Кротовые норы, или червоточины, давно перестали быть просто сюжетом для научной фантастики, превратившись в объект серьезных физических дискуссий. В новом выпуске StarTalk астрофизик Нил Деграсс Тайсон и его гости — комик Чак Найс и физик Брайан Кокс — разбирают, как общая теория относительности допускает существование коротких путей во Вселенной и почему современная наука всё ещё сомневается в их стабильности.
🌌 Геометрия пространства-времени: от гравитации к порталам 0:12
Современное понимание гравитации базируется на общей теории относительности, представленной Альбертом Эйнштейном в 1916 году . Согласно этой концепции, гравитация не является силой, действующей на расстоянии, как считалось ранее. Вместо этого, пространство и время рассматриваются как единая ткань — пространство-время, которую массивные объекты могут искривлять .
Нил Деграсс Тайсон объясняет этот механизм через аналогию: когда объект «падает» на что-то, он просто скользит по кривизне ткани пространства-времени . Если представить Вселенную как двумерный лист, то перемещение из точки А в точку Б по его поверхности может занять огромное количество времени . Однако, если искривить этот лист так, чтобы точки А и Б оказались друг над другом в более высоком измерении, и проткнуть между ними отверстие, получится «портал» или короткий путь .
Основные проблемы космических путешествий сегодня:
- Ограничение скорости: Скорость света — это не просто предел, а фундаментальный закон .
- Расстояния: Путешествие к Луне занимает дни, к Марсу — месяцы, к Плутону — десятилетия .
- Межзвездные перелеты: Даже к ближайшей звезде (4 световых года) полет при нынешних технологиях превысит продолжительность человеческой жизни .
По словам Тайсона, червоточины позволяют «обмануть» пространство, совершая мгновенные переходы, при которых эффективная скорость перемещения оказывается гораздо выше скорости света .
⏳ Путешествия во времени и парадоксы стабильности 4:00
Одной из самых интригующих возможностей червоточин является потенциальная способность перемещаться в прошлое. Физик Брайан Кокс подтверждает, что в рамках теории Эйнштейна такие геометрии действительно допустимы . Первоначально их называли «мостами Эйнштейна — Розена» в честь авторов статьи 1930-х годов .
Однако, как отмечает Брайан Кокс, при добавлении в уравнение квантовой механики картина меняется:
- Нестабильность: Большинство физиков, включая нобелевского лауреата Кипа Торна, пришли к выводу, что макроскопические червоточины будут схлопываться при попытке пройти через них .
- Гипотеза о защите хронологии: Стивен Хокинг выдвинул предположение, что законы природы фундаментально запрещают путешествия во времени, чтобы избежать парадоксов .
- Отсутствие квантовой гравитации: Кокс подчеркивает, что окончательный ответ невозможен без создания теории, полностью объединяющей относительность и квантовую механику .
Интересным исключением, по мнению Кипа Торна, является сценарий Вселенной без свободы воли. В таком случае путешествия во времени могли бы существовать, не создавая противоречий, так как все события уже вписаны в согласованную временную линию .
🧪 Новая физика: парадигма ER=EPR 6:38
В последние годы (2020–2022) концепция червоточин переживает ренессанс в научном сообществе благодаря парадигме «ER=EPR» . Эта аббревиатура связывает две работы Эйнштейна:
- ER (Эйнштейн — Розен): Геометрия червоточин в пространстве-времени .
- EPR (Эйнштейн — Подольский — Розен): Квантовая запутанность, которую Эйнштейн называл «жутким действием на расстоянии» .
Брайан Кокс объясняет, что сейчас физики рассматривают возможность того, что квантовая запутанность — это, по сути, микроскопические червоточины, связывающие частицы на огромных расстояниях . Это может стать ключом к пониманию того, как информация покидает черные дыры .
🚪 Червоточины в культуре: от «Корпорации монстров» до Star Trek 10:18
Нил Деграсс Тайсон находит неожиданные примеры червоточин в массовой культуре. В мультфильме «Корпорация монстров» двери в шкафах детей являются классическими червоточинами, позволяющими мгновенно перемещаться между мирами .
Тайсон критикует концепцию телепортации (транспортера) из Star Trek по сравнению с червоточинами:
- Транспортер: Разбирает человека на атомы, передает энергию со скоростью света и собирает заново, что чревато ошибками копирования и необходимостью «буфера» .
- Червоточина: Позволяет просто пройти через люк и оказаться на другой планете или корабле без физической дезинтеграции .
Чак Найс и Тайсон предполагают, что в эпоху информации создание копии человека (считывание всех нейросинапсов) и передача этих данных на «репликатор» в другом месте сделает классические системы транспортировки ненужными .
🏢 «Червоточина для бедных» и бытовые аналоги 13:50
Тайсон предлагает взглянуть на привычные вещи как на примитивные аналоги искривления пространства. Лифт, по его мнению, является «червоточиной для бедных» . Человек заходит в комнату, двери закрываются, и через несколько секунд, когда они открываются, он оказывается в совершенно другом месте . Человек из эпохи до электричества счел бы это магическим перемещением, так как сама комната не изменилась, а окон в ней нет .
Другие гипотетические применения:
- Логистическая сеть: Соединение задней стенки холодильника напрямую с полками продуктового магазина . Продавец мог бы просто докладывать свежие продукты через портал, исключая всю транспортную цепочку и службы доставки .
- Устранение транспортного сектора: Если червоточины станут реальностью, потребность в дорогах, самолетах и автомобилях исчезнет навсегда .
🕳️ Черные и белые дыры: космическая магистраль 15:26
Существует гипотеза, что сверхмассивные черные дыры в центрах галактик могут быть входами в систему межгалактических «хайвеев» . Однако Тайсон указывает на серьезную теоретическую проблему: если черная дыра только поглощает материю, то на другом конце червоточины должно быть нечто, что её выбрасывает — «белая дыра» .
Концепция белых дыр активно изучалась в 1970-х годах . Ученые искали в космосе объекты, которые только излучают материю и энергию, но данные не подтвердили их существование. Даже квазары, обладающие колоссальной светимостью, не подошли под описание белых дыр . В результате, по словам Тайсона, физики временно отказались от этой идеи, что ставит под вопрос возможность использования черных дыр как стабильных порталов между галактиками .
