L'univers stellaire recèle de nombreux mystères. Selon la théorie de la relativité générale (GR), créée par Einstein, nous vivons dans un espace-temps à quatre dimensions. Il est courbé et la gravité, qui nous est familière à tous, est une manifestation de cette propriété. La matière plie, "plie" l'espace autour de lui-même, et plus il est dense, plus il est dense. L'espace, l'espace et le temps sont tous des sujets très intéressants. Après avoir lu cet article, vous apprendrez sûrement quelque chose de nouveau à leur sujet.
L'idée de courbure
De nombreuses autres théories de la gravité, il en existe des centaines aujourd'hui, diffèrent de la relativité générale dans les détails. Cependant, toutes ces hypothèses astronomiques retiennent l'essentiel - l'idée de courbure. Si l'espace est courbe, on peut supposer qu'il pourrait prendre, par exemple, la forme d'un tuyau reliant des zones séparées par de nombreuses années-lumière. Et peut-être même des époques éloignées les unes des autres. Après tout, nous ne parlons pas de l'espace qui nous est familier, mais de l'espace-temps lorsque nous considérons le cosmos. Un trou dedansn'apparaissent que sous certaines conditions. Nous vous invitons à regarder de plus près un phénomène aussi intéressant que les trous de ver.
Premières idées sur les trous de ver
L'espace lointain et ses mystères vous attendent. Des réflexions sur la courbure sont apparues immédiatement après la publication de GR. L. Flamm, un physicien autrichien, a déjà déclaré en 1916 que la géométrie spatiale peut exister sous la forme d'une sorte de trou qui relie deux mondes. Les mathématiciens N. Rosen et A. Einstein ont remarqué en 1935 que les solutions d'équations les plus simples dans le cadre de la relativité générale, décrivant des sources isolées électriquement chargées ou neutres qui créent des champs gravitationnels, ont une structure spatiale en "pont". C'est-à-dire qu'ils relient deux univers, deux espaces-temps presque plats et identiques.
Plus tard, ces structures spatiales sont devenues connues sous le nom de "trous de ver", qui est une traduction assez vague du mot anglais wormhole. Une traduction plus proche de celui-ci est "trou de ver" (dans l'espace). Rosen et Einstein n'ont même pas exclu la possibilité d'utiliser ces "ponts" pour décrire les particules élémentaires avec leur aide. En effet, dans ce cas la particule est une formation purement spatiale. Par conséquent, il n'est pas nécessaire de modéliser spécifiquement la source de charge ou de masse. Et un observateur externe distant, si le trou de ver a des dimensions microscopiques, ne voit qu'une source ponctuelle avec une charge et une masse lorsqu'il se trouve dans l'un de ces espaces.
Einstein-Rosen "Ponts"
Les lignes de force électriques entrent dans le terrier d'un côté, et de l'autre côté elles sortent sans finir ni commencer nulle part. J. Wheeler, un physicien américain, a dit à cette occasion que l'on obtient "charge sans charge" et "masse sans masse". Il n'est nullement nécessaire dans ce cas de considérer que le pont sert à relier deux univers différents. Non moins appropriée serait l'hypothèse que les deux "bouche" d'un trou de ver sortent dans le même univers, mais à des moments différents et à des points différents de celui-ci. Il s'avère que quelque chose ressemble à une "poignée" creuse, si elle est cousue à un monde familier presque plat. Les lignes de force entrent dans la bouche, ce qui peut être compris comme une charge négative (disons un électron). La bouche d'où ils sortent a une charge positive (positon). Quant aux masses, elles seront les mêmes des deux côtés.
Conditions de formation des "ponts" d'Einstein-Rosen
Cette image, malgré tout son attrait, n'a pas gagné du terrain en physique des particules, pour de nombreuses raisons. Il n'est pas facile d'attribuer des propriétés quantiques aux "ponts" d'Einstein-Rosen, indispensables dans le micromonde. Un tel "pont" ne se forme pas du tout pour des valeurs connues des charges et masses des particules (protons ou électrons). La solution "électrique" prédit plutôt une singularité "nue", c'est-à-dire un point où le champ électrique et la courbure de l'espace deviennent infinis. À de tels points, le conceptl'espace-temps, même en cas de courbure, perd son sens, puisqu'il est impossible de résoudre des équations qui ont un nombre infini de termes.
Quand GR échoue-t-il ?
Seul, OTO indique précisément quand il cesse de fonctionner. Sur le cou, à l'endroit le plus étroit du "pont", il y a une violation de la douceur de la connexion. Et il faut dire que c'est plutôt non négligeable. De la position d'un observateur distant, le temps s'arrête à ce cou. Ce que Rosen et Einstein pensaient être la gorge est maintenant défini comme l'horizon des événements d'un trou noir (qu'il soit chargé ou neutre). Des rayons ou des particules provenant de différents côtés du "pont" tombent sur différentes "sections" de l'horizon. Et entre ses parties gauche et droite, relativement parlant, il y a une zone non statique. Pour passer la zone, il est impossible de ne pas la passer.
Impossibilité de traverser un trou noir
Un vaisseau spatial s'approchant de l'horizon d'un trou noir relativement grand semble se figer pour toujours. De moins en moins souvent, des signaux en provenance de celui-ci parviennent … Au contraire, l'horizon selon l'horloge du navire est atteint en un temps fini. Lorsqu'un vaisseau (un faisceau de lumière ou une particule) le dépasse, il se heurtera bientôt à une singularité. C'est là que la courbure devient infinie. Dans la singularité (toujours en route vers elle), le corps étendu sera inévitablement déchiré et écrasé. C'est la réalité du fonctionnement d'un trou noir.
Recherches complémentaires
En 1916-17. Des solutions de Reisner-Nordström et Schwarzschild ont été obtenues. En euxdécrit sphériquement des trous noirs symétriques chargés électriquement et neutres. Cependant, les physiciens n'ont pu comprendre pleinement la géométrie complexe de ces espaces qu'au tournant des années 1950 et 1960. C'est alors que D. A. Wheeler, connu pour ses travaux sur la théorie de la gravité et la physique nucléaire, a proposé les termes "trou de ver" et "trou noir". Il s'est avéré que dans les espaces de Reisner-Nordström et Schwarzschild, il y a vraiment des trous de ver dans l'espace. Ils sont complètement invisibles pour un observateur distant, comme les trous noirs. Et, comme eux, les trous de ver dans l'espace sont éternels. Mais si le voyageur pénètre au-delà de l'horizon, ils s'effondrent si rapidement que ni un rayon de lumière ni une particule massive, encore moins un navire, ne peuvent les traverser. Pour voler vers une autre bouche, en contournant la singularité, vous devez vous déplacer plus vite que la lumière. Actuellement, les physiciens pensent que les vitesses de supernova de l'énergie et de la matière sont fondamentalement impossibles.
Trous noirs de Schwarzschild et Reisner-Nordström
Le trou noir de Schwarzschild peut être considéré comme un trou de ver impénétrable. Quant au trou noir de Reisner-Nordström, il est un peu plus compliqué, mais aussi infranchissable. Pourtant, il n'est pas si difficile de trouver et de décrire des trous de ver à quatre dimensions dans l'espace qui pourraient être traversés. Il vous suffit de choisir le type de métrique dont vous avez besoin. Le tenseur métrique, ou métrique, est un ensemble de valeurs qui peuvent être utilisées pour calculer les intervalles à quatre dimensions qui existent entre les points d'événement. Cet ensemble de valeurs caractérise parfaitement à la fois le champ gravitationnel etgéométrie de l'espace-temps. Les trous de ver géométriquement traversables dans l'espace sont encore plus simples que les trous noirs. Ils n'ont pas d'horizons qui conduisent à des cataclysmes avec le temps. À différents moments, le temps peut aller à un rythme différent, mais il ne doit pas s'arrêter ou s'accélérer sans fin.
Deux axes de recherche sur les trous de ver
La nature a mis un frein à l'apparition des trous de vers. Cependant, une personne est disposée de telle manière que s'il y a un obstacle, il y aura toujours ceux qui voudront le surmonter. Et les scientifiques ne font pas exception. Les travaux des théoriciens engagés dans l'étude des trous de ver peuvent être conditionnellement divisés en deux domaines qui se complètent. La première traite de l'examen de leurs conséquences, en supposant par avance que les trous de ver existent. Les représentants de la deuxième direction tentent de comprendre à partir de quoi et comment ils peuvent apparaître, quelles conditions sont nécessaires à leur apparition. Il y a plus d'œuvres dans cette direction que dans la première et, peut-être, elles sont plus intéressantes. Ce domaine comprend la recherche de modèles de trous de ver, ainsi que l'étude de leurs propriétés.
Réalisations des physiciens russes
Il s'est avéré que les propriétés de la matière, qui est le matériau de construction des trous de ver, peuvent être réalisées grâce à la polarisation du vide des champs quantiques. Les physiciens russes Sergei Sushkov et Arkady Popov, ainsi que le chercheur espagnol David Hochberg et Sergei Krasnikov, sont récemment arrivés à cette conclusion. Le vide dans ce cas n'est pasvide. Il s'agit d'un état quantique caractérisé par l'énergie la plus basse, c'est-à-dire un champ dans lequel il n'y a pas de particules réelles. Dans ce domaine, des paires de particules « virtuelles » apparaissent constamment, disparaissent avant d'être détectées par des appareils, mais laissent leur empreinte sous la forme d'un tenseur d'énergie, c'est-à-dire d'une impulsion caractérisée par des propriétés inhabituelles. Malgré le fait que les propriétés quantiques de la matière se manifestent principalement dans le microcosme, les trous de ver générés par celles-ci, sous certaines conditions, peuvent atteindre des tailles importantes. Soit dit en passant, l'un des articles de Krasnikov s'intitule "La menace des trous de ver".
Une question de philosophie
Si des trous de ver sont un jour construits ou découverts, le domaine de la philosophie concerné par l'interprétation de la science sera confronté à de nouveaux défis, et je dois dire, très difficiles. Malgré toute l'absurdité apparente des boucles temporelles et les difficiles problèmes de causalité, ce domaine de la science le découvrira probablement un jour. Tout comme ils traitaient des problèmes de la mécanique quantique et de la théorie de la relativité créée par Einstein. Espace, espace et temps - toutes ces questions ont intéressé les gens de tous âges et, apparemment, nous intéresseront toujours. Il est presque impossible de les connaître complètement. Il est peu probable que l'exploration spatiale soit jamais terminée.
