Червотоки - це опора наукової фантастики, що забезпечує нашим героям швидкий і простий спосіб миттєво подорожувати Всесвітом. Незважаючи на те, що наукова фантастика зробила їх популярними, хробаки мали своє походження в науці - спотворюючи космічний час, як це було теоретично можливо. Але, за словами доктора Стівена Хсу з університету штату Орегон, побудувати червоточину, мабуть, неможливо.
Слухайте інтерв'ю: Навряд чи черв’яки (4,5 mb)
Або підпишіться на Podcast: universetoday.com/audio.xml
Фрейзер Кейн: Зараз я переглядав свою частку епізодів Star Trek. Наскільки добре це підготувало мене до фактичного наукового розуміння глибокої ями?
Доктор Стівен Хсу: У «Зоряному шляху» вони не користуються глистогінними отворами, але, можливо, найкраще лікування в науковій фантастиці для глибоких отворів було у фільмі «Контакт», який базується на книзі Карла Сагана. Насправді історично, коли Саган писав роман - Саган був професором астрономії - він зв’язався з експертом із загальної релятивності, хлопцем на ім’я Кіп Торн, із Caltech, і хотів переконатися, що спосіб, яким поводилися з червоточинами в Контакті, був насправді таким близький до того, щоб бути максимально науково правильним. І це насправді стимулювало Торна зробити багато досліджень на глибоких отворах. Наша робота - це фактично розширення речей, які він робив.
Фрейзер: Отже, якби ви хотіли теоретично побудувати червоточину, що б ви зробили?
Хсу: Вам потрібно мати дуже дивний або екзотичний вид матерії, і на цю матерію має бути сильний негативний тиск. Виявляється, що для стабілізації горла або трубки червоточини вам потрібна дуже дивна матерія, і наша робота пов'язана з тим, наскільки можлива така матерія в моделях фізики частинок.
Фрейзер: Скажімо, ви побудуєте сльозу в просторі і наповните її екзотичною речовиною, щоб вона була відкритою, і тоді ви зможете перенести дві кінцеві точки червотокової дірки навколо Всесвіту, і вони з'єднатимуться як у просторі, так і в часі.
Хсу: Але в деяких науково-фантастичних оповіданнях вони постулюють, що від Великого вибуху залишилися лише деякі червоточини, і ми би просто відкрили її та почали би її використовувати. Але конструктивна модель полягає в тому, що людина або якась чужа цивілізація насправді будує свою власну, і в такому випадку два кінці червоточини, мабуть, на початку досить близько один до одного, але потім ви їх роз'єднуєте.
Фрейзер: Де Ваші дослідження призвели до того, щоб Ви подивилися на червоточини?
Хсу: Ми вивчали фундаментальні обмеження щодо того, що називалося «рівнянням стану речовини» - якими властивостями, як тиском або щільністю енергії, може мати значення. Ми знайшли деякі дуже сильні обмеження, і виявляється, що ці обмеження дуже негативні щодо можливості побудови червотокової щілини.
Фрейзер: Який вплив вони матимуть на червоточину?
Хсу: Щоб отримати дуже дивну екзотичну речовину, про яку я згадував раніше з дуже негативним тиском, виявляється, що рівняння показують, що коли ти змушуєш тиск бути таким негативним, у цьому питанні завжди є якийсь нестабільний режим, це означає, що якби ти був щоб зірвати ваш апарат, ви можете виявити екзотичну речовину - яка стабілізує червоточину - просто обвалюється на купу фотографій чи чогось іншого.
Фрейзер: Справа не в тому, щоб не натрапити на ваш апарат, або теоретично неможливо досягти стабільної точки?
Хсу: Я б сказав, що теоретично неможливо побудувати класичну матерію, яка є стабільною і здатною стабілізувати червоточину. Ви можете запитати, ну, можливо, я просто уникатиму натрапляння на річ, але якби ви відправляли людину через червоточину, то це призведе до удару і, швидше за все, спричинить, що вся справа розвалиться.
Фрейзер: Скажімо, ви не хотіли надсилати людей, ви просто хотіли певний спосіб надсилання інформації - говорити назад у часі.
Хсу: Це не виключено. Виявляється, обмеження, які ми отримуємо, мають відношення до матерії, в якій квантові ефекти порівняно невеликі. Якщо у вас є матерія, в якій квантові ефекти дуже великі, ви все одно можете мати стабільну червоточину. Сама червоточина була б нечіткою у квантовому відношенні. Трубка червоточини буде коливатися, як квантовий стан. Тепер це не заважає вам надсилати повідомлення вчасно; вам, можливо, доведеться намагатися надіслати повідомлення багато разів, щоб змусити його перейти туди, куди ви хочете. Але, можливо, ви все-таки могли б надіслати повідомлення. Надіслати людину може бути небезпечно, якщо червоточина коливається, оскільки людина може опинитися в неправильному місці або в неправильний час.
Фрейзер: Я чула оцінки, що для побудови червоточини потрібно більше енергії, ніж весь Всесвіт. Чи були у вас якісь розрахунки на цей рахунок?
Хсу: Наші розрахунки не обов'язково показують це. Потрібно величезна кількість енергетичної щільності, щоб створити червоточину, яка є достатньо великою, щоб людина змогла пройти через неї. Але, зазвичай, розглядаючи подібну проблему, ви вважаєте, що будь-яка цивілізація намагається це зробити, має довільно розвинуті технології. Ми намагаємось зрозуміти, чи є обмеження не від технології, а насправді виходячи з основних законів фізики.
Фрейзер: І куди вас поведуть дослідження з цього моменту? Чи є щось, у чому ви ще трохи не впевнені?
Хсу: Наш результат в основному має справу з класичними червоточинами, або червоточинами, космічний час яких не дуже квантовомеханічний, і ми все ще зацікавлені дізнатися, чи зможемо ми розширити наші результати, щоб охопити червоточні отвори, в яких космічний час нечіткий.
Фрейзер: Є якась нова робота з темної енергії, де вони говорять, що ефект темної енергії, здається, відбувається у Всесвіті, що він прискорюється. Або є нова форма енергії, яку раніше не бачили, або, можливо, це зрив теорій Ейнштейна на великому рівні. Якщо частина цієї роботи почне показувати, що, можливо, відносність Ейнштейна не в змозі пояснити це на більш широкому рівні, чи матиме це вплив на класичне розуміння того, що таке червоточина?
Хсу: В умовах темної енергії, оскільки це щось, що впливає на масштабну структуру Всесвіту, поведінку Всесвіту на масштабах довжини мегапарсеків, завжди можливо, що загальна відносність як теорія змінюється на дуже великих відстанях і тому ми не змогли перевірити це на цих відстанях. Тож завжди можливо, що висновки, отримані із відносності, просто не застосовуються. У нашому випадку масштаб довжини, над яким ми використовуємо загальну відносність, залежить від розміру людини. Отже, було б дещо дивно, якби загальна відносність була зруйнована вже на таких масштабах, хоча це можливо.
Фрейзер: Отже, з малого боку ви більше дивитесь, на що ви дивитесь. Це все ще досить непогано пояснює речі в такому масштабі.
Хсу: Так, є більш сильні експериментальні випробування загальної відносності або, принаймні, ньютонівської сили тяжіння, на масштабах довжини метрів, ніж на мегапарсеках. Тож ми трохи впевнені, що математичне формулювання сили тяжіння, яке ми використовуємо, є правильним.
Фрейзер: Якщо я хотів досить швидко перебратися через Всесвіт, я міг би зазирнути, можливо, до основоположного приводу, або, можливо, просто звичайного старого, що рухається у звичайному просторі.
Хсу: Я величезний фанат наукової фантастики, і я був ще з часів дитинства, але, як учений, я мушу сказати, що це схоже на те, що наш Всесвіт, здається, не побудований дуже зручним для людей способом отримання від зірки до зірки. І наукова фантастика, яку ми в кінцевому підсумку залишаємось близько до нашого Сонця, але ми робимо дивовижні речі за допомогою біоінженерії чи інформаційних технологій чи А.І. здається, більш імовірно, що це можна зрозуміти з нашими фізичними законами, ніж Зоряний шлях.
