«Пространство-время может быть заполнено червоточинами, которые являются кратчайшими путями через Вселенную». Эта захватывающая идея, рожденная из уравнений общей теории относительности Альберта Эйнштейна, подпитывала как научные исследования, так и воображение любителей научной фантастики.
Червоточины, также известные как мосты Эйнштейна-Розена, представляют собой гипотетические туннели, которые могут соединять удаленные точки в пространстве-времени. Они предлагают заманчивую возможность космических коротких путей, потенциально сокращающих огромные расстояния и даже позволяющих путешествовать во времени. Однако их существование и осуществимость остаются предметом интенсивных дебатов.
Концепция червоточин была впервые предложена в 1916 году австрийским физиком Людвигом Фламмом. Он исследовал уравнения Эйнштейна и предположил существование «белой дыры» как аналога черной дыры. Эти структуры могут действовать как гравитационные туннели, но их стабильность и размер представляют собой серьезные проблемы.
Одним из основных препятствий является хрупкость червоточин. Обычная материя, пытающаяся пройти через них, может привести к коллапсу туннеля из-за гравитационного притяжения. Чтобы держать их открытыми, потребуется экзотическая материя с отрицательной плотностью энергии, тип материи, наблюдаемый только в определенных состояниях квантовой теории поля.
Кроме того, предполагается, что червоточины микроскопичны, с расчетным размером 10^-33 сантиметров, что делает их непрактичными для передвижения человека. Несмотря на эти ограничения, недавние исследования исследовали методы стабилизации этих структур.
В 2017 году физики Пин Гао, Дэниел Джафферис и Арон Уолл предложили метод, основанный на квантовой запутанности, явлении, которое Эйнштейн метко назвал «жутким действием на расстоянии». Эта теория предполагает, что запутанность может обеспечить экзотический ингредиент, необходимый для удержания червоточин открытыми, хотя и только на микроскопическом уровне.
Этот подход вдохновил на новые исследования, такие как исследования Хуана Мальдасены и Алексея Милехина, которые предполагают, что темная материя может играть решающую роль в формировании более крупных червоточин, хотя эти идеи еще не доказаны. Интерес к червоточинам выходит за рамки их потенциала для космических путешествий.
Недавние исследования связали образование червоточин с квантовой запутанностью и теорией струн, потенциально предлагая подсказки о природе пространства-времени и гравитации. Физик Джулиан Соннер показал, что запутанность кварков, фундаментальных строительных блоков материи, теоретически может генерировать червоточину.
Это открытие предполагает, что гравитация, как мы ее понимаем, может быть возникающим следствием квантовой запутанности. Однако возможность использования червоточин для путешествий во времени или пространстве остается весьма спекулятивной. Хотя червоточины могут соединять разные точки во времени, превращение их в машины времени потребует монументальных усилий.
Более того, законы физики, вероятно, запрещают путешествия человека через эти структуры. Как заявил Стивен Хсу, физик и профессор Мичиганского университета, люди не собираются делать это в ближайшем будущем, что опровергает прошлые убеждения об этой теории.