Некоторая
часть тех космических объектов, которые ранее считались черными дырами
(они предсказаны в рамках теории Эйнштейна), на самом деле могла бы
оказаться так называемыми "червоточинами" (wormholes), или, иначе
говоря, "кротовыми норами", ведущими к другим вселенным. Об этом
свидетельствует новое исследование профессора Тибо Дамура (Thibault
Damour) из французского Института передовых научных исследований
(Institut des Hautes E'tudes Scientifiques - IHE'S) и доктора
физико-математических наук Сергея Солодухина из московского Физического
института РАН имени Лебедева (ФИАН) и германского Бременского
международного университета (International University Bremen).
Соответствующая статья опубликована на сайте arXiv.org. Возможно, новая
работа поможет также разрешить и знаменитый "информационный парадокс"
черных дыр, но критики этой теории обещают в связи с ней появление
новых проблем, в частности, нет пока еще вразумительного ответа на
вопрос, как все эти "червоточины" могут образовываться.
Черные дыры обладают столь большим гравитационным полем, что ни
материальное тело, ни излучение не могут выбраться из их объятий -
покинуть пределы так называемого горизонта событий (где время с точки
зрения внешнего наблюдателя как бы "заморожено", отсюда другое (старое)
название черных дыр - "замороженные звезды"). Общая теория
относительности предсказывает рождение черной дыры в том случае, когда
мы имеем дело с веществом, сжатым в достаточно компактной области (в
пределах сферы Шварцшильда, размеры которой в простейшем случае
совпадают с радиусом горизонта событий - решение было найдено Карлом
Шварцшильдом (Karl Schwarzschild) спустя всего несколько месяцев после
того, как Эйнштейн обнародовал свою теорию). Конечно, черные дыры
невозможно наблюдать непосредственным образом, однако астрономы уже
отыскали множество объектов, подходящих на эту роль. Идентификация
черных дыр основывается на наблюдениях поглощаемого ими вещества.
Еще
более интересным объектом являются гипотетические "червоточины" - как
бы отверстия, прогрызенные в "складках" пространственно-временного
континуума, которые напрямую могут соединять удаленные друг от друга
места. Если представить нашу Вселенную в виде двумерного полотна, то
"червоточину" можно изобразить как разрыв и соединение этой двумерной
Вселенной в местах складок, требующие выхода в третье измерение.
"Соседняя складка" в реальности может также оказаться и иной, чуждой
нам вселенной, населенной собственными звездами, галактиками и
планетами.
Дамур и Солодухин постарались выяснить, на что может
быть похожа в реальности такая "червоточина", и с удивлением
обнаружили, что внешне она практически ничем не будет отличаться от
более привычной черной дыры. Поглощаемая материя точно также ведет себя
вблизи "кротовых нор", как и у черной дыры, оба этих объекта сходным
образом деформируют вокруг себя пространство-время.
Отличить эти
два объекта в принципе можно было бы по наличию излучения Хокинга
(испусканию виртуальных частиц на границе горизонта событий). Такая
радиация, поступающая со стороны черных дыр, имела бы характерный
энергетический спектр. Однако излучение Хокинга столь малозаметно, что
на практике оно легко затеряется среди других источников излучения,
включая микроволновый фон (реликтовое излучение) - то есть
"послесвечение", оставшееся от событий, следовавших за Большим взрывом.
Более того, в новой работе утверждается, что "червоточины" в принципе
даже могут сымитировать и спектр хокинговского излучения...
Другое
отличие, которое могло бы сослужить службу при идентификации
"червоточин", - это то, что "червоточины" (в отличие от черных дыр) не
демонстрируют присутствия какого-либо горизонта событий. Иными словами,
материальное тело может попасть в "червоточину", а после этого
благополучно возвратиться обратно в наш мир. Фактически, это означает,
что по "кротовым норам" можно путешествовать не только из одной
вселенной в другую, но и в пределах нашей Вселенной.
Однако это
тоже, к сожалению, не дает нам безошибочной стратегии выявления
"червоточин". И к тому же в зависимости от формы "червоточины" на
путешествие через нее можно затратить либо миллиарды лет, либо
считанные секунды. Единственный способ узнать, с каким именно объектом
мы имеем дело, - бесстрашно погрузиться в него. Это более чем опасная
азартная игра, поскольку если объект окажется не "червоточиной", а
черной дырой, то мощное гравитационное поле разорвет тело
путешественника на отдельные атомы. Впрочем, даже если объект и
окажется "червоточиной", отправившийся туда исследователь вовсе не
застрахован от подобной участи. А если "червоточина" нас пропустит, то
оставшимся в прежней вселенной друзьям, может так статься, придется
подождать миллиарды лет, прежде чем путешественник сможет вернуться
назад.
Такая задержка обессмысливает какую-либо коммуникацию с
иными мирами. Однако при благоприятном стечении обстоятельств путь
может оказаться совсем недолгим: если нам посчастливится набрести на
микроскопическую "червоточину" (не исключено также, что такую "дырку"
когда-нибудь удастся создать искусственно). Проблема заключается в том,
что микроскопические "червоточины" не могут существовать без
стабилизирующего влияния со стороны некой экзотичной субстанции с
антигравитационными свойствами, а возможность существования такой
материи остается пока под большим вопросом. Возможно, ситуация
прояснится, когда будет наконец разработана теория, объединяющая
квантовую механику с какой-либо теорией гравитации.
Не
исключено, что есть и другой способ подтвердить нынешние догадки.
Некоторые физики считают, что будущие эксперименты на ускорителях
частиц при сверхвысоких энергиях могут порождать микроскопические
черные дыры. Такие крошечные черные дыры испускали бы измеримые
количества хокинговской радиации, доказывая тем самым, что они
действительно являются черными дырами, а не "червоточинами". А вот если
прав Солодухин, то взамен черных дыр в этих случаях формировались бы
микроскопические "червоточины", которые не излучали бы никакой такой
радиации. "В этом случае мы бы поняли, с чем имеем дело - с черной
дырой или червоточиной", - говорит Солодухин.
Примечательно то,
что "червоточины" не имеют проблем с "информационным парадоксом",
который привел в столкновение квантовую механику и теорию гравитации
Эйнштейна. Ведь отсутствие горизонта событий позволяет материальным
телам и информации беспрепятственно курсировать меж мирами. К тому же
нет и излучения Хокинга, приводящего к "испарению" черных дыр (с
вероятным уничтожением накопленной информации). Однако для того, чтобы
от проблемы избавиться полностью, нужно предположить, что в любых
звездных процессах (вроде коллапса взрывающейся в виде гиперновой
звезды-гиганта) всегда образуются не черные дыры, а "червоточины".
Источник: Wormholes as Black Hole Foils
Если статья заинтересовала, оставьте свой комментарий.
