym funkcję skrótu..
To rozwiązanie jest znane jako Most Einsteina - Rosen i pojawia się w pracy opublikowanej w 1935 roku.
Jednak termin „tunel czasoprzestrzenny” został po raz pierwszy użyty w 1957 roku, dzięki fizykom teoretycznym Johnowi Wheelerowi i Charlesowi Misnerowi w publikacji z tego roku. Wcześniej mówiono o „jednowymiarowych rurach” w odniesieniu do tego samego pomysłu.
Później, w 1980 roku, Carl Sagan pisał powieść science fiction „Kontakt”, książkę, którą później przerobiono na film. Bohaterka imieniem Elly odkrywa inteligentne obce życie w odległości 25 tysięcy lat świetlnych. Carl Sagan chciał, aby Elly tam pojechała, ale w sposób wiarygodny naukowo..
Podróż w odległości 25 tysięcy lat świetlnych nie jest łatwym zadaniem dla człowieka, chyba że szuka się skrótu. Czarna dziura nie może być rozwiązaniem, ponieważ zbliżając się do osobliwości, grawitacja różnicowa rozerwałaby statek kosmiczny i jego załogę..
Poszukując innych możliwości, Carl Sagan skonsultował się z jednym z czołowych ekspertów od czarnych dziur tamtych czasów: Kipem Thorne'em, który zaczął myśleć o tej sprawie i zdał sobie sprawę, że rozwiązaniem są mosty Einsteina-Rosena lub tunele czasoprzestrzenne Wheelera..
Jednak Thorne zdał sobie również sprawę, że rozwiązanie matematyczne było niestabilne, to znaczy tunel się otwiera, ale wkrótce potem dusi się i znika.
Czy można używać tuneli czasoprzestrzennych do pokonywania dużych odległości w czasie i przestrzeni??
Odkąd zostały wynalezione, tunele czasoprzestrzenne służyły w wielu fabułach science fiction, aby zabrać swoich bohaterów w odległe miejsca i doświadczyć paradoksów nieliniowego czasu..
Kip Thorne znalazł dwa możliwe rozwiązania problemu niestabilności tunelu czasoprzestrzennego:
Niezwykłe w tym ostatnim rozwiązaniu jest to, że w przeciwieństwie do czarnych dziur nie ma osobliwości ani zjawisk kwantowych, a przejście człowieka przez tego typu tunel byłoby możliwe..
W ten sposób tunele czasoprzestrzenne pozwoliłyby nie tylko na połączenie odległych regionów w przestrzeni, ale także na rozdzielenie ich w czasie. Dlatego są maszynami do podróżowania w czasie.
Stephen Hawking, wielki odniesienie w kosmologii końca XX wieku, nie wierzył, że tunele czasoprzestrzenne lub maszyny czasu są wykonalne z powodu wielu paradoksów i sprzeczności, które z nich wynikają..
Nie osłabiło to duchów innych badaczy, którzy zasugerowali możliwość, że dwie czarne dziury w różnych obszarach czasoprzestrzeni są wewnętrznie połączone przez tunel czasoprzestrzenny..
Chociaż nie byłoby to praktyczne w przypadku podróży w czasoprzestrzeni, ponieważ oprócz trudności, jakie przyniosłaby osobliwość czarnej dziury, nie byłoby możliwości wyjścia przez drugi koniec, ponieważ jest to kolejna czarna dziura.
Kiedy mówisz o wormholu, od razu myślisz o czarnych dziurach.
Czarna dziura powstaje naturalnie po ewolucji i śmierci gwiazdy o określonej masie krytycznej.
Powstaje po wyczerpaniu przez gwiazdę paliwa jądrowego i zaczyna się nieodwracalnie kurczyć pod wpływem własnej siły grawitacji. Trwa nieustannie, aż do takiego upadku, że nic bliższego niż promień horyzontu zdarzeń nie może uciec, nawet światło..
Dla porównania, tunel czasoprzestrzenny jest rzadkim zjawiskiem, konsekwencją hipotetycznej anomalii w zakrzywieniu czasoprzestrzeni. W teorii można przez nie przejść.
Jednak gdyby ktoś próbował przejść przez czarną dziurę, intensywna grawitacja i ekstremalne promieniowanie w bliskim sąsiedztwie osobliwości zamieniłyby ją w cienką nitkę cząstek subatomowych.
Istnieją pośrednie i dopiero niedawno bezpośrednie dowody na istnienie czarnych dziur. Wśród tych dowodów jest emisja i wykrywanie fal grawitacyjnych poprzez przyciąganie i rotację dwóch kolosalnych czarnych dziur, wykryte przez obserwatorium fal grawitacyjnych LIGO..
Istnieją dowody na to, że supermasywna czarna dziura istnieje w centrum dużych galaktyk, takich jak nasza Droga Mleczna..
Szybki obrót gwiazd w pobliżu centrum, a także olbrzymia ilość promieniowania o wysokiej częstotliwości, które stamtąd emanuje, są pośrednimi dowodami, że istnieje ogromna czarna dziura, która wyjaśnia obecność tych zjawisk..
Dopiero 10 kwietnia 2019 roku pokazano światu pierwsze zdjęcie supermasywnej czarnej dziury (7 miliardów mas Słońca), znajdującej się w bardzo odległej galaktyce: Messier 87 w konstelacji Panny, przy 55 milionach światła. lat od Ziemi.
To zdjęcie czarnej dziury było możliwe dzięki światowej sieci teleskopów zwanej „Event Horizon Telescope”, w której udział wzięło ponad 200 naukowców z całego świata..
Z drugiej strony dotychczas nie ma dowodów na istnienie tuneli czasoprzestrzennych. Naukowcom udało się wykryć i wyśledzić czarną dziurę, jednak nie było to możliwe w przypadku tuneli czasoprzestrzennych..
Dlatego są obiektami hipotetycznymi, chociaż teoretycznie wykonalnymi, tak jak kiedyś były też czarne dziury.
Chociaż jeszcze ich nie wykryto, a może właśnie z tego powodu, wyobrażano sobie różne możliwości tuneli czasoprzestrzennych. Wszystkie są teoretycznie wykonalne, ponieważ spełniają równania Einsteina dla ogólnej teorii względności. Oto kilka:
Wszystkie są jak najbardziej możliwe, ponieważ nie są sprzeczne z równaniami Einsteina ogólnej teorii względności.
Przez długi czas czarne dziury były teoretycznym rozwiązaniem równań Einsteina. Sam Einstein zakwestionował możliwość ich wykrycia przez ludzkość.
Tak więc przez długi czas czarne dziury pozostawały teoretyczną prognozą, dopóki nie zostały znalezione i zlokalizowane. Naukowcy mają taką samą nadzieję w przypadku tuneli czasoprzestrzennych.
Jest bardzo możliwe, że oni też tam są, ale nie nauczyliśmy się jeszcze ich lokalizować. Chociaż według bardzo niedawnej publikacji tunele czasoprzestrzenne pozostawiałyby ślady i cienie widoczne nawet za pomocą teleskopów.
Uważa się, że fotony przemieszczają się wokół wormholu, tworząc świecący pierścień. Najbliższe fotony wpadają do środka i pozostawiają cień, który pozwoli je odróżnić od czarnych dziur.
Według Rajibula Shaikha, fizyka z Tata Institute for Fundamental Research w Bombaju w Indiach, rodzaj obracającego się tunelu czasoprzestrzennego wytwarzałby większy i wypaczony cień niż czarna dziura..
W swojej pracy Shaikh badał teoretyczne cienie rzucane przez pewną klasę wirujących tuneli czasoprzestrzennych, koncentrując się na kluczowej roli gardła dziury w tworzeniu cienia fotonowego, który pozwala go zidentyfikować i odróżnić od czarnej dziury..
Shaikh przeanalizował również zależność cienia od obrotu wormholu, a także porównał go z cieniem rzucanym przez wirującą czarną dziurę Kerra, znajdując znaczące różnice. Jest to praca całkowicie teoretyczna.
Poza tym na razie tunele czasoprzestrzenne pozostają matematycznymi abstrakcjami, ale jest możliwe, że wkrótce zostaną zauważone. To, co znajduje się na drugim końcu, jest na razie przedmiotem domysłów.
Jeszcze bez komentarzy