Mogu li crne rupe da budu prečice za putovanja kroz prostor i vreme? Šta poručuju novi naučni dokazi.
Svemirske crvotočine, portali između crnih rupa, mogle bi da budu stabilne, pokazuju nova naučna saznanja. Time je opovrgnuta hipoteza da bi se ove prečice kroz prostor i vreme u slučaju takvog putovanja odmah urušile.Nova saznanja naučnika usledila su zbog veoma malih razlika u matematičkim izračunavanjima relativiteta, koja se koriste za opisivanje crvotočina, i koja sada daju dramatično drugačiju sliku njihovog ponašanja, piše Live Science.
Generalna relativnost mogla bi se opisati jednostavnim primerom. Ako je relativnost mašina i u nju stavimo određeni objekat, mašina će izračunati kako se taj objekat ponaša u zavisnosti od gravitacije.Sve u generalnoj relativnosti je zasnovano na kretanju u prostoru i vremenu: Objekti startuju iz određenih koordinata, kreću se i dospevaju u druge koordinate.
Dok su pravila generalne relativnosti fiksna, teorija o njoj daje dosta slobode da se te koordinate matematički opišu. Fizičari te različite matematičke opise nazivaju metrika. Ona bi se najbliže mogla opisati kao mogućnosti kako otputovati iz jedne tačke u drugu, da li nam u tome pomažu saobraćajni znaci, satelitske koordinate ili mapa nacrtana na papiru. Metrika je različita u ta tri slučaja, ali koja god da se koristi, stiže se na isto mesto.Na sličan način fizičari koriste različitu metriku da opišu iste situacije, ali ponekad je neka metrika korisnija od druge, kako kada bismo gledali saobraćajne znake, ali ih i proveravali preko mape na papiru.
Kada su u pitanju crne rupe i crvotočine, postoji nekoliko potencijalnih metrika. Najpopularnija je ona koja se zove Švarcšildova metrika, koju je još 1916. godine kreirao nemački fizičar i astronom Karl Švarcšild.
Crna rupa (CC0)
Kakve to ima veze sa crvotočinama? Najjednostavniji način da ona nastane jeste ako se ideja crne rupe produži njenim odrazom u ogledalu, belom rupom. Tu ideju prvi su predložili autor teorije relativiteta Albert Ajnštajn i njegov saradnik, fizičar Nejtan Rozen, pa su i dobile ime Ajnštajn-Rozenovi mostovi.
Međutim, u njoj postoje određene matematičke nelogičnosti. Ona ne daje dobre rezultate kada je u pitanju određena udaljenost od crne rupe, i ta distanca je poznata kao Švarcšildov poluprečnik ili horizont događaja. Te matematičke nelogičnosti znače da se ova metrika u potpunosti raspada kada je horizont događaja u pitanju i ne može više da razlikuje određene tačke u prostoru i vremenu.Međutim, druga metrika, poznata i kao Edington-Finkelštajnova, opisuje šta se događa s česticama kada dođu do horizonta događaja: one padaju u crnu rupu da nikada više ne budu viđene.
Kakve to ima veze sa crvotočinama? Najjednostavniji način da ona nastane jeste ako se ideja crne rupe produži njenim odrazom u ogledalu, belom rupom. Tu ideju prvi su predložili autor teorije relativiteta Albert Ajnštajn i njegov saradnik, fizičar Nejtan Rozen, pa su i dobile ime Ajnštajn-Rozenovi mostovi.Dok crne rupe ne puštaju da bilo šta iz njih izađe, bele rupe ne puštaju ništa da u njih uđe. Da bi nastala crvotočina, potrebno je spojiti singularitete crne i bele rupe, odnosno tačke bezgranične gustine u njihovim centrima. Tako bi se kreirao tunel kroz prostor/vreme.
Koiranov (Paskal) rezultat je veoma interesantan jer ukazuje da crvotočine zapravo nisu tako katastrofalne kako se činilo i da može biti stabilnih putanja kroz njihove tunele, te da ih generalni relativitet dozvoljava.
Kada u teoriji nastane takva crvotočina, legitimno je pitanje šta bi se dogodilo s nekim ili nečim ko bi kroz nju prošao i tu bi odgovor trebalo da da generalni relativitet.Standardni odgovor je da su takve crvotočine veoma gadna mesta. Bele rupe su nestabilne (i verovatno uopšte ni ne postoje). Ekstremne sile u crvotočinama primoravaju ih da se ekstremno rastežu i pucaju u samom trenutku nastanka. I takav odgovor dobijen je na osnovu Švarcšildove metrike.
Paskal Koiran (Gabynapo /Wikimedia Commons)
Međutim, fizičar Paskal Koiran sa Univerziteta u Lionu pokušao je nešto drugo, da na crvotočine primeni Edington-Finkelštajnovu metriku. Njegov naučni rad o tome opisan je u preprint bazi podataka Arxiv i uskoro će biti objavljen u ćasopisu Journal of modern physics. Koiran otkriva da korišćenjem Edington-Finkelštajnove metrike put čestica kroz hipotetičku crvotočinu lakše može da se prati. Prema toj pretpostavci, čestice mogu da pređu horizont događaja, uđu u crnu rupu i izađu na drugoj strani, odnosno u beloj rupi, sve u ograničenom vremenskom periodu. I Edington-Filkenštajnova metrika nije zakazala ni u jednoj tački te putanje čestica.
To, međutim, ne dokazuje u potpunosti da su crvotočine zapravo stabilne. Generalna relativnost bavi se ponašanjem gravitacije, ali ne i drugih prirodnih sila. Termodinamika, koja se bavi odnosom temperature i energije, na primer, govori da su bele rupe nestabilne. I kada bi fizičari pokušali da naprave kombinaciju crne i bele rupe u realnom univerzumu od realnih materijala, drugi proračuni sugerišu da bi gustina energije sve uništila.
Ipak, Koiranov rezultat je veoma interesantan jer ukazuje da crvotočine zapravo nisu tako katastrofalne kako se činilo i da može biti stabilnih putanja kroz njihove tunele, te da ih generalni relativitet dozvoljava. Pogledajte ovde to zamišljeno putovanje: https://www.youtube.com/watch?v=ZVPsNDonA84
(Izvor Sputnjik)
