BBC: Сможем ли мы путешествовать по кротовым норам?

Быстро перескочить из одной галактики в другую через туннель в пространстве? Эта идея может показаться безумной, однако физикам до сих пор не удалось опровергнуть возможность подобных путешествий. Каким же образом это может сработать?

Вселенная огромна. Путешествие со скоростью света до ближайшей звезды займет более четырех лет. А если на другой край галактики? Более 100 тысяч лет. Что же с этим делать бесстрашному космическому путешественнику?

Один из вариантов – срезать путь, используя так называемую "кротовую нору", гипотетически существующий в каждый момент времени туннель, который пронзает ткань пространственно-временного континуума и может соединять удаленные друг от друга уголки Вселенной. Именно такой путь частенько выбирают космические путешественники в фантастических произведениях - например, персонажи нового фильма Interstellar ("Межзвездный") режиссера Кристофера Нолана.

По словам ученых, использовать "кротовую нору" для путешествия будет невероятно сложно, но возможность этого до сих пор не исключается. Итак, что же потребуется для реализации этой затеи и что именно нас останавливает?

Чтобы представить себе эту самую "кротовую нору", вообразите, что Вселенная – это лист бумаги. Проткните в разных его концах два отверстия и потом согните лист так, чтобы отверстия оказались друг напротив друга. Соедините их, и вы получите трубу, туннель с двумя воронками на входах – ту самую кротовую нору. Только вместо крота – путешественник во времени и пространстве.

В теории можно запрыгнуть в "нору", пройти небольшое расстояние и выскочить уже в другой галактике. Причем вход в "кротовую нору" - одновременно и окно в пространство, позволяющий наблюдать звезды на другом конце Вселенной.

Что же говорит наука о шансах осуществить такое путешествие в реальности?

Существование "кротовых нор" (они же "кротовины") естественным образом вытекает из уравнений общей теории относительности Эйнштейна, согласно которой гравитация обусловлена деформацией пространства и времени, образующей ткань Вселенной под названием «пространство-время».

В 1935 году Альберт Эйнштейн и Натан Розен опубликовали статью с описанием "кротовин", впоследствии названных мостами Эйнштейна-Розена. Однако было установлено, что эти необычные объекты исчезают так быстро, что даже свет не успевает сквозь них проскочить. Для космических путешествий они оказались непригодны.

В 1980 году астроном Карл Саган работал над своим романом "Контакт" (по мотивам которого потом был снят фильм с Джоди Фостер). Героиня романа путешествует по Вселенной. Пытаясь понять, нет ли какого-то научно обоснованного способа космических путешествий для его героини, писатель обратился за помощью к физику Кипу Торну

Торн решил, что лучше всего подойдет "кротовая нора". Однако затем ученый пришел к заключению: для того чтобы такая "кротовина" оставалась открытой, понадобится некая странная субстанция под названием "экзотическая материя" (кстати, вслед за Саганом идеи Торна вдохновили и создателей фильма Interstellar).

Экзотическая материя – странная штука, она имеет отрицательную энергию или отрицательную массу, что позволяет ей выступать в качестве своего рода антигравитации. Например, если бы Земля имела отрицательную массу, брошенный на поверхность планеты мяч падал бы не вниз, а вверх. И, что еще более странно, чтобы попасть по теннисному мячу с отрицательной массой, нужно было бы сделать движение ракеткой не в его сторону, а в противоположную от него. Именно такое парадоксальное поведение позволяет экзотической материи предотвратить разрушение "кротовой норы".

Несмотря на то, что понятие "отрицательная энергия" звучит странно, оно не противоречит законам физики. В безвоздушном пространстве некоторые небольшие участки пространства-времени, окруженные участками с положительной энергией, могут быть заполнены отрицательной энергией. "Взгляните на них как на океанские волны", – предлагает физик Ларри Форд из университета Тафтса (Бостон, США). Нижняя точка волны – это участок с отрицательной энергией, а ее гребень – участок с положительной энергией.

Так достаточно ли использования экзотической материи для того, чтобы держать кротовую нору открытой? Похоже, что нет. Форд и другие физики открыли закономерности, которые предопределяют, сколько отрицательной энергии может быть аккумулировано в одном месте. Если собрать много негативной энергии, она сможет существовать только в крошечном пространстве. Да и хватит ее ненадолго.

Пригодная для путешествия "кротовая нора" должна быть достаточно большой и существовать достаточно долго, чтобы кого-то или что-то через нее куда-то отправить. Проблема в том, что вам для этого потребуется больше отрицательной энергии, чем позволяют законы физики.

И даже если бы можно было нарушить эти законы, понадобилось бы гигантское количество отрицательной энергии. В очень грубом приближении, чтобы сделать "нору" размером с грейпфрут, нужна будет энергия, производимая Солнцем на протяжении более 100 миллионов лет. Никто не знает, как даже самая развитая цивилизация могла бы получить доступ к такому количеству отрицательной энергии.

И все же, хотя ученые считают маловероятным наличие или создание проходимых нор в ткани Вселенной, физики пока не доказали, что эти туннели невозможны в принципе. "Люди уверены, что квантовые неравенства не допускают создания проходимых кротовин, – говорит Джон Фридман, физик из Университета Висконсина, штат Милуоки. - Но это, конечно, пока не доказано раз и навсегда".

Некоторые физики придумывали и другие способы построения проходимого туннеля в пространстве, но почти все они полагаются на идеи, не подкрепленные реальными доказательствами. "Они коренным образом меняют правила игры", – говорит Форд. Эти ученые используют альтернативные теории гравитации, отличные от общей теории относительности Эйнштейна, или какую-то странную материю, которая, возможно, и не существует вовсе. Или же делают ставку на хитрые способы искривления пространства и времени, которые крайне сложно осуществить в реальности.

"Основываясь на том, что мы знаем сейчас, трудно предположить, как можно было бы сделать проходимую "кротовую нору", – говорит Форд. Но это не останавливает физиков, которые продолжают изучать перспективы такого проекта.

Так что пока, если вы собрались в межзвездное путешествие, захватите с собой книгу потолще. Путь обещает быть долгим.

Источник: Русская служба Би-би-си