الكون النجمي محفوف بالعديد من الألغاز. وفقًا للنظرية النسبية العامة (GR) ، التي أنشأها أينشتاين ، نحن نعيش في زمكان رباعي الأبعاد. إنه منحني ، والجاذبية ، المألوفة لنا جميعًا ، هي مظهر من مظاهر هذه الخاصية. المادة تنحني ، "تنحني" المساحة حول نفسها ، وكلما كانت أكثر كثافة. المكان ، المكان والزمان كلها مواضيع شيقة جدا. بعد قراءة هذا المقال ، ستتعلم بالتأكيد شيئًا جديدًا عنهم.
فكرة الانحناء
العديد من نظريات الجاذبية الأخرى ، والتي يوجد منها اليوم المئات ، تختلف عن النسبية العامة في التفاصيل. ومع ذلك ، فإن كل هذه الفرضيات الفلكية تحتفظ بالشيء الرئيسي - فكرة الانحناء. إذا كان الفضاء منحنيًا ، فيمكننا أن نفترض أنه يمكن أن يأخذ ، على سبيل المثال ، شكل الأنبوب الذي يربط بين المناطق التي تفصل بينها عدة سنوات ضوئية. وربما حتى عصور بعيدة عن بعضها البعض. بعد كل شيء ، نحن لا نتحدث عن الفضاء المألوف لنا ، ولكن عن الزمكان عندما ننظر إلى الكون. ثقب فيهتظهر فقط في ظل ظروف معينة. ندعوك لإلقاء نظرة فاحصة على ظاهرة مثيرة للاهتمام مثل الثقوب الدودية.
الأفكار الأولى حول الثقوب الدودية
الفضاء السحيق وألغازه تلوح في الأفق. ظهرت الأفكار حول الانحناء مباشرة بعد نشر GR. فلام ، عالم فيزياء نمساوي ، قال بالفعل في عام 1916 أن الهندسة المكانية يمكن أن توجد في شكل ثقب يربط بين عالمين. لاحظ عالم الرياضيات ن. روزن وأينشتاين في عام 1935 أن أبسط حلول المعادلات في إطار النسبية العامة ، التي تصف المصادر المعزولة المشحونة كهربائيًا أو المحايدة التي تخلق حقول الجاذبية ، لها بنية "جسر" مكاني. أي أنهم يربطون بين عالمين ، زمان فضاء مسطحان ومتطابقان تقريبًا.
في وقت لاحق أصبحت هذه الهياكل المكانية تعرف باسم "الثقوب الدودية" ، وهي ترجمة فضفاضة إلى حد ما للكلمة الإنجليزية wormhole. الترجمة الأقرب لها هي "الثقب الدودي" (في الفضاء). لم يستبعد روزن وأينشتاين حتى إمكانية استخدام هذه "الجسور" لوصف الجسيمات الأولية بمساعدتهما. في الواقع ، في هذه الحالة يكون الجسيم تكوينًا مكانيًا بحتًا. لذلك ، ليست هناك حاجة لنمذجة مصدر الشحنة أو الكتلة على وجه التحديد. والمراقب الخارجي البعيد ، إذا كان للثقب الدودي أبعاد مجهرية ، يرى فقط مصدرًا نقطيًا له شحنة وكتلة عندما يكون في أحد هذه المساحات.
اينشتاين روزن "جسور"
تدخل خطوط القوة الكهربائية إلى الجحر من جهة ، ومن الجهة الأخرى تخرج دون أن تنتهي أو تبدأ في أي مكان. وقال عالم الفيزياء الأمريكي ج. ويلر بهذه المناسبة إنه يتم الحصول على "شحنة بدون شحن" و "كتلة بدون كتلة". ليس من الضروري على الإطلاق في هذه الحالة اعتبار أن الجسر يعمل على ربط عالمين مختلفين. لن يكون أقل ملاءمة هو افتراض أن كلا "أفواه" الثقب الدودي يخرجان إلى نفس الكون ، ولكن في أوقات مختلفة وفي نقاط مختلفة فيه. اتضح أن شيئًا يشبه "مقبض" أجوف ، إذا تم حياكته في عالم مألوف شبه مسطح. تدخل خطوط القوة إلى الفم ، والتي يمكن فهمها على أنها شحنة سالبة (دعنا نقول إلكترونًا). الفم الذي يخرجون منه له شحنة موجبة (بوزيترون). أما الجماهير فستكون هي نفسها في كلا الجانبين.
شروط تشكيل "جسور" اينشتاين - روزن
هذه الصورة ، على الرغم من جاذبيتها ، لم تكتسب مكانة في فيزياء الجسيمات ، لأسباب عديدة. ليس من السهل أن ننسب الخصائص الكمومية إلى "جسور" أينشتاين-روزن ، والتي لا غنى عنها في العالم الصغير. لم يتم تشكيل مثل هذا "الجسر" على الإطلاق للقيم المعروفة لشحنات وكتل الجسيمات (البروتونات أو الإلكترونات). وبدلاً من ذلك ، يتنبأ الحل "الكهربائي" بتفرد "مكشوف" ، أي نقطة يصبح فيها المجال الكهربائي وانحناء الفضاء غير متناهيين. في مثل هذه النقاط ، المفهومالزمكان ، حتى في حالة الانحناء ، يفقد معناه ، لأنه من المستحيل حل المعادلات التي تحتوي على عدد لا حصر له من الحدود.
متى تفشل GR؟
من تلقاء نفسها ، تنص OTO على وجه التحديد بالضبط عند توقفها عن العمل. على الرقبة ، في أضيق مكان من "الجسر" ، هناك انتهاك لسلاسة الاتصال. ويجب أن يقال إنه ليس بالأمر التافه. من موقع مراقب بعيد ، يتوقف الوقت عند هذه العنق. ما اعتقده روزن وأينشتاين أنه الحلق أصبح يُعرَّف الآن على أنه أفق الحدث للثقب الأسود (سواء كان مشحونًا أو محايدًا). تسقط أشعة أو جسيمات من جوانب مختلفة من "الجسر" على "أقسام" مختلفة من الأفق. وبين الجزأين الأيمن والأيسر ، نسبيًا ، توجد منطقة غير ثابتة. من أجل اجتياز المنطقة يستحيل عدم تجاوزها
عدم القدرة على المرور عبر الثقب الأسود
يبدو أن مركبة الفضاء التي تقترب من أفق ثقب أسود كبير نسبيًا تتجمد إلى الأبد. في كثير من الأحيان ، تصل الإشارات منه … على العكس من ذلك ، يتم الوصول إلى الأفق وفقًا لساعة السفينة في وقت محدد. عندما تعبرها سفينة (شعاع من الضوء أو جسيم) ، فإنها سرعان ما تصطدم بمفردها. هذا هو المكان الذي يصبح فيه الانحناء غير محدود. في حالة التفرد (التي لا تزال في طريقها إلى ذلك) ، سيتعرض الجسم الممتد حتماً للتمزق والسحق. هذه هي حقيقة كيفية عمل الثقب الأسود.
مزيد من البحث
في 1916-17. تم الحصول على حلول Reisner-Nordström و Schwarzschild. فيهميصف كرويًا ثقوبًا سوداء متناظرة مشحونة كهربائيًا ومحايدة. ومع ذلك ، لم يكن الفيزيائيون قادرين على فهم الهندسة المعقدة لهذه المساحات تمامًا إلا في مطلع الخمسينيات والستينيات. في ذلك الوقت ، اقترح د. إيه ويلر ، المعروف بعمله في نظرية الجاذبية والفيزياء النووية ، مصطلحي "الثقب الدودي" و "الثقب الأسود". اتضح أنه في مساحات Reisner-Nordström و Schwarzschild توجد بالفعل ثقوب دودية في الفضاء. إنها غير مرئية تمامًا لمراقب بعيد ، مثل الثقوب السوداء. ومثلهم ، فإن الثقوب الدودية في الفضاء أبدية. ولكن إذا اخترق المسافر ما وراء الأفق ، فإنه ينهار بسرعة كبيرة بحيث لا يمكن لشعاع من الضوء ولا جسيم ضخم ، ناهيك عن السفينة ، أن يطير عبرها. لكي تطير إلى فم آخر ، متجاوزًا التفرد ، تحتاج إلى التحرك أسرع من الضوء. يعتقد الفيزيائيون حاليًا أن سرعات الطاقة والمادة في المستعر الأعظم مستحيلة بشكل أساسي.
الثقوب السوداء لشوارزشيلد وريزنر-نوردستروم
يمكن اعتبار ثقب Schwarzschild الأسود ثقبًا دوديًا لا يمكن اختراقه. أما بالنسبة لثقب Reisner-Nordström الأسود ، فهو أكثر تعقيدًا إلى حد ما ، ولكنه أيضًا غير قابل للعبور. ومع ذلك ، ليس من الصعب إيجاد ووصف ثقوب دودية رباعية الأبعاد في الفضاء يمكن اجتيازها. تحتاج فقط إلى اختيار نوع المقياس الذي تحتاجه. الموتر المتري ، أو القياس ، عبارة عن مجموعة من القيم التي يمكن استخدامها لحساب الفواصل الزمنية رباعية الأبعاد الموجودة بين نقاط الحدث. هذه المجموعة من القيم تميز كلاً من مجال الجاذبية وهندسة الزمكان. الثقوب الدودية التي يمكن عبورها هندسيًا في الفضاء أبسط من الثقوب السوداء. ليس لديهم آفاق تؤدي إلى كارثة مع مرور الوقت. في أوقات مختلفة ، يمكن أن يمر الوقت بوتيرة مختلفة ، لكن لا يجب أن يتوقف أو يتسارع إلى ما لا نهاية.
سطرين من بحث الثقب
وضعت الطبيعة حاجزًا أمام ظهور الثقوب الدودية. ومع ذلك ، يتم ترتيب الشخص بطريقة إذا كانت هناك عقبة ، فسيكون هناك دائمًا أولئك الذين يريدون التغلب عليها. والعلماء ليسوا استثناء. يمكن تقسيم أعمال المنظرين المشاركين في دراسة الثقوب الدودية بشكل مشروط إلى مجالين يكمل كل منهما الآخر. الأول يتعامل مع النظر في عواقبها ، بافتراض مسبقًا وجود الثقوب الدودية. يحاول ممثلو الاتجاه الثاني أن يفهموا من ماذا وكيف يمكن أن يظهروا ، ما هي الشروط اللازمة لحدوثها. هناك أعمال في هذا الاتجاه أكثر مما كانت عليه في العمل الأول ، وربما تكون أكثر إثارة للاهتمام. تشمل هذه المنطقة البحث عن نماذج من الثقوب الدودية ودراسة خصائصها.
إنجازات الفيزيائيين الروس
كما اتضح ، يمكن إدراك خصائص المادة ، وهي المادة المستخدمة في بناء الثقوب الدودية ، بسبب استقطاب فراغ المجالات الكمومية. توصل الفيزيائيان الروسيان سيرجي سوشكوف وأركادي بوبوف ، إلى جانب الباحث الإسباني ديفيد هوخبيرج وسيرجي كراسنيكوف ، إلى هذا الاستنتاج مؤخرًا. الفراغ في هذه الحالة ليس كذلكالفراغ. هذه حالة كمومية تتميز بأقل طاقة ، أي حقل لا توجد فيه جسيمات حقيقية. في هذا المجال ، تظهر أزواج من الجسيمات "الافتراضية" باستمرار ، وتختفي قبل أن تكتشفها الأجهزة ، ولكنها تترك بصماتها على شكل موتر للطاقة ، أي نبضة تتميز بخصائص غير عادية. على الرغم من حقيقة أن الخصائص الكمومية للمادة تتجلى بشكل أساسي في العالم المصغر ، فإن الثقوب الدودية الناتجة عنها ، في ظل ظروف معينة ، يمكن أن تصل إلى أحجام كبيرة. بالمناسبة ، إحدى مقالات كراسنيكوف بعنوان "تهديد الثقوب الدودية".
سؤال فلسفة
إذا تم بناء أو اكتشاف الثقوب الدودية ، فإن مجال الفلسفة المعني بتفسير العلم سيواجه تحديات جديدة ، ويجب أن أقول ، تحديات صعبة للغاية. على الرغم من كل العبث الظاهر في الحلقات الزمنية والمشاكل الصعبة للسببية ، فمن المحتمل أن يكتشف هذا المجال من العلم يومًا ما. مثلما تعاملوا مع مشاكل ميكانيكا الكم ونظرية النسبية التي أنشأها أينشتاين. المكان والمكان والزمان - كل هذه الأسئلة أثارت اهتمام الأشخاص من جميع الأعمار ، ومن الواضح أنها ستثير اهتمامنا دائمًا. يكاد يكون من المستحيل التعرف عليهم تمامًا. من غير المرجح أن يكتمل استكشاف الفضاء على الإطلاق.
