Աստղային տիեզերքը հղի է բազմաթիվ առեղծվածներով: Համաձայն Հարաբերականության ընդհանուր տեսության (GR), որը ստեղծվել է Էյնշտեյնի կողմից, մենք ապրում ենք քառաչափ տարածություն-ժամանակում։ Այն կոր է, և բոլորիս ծանոթ ձգողականությունը այս հատկության դրսևորումն է: Նյութը թեքում է, «ծռում» է իր շուրջը գտնվող տարածությունը, և որքան շատ է, այնքան ավելի խիտ է: Տարածությունը, տարածությունը և ժամանակը շատ հետաքրքիր թեմաներ են: Այս հոդվածը կարդալուց հետո դուք, անշուշտ, նոր բան կսովորեք դրանց մասին:
Կռության գաղափարը
Ձգողականության շատ այլ տեսություններ, որոնցից այսօր կան հարյուրավոր, մանրամասներով տարբերվում են ընդհանուր հարաբերականությունից: Այնուամենայնիվ, այս բոլոր աստղագիտական վարկածները պահպանում են հիմնականը` կորության գաղափարը: Եթե տարածությունը կոր է, ապա մենք կարող ենք ենթադրել, որ այն կարող է վերցնել, օրինակ, խողովակի ձևը, որը միացնում է բազմաթիվ լուսային տարիներով բաժանված տարածքները: Եվ գուցե նույնիսկ միմյանցից հեռու դարաշրջաններ: Ի վերջո, մենք խոսում ենք ոչ թե մեզ ծանոթ տարածության մասին, այլ տիեզերական ժամանակի մասին, երբ դիտարկում ենք տիեզերքը: Դրա մեջ մի անցքհայտնվում են միայն որոշակի պայմաններում: Հրավիրում ենք ձեզ ավելի մոտիկից ծանոթանալ այնպիսի հետաքրքիր երևույթին, ինչպիսին են որդանանցքները։
Առաջին գաղափարները ճիճուների մասին
Խորը տիեզերքը և նրա առեղծվածները հուշում են: Կռության մասին մտքերը հայտնվեցին GR-ի հրապարակումից անմիջապես հետո։ Ավստրիացի ֆիզիկոս Լ. Ֆլամն արդեն 1916 թվականին ասել է, որ տարածական երկրաչափությունը կարող է գոյություն ունենալ մի տեսակ անցքի տեսքով, որը միացնում է երկու աշխարհ: Մաթեմատիկոս Ն. Ռոզենը և Ա. Էյնշտեյնը 1935 թվականին նկատել են, որ ընդհանուր հարաբերականության շրջանակներում հավասարումների ամենապարզ լուծումները, որոնք նկարագրում են գրավիտացիոն դաշտեր ստեղծող մեկուսացված էլեկտրական լիցքավորված կամ չեզոք աղբյուրները, ունեն տարածական «կամուրջ» կառուցվածք։ Այսինքն՝ նրանք միացնում են երկու տիեզերք՝ երկու գրեթե հարթ և միանման տարածություն-ժամանակներ։
Հետագայում այս տարածական կառույցները հայտնի դարձան որպես «որդանցքներ», որը անգլերեն որդնածոր բառի բավականին ազատ թարգմանությունն է։ Դրա ավելի մոտ թարգմանությունը «որդանցք» է (տիեզերքում): Ռոզենը և Էյնշտեյնը նույնիսկ չեն բացառել, որ այդ «կամուրջները» կարող են օգտագործել տարրական մասնիկներն իրենց օգնությամբ նկարագրելու համար։ Իսկապես, այս դեպքում մասնիկը զուտ տարածական գոյացություն է։ Հետևաբար, կարիք չկա հատուկ մոդելավորել լիցքի աղբյուրը կամ զանգվածը: Եվ հեռավոր արտաքին դիտորդը, եթե որդն ունի մանրադիտակային չափեր, տեսնում է միայն լիցք և զանգված ունեցող կետային աղբյուր, երբ գտնվում է այս տարածություններից մեկում:
Էյնշտեյն-Ռոզենի «Կամուրջներ»
Էլեկտրական գծերը մի կողմից մտնում են փոս, իսկ մյուս կողմից դուրս են գալիս առանց որևէ տեղ ավարտվելու կամ սկսելու։ Ամերիկացի ֆիզիկոս Ջ. Վիլերն այս առիթով ասել է, որ ստացվում է «լիցք առանց լիցքավորման» և «զանգված առանց զանգվածի»։ Այս դեպքում ամենևին էլ պետք չէ համարել, որ կամուրջը ծառայում է երկու տարբեր տիեզերքների միացմանը։ Ոչ պակաս տեղին կլիներ այն ենթադրությունը, որ որդանանցքի երկու «բերանները» դուրս են գալիս նույն տիեզերք, բայց դրա տարբեր ժամանակներում և տարբեր կետերում: Ստացվում է սնամեջ «բռնակ» հիշեցնող մի բան, եթե այն կարված է գրեթե հարթ ծանոթ աշխարհին։ Ուժի գծերը մտնում են բերան, որը կարելի է հասկանալ որպես բացասական լիցք (ասենք էլեկտրոն)։ Բերանը, որտեղից նրանք դուրս են գալիս, ունի դրական լիցք (պոզիտրոն): Ինչ վերաբերում է զանգվածներին, ապա նրանք նույնն են լինելու երկու կողմից։
Էյնշտեյն-Ռոզենի «կամուրջների» ձևավորման պայմանները
Այս նկարը, չնայած իր ողջ գրավչությանը, շատ պատճառներով տեղ չի գրավել մասնիկների ֆիզիկայում: Հեշտ չէ քվանտային հատկություններ վերագրել Էյնշտեյն-Ռոզեն «կամուրջներին», որոնք անփոխարինելի են միկրոաշխարհում։ Նման «կամուրջ» ընդհանրապես չի ձևավորվում մասնիկների (պրոտոնների կամ էլեկտրոնների) լիցքերի և զանգվածների հայտնի արժեքների համար: Փոխարենը «էլեկտրական» լուծումը կանխատեսում է «մերկ» եզակիություն, այսինքն՝ մի կետ, որտեղ էլեկտրական դաշտը և տարածության կորությունը դառնում են անսահման։ Նման կետերում հայեցակարգըտարածություն-ժամանակը, նույնիսկ կորության դեպքում, կորցնում է իր նշանակությունը, քանի որ անհնար է լուծել անսահման թվով անդամներ ունեցող հավասարումներ։
Ե՞րբ է ձախողվում GR-ն:
Ինքնուրույն, OTO-ն հատուկ նշում է, թե երբ է այն դադարում աշխատել: Վզի վրա՝ «կամրջի» ամենանեղ տեղում, նկատվում է կապի հարթության խախտում։ Եվ պետք է ասել, որ դա բավականին աննշան է։ Հեռավոր դիտորդի դիրքից ժամանակը կանգ է առնում այս պարանոցի վրա։ Այն, ինչ Ռոզենը և Էյնշտեյնը կարծում էին, որ կոկորդն է, այժմ սահմանվում է որպես սև խոռոչի իրադարձությունների հորիզոն (լինի լիցքավորված, թե չեզոք): «Կամուրջի» տարբեր կողմերից ճառագայթները կամ մասնիկները ընկնում են հորիզոնի տարբեր «հատվածների» վրա։ Իսկ նրա ձախ և աջ մասերի միջև, համեմատաբար, կա ոչ ստատիկ տարածք։ Տարածքն անցնելու համար հնարավոր չէ չանցնել այն։
Սև խոռոչով անցնելու անկարողություն
Տիեզերանավը, որը մոտենում է համեմատաբար մեծ սև խոռոչի հորիզոնին, կարծես ընդմիշտ սառչում է: Ավելի ու ավելի քիչ, նրանից ազդանշանները հասնում են … Ընդհակառակը, հորիզոնն ըստ նավի ժամացույցի հասնում է վերջավոր ժամանակում։ Երբ նավը (լույսի ճառագայթ կամ մասնիկ) անցնում է դրա միջով, այն շուտով կբախվի եզակիության: Այստեղ է, որ կորությունը դառնում է անսահման: Եզակիության մեջ (դեռ նրա ճանապարհին) երկարացված մարմինն անխուսափելիորեն կպատառոտվի ու կփշրվի։ Սա է իրականությունը, թե ինչպես է աշխատում սև խոռոչը:
Լրացուցիչ հետազոտություն
1916-17թթ. Ստացվել են Reisner-Nordström եւ Schwarzschild լուծումներ։ Նրանցումգնդաձեւ նկարագրում է սիմետրիկ էլեկտրական լիցքավորված և չեզոք սև անցքերը: Այնուամենայնիվ, ֆիզիկոսները կարողացան լիովին հասկանալ այդ տարածությունների բարդ երկրաչափությունը միայն 1950-60-ականների վերջում: Հենց այդ ժամանակ Դ. Ա. Ուիլերը, որը հայտնի է գրավիտացիայի և միջուկային ֆիզիկայի տեսության մեջ իր աշխատանքով, առաջարկեց «որդնափոս» և «սև անցք» տերմինները։ Պարզվեց, որ Ռայսներ-Նորդստրյոմի և Շվարցշիլդի տարածություններում իսկապես տիեզերքում կան որդնածորեր։ Նրանք լիովին անտեսանելի են հեռավոր դիտորդի համար, ինչպես սև խոռոչները: Եվ, ինչպես նրանց, տիեզերքում որդանցքները հավերժ են: Բայց եթե ճանապարհորդը թափանցում է հորիզոնից այն կողմ, նրանք այնքան արագ են փլուզվում, որ ոչ լույսի ճառագայթը, ոչ էլ զանգվածային մասնիկը, առավել ևս նավը, չեն կարող թռչել դրանց միջով: Մեկ այլ բերան թռչելու համար, շրջանցելով եզակիությունը, պետք է շարժվել լույսից ավելի արագ: Ներկայումս ֆիզիկոսները կարծում են, որ էներգիայի և նյութի գերնոր արագությունները սկզբունքորեն անհնար են։
Շվարցշիլդի և Ռայսներ-Նորդստրյոմի սև անցքերը
Շվարցշիլդի սև խոռոչը կարելի է համարել անթափանց որդանցք։ Ինչ վերաբերում է Reisner-Nordström սեւ խոռոչին, ապա այն որոշ չափով ավելի բարդ է, բայց նաեւ անանցանելի։ Այդուհանդերձ, այնքան էլ դժվար չէ գտնել և նկարագրել քառաչափ որդնածորերը տիեզերքում, որոնք հնարավոր է անցնել: Դուք պարզապես պետք է ընտրեք ձեզ անհրաժեշտ չափման տեսակը: Մետրային տենզորը կամ մետրիկը արժեքների մի շարք է, որը կարող է օգտագործվել իրադարձությունների կետերի միջև գոյություն ունեցող քառաչափ ինտերվալները հաշվարկելու համար: Արժեքների այս հավաքածուն լիովին բնութագրում է ինչպես գրավիտացիոն դաշտը, այնպես էլտարածություն-ժամանակի երկրաչափություն. Տիեզերքում երկրաչափորեն անցանելի որդանցքները նույնիսկ ավելի պարզ են, քան սև անցքերը: Նրանք չունեն հորիզոններ, որոնք ժամանակի ընթացքում տանում են դեպի կատակլիզմներ։ Տարբեր կետերում ժամանակը կարող է տարբեր տեմպերով ընթանալ, բայց այն չպետք է կանգ առնի կամ անվերջ արագանա:
Որդանանցքի հետազոտության երկու տող
Բնությունը արգելք է դրել որդնածորերի առաջացմանը։ Սակայն մարդն այնպես է դասավորված, որ եթե կա խոչընդոտ, միշտ էլ կգտնվեն այն հաղթահարել ցանկացողները։ Եվ գիտնականները բացառություն չեն: Որդանանցքների ուսումնասիրությամբ զբաղվող տեսաբանների աշխատանքները պայմանականորեն կարելի է բաժանել երկու ոլորտների, որոնք լրացնում են միմյանց։ Առաջինը վերաբերում է դրանց հետևանքների հաշվառմանը, նախապես ենթադրելով, որ որդնածորերը իսկապես գոյություն ունեն: Երկրորդ ուղղության ներկայացուցիչները փորձում են հասկանալ, թե ինչից և ինչպես կարող են հայտնվել, ինչ պայմաններ են անհրաժեշտ դրանց առաջացման համար։ Այս ուղղությամբ աշխատանքներն ավելի շատ են, քան առաջինում, և, թերևս, ավելի հետաքրքիր են։ Այս տարածքը ներառում է որդնածորերի մոդելների որոնումը, ինչպես նաև դրանց հատկությունների ուսումնասիրությունը։
Ռուս ֆիզիկոսների նվաճումները
Ինչպես պարզվեց, նյութի հատկությունները, որը նյութ է որդնած անցքերի կառուցման համար, կարող է իրականացվել քվանտային դաշտերի վակուումի բևեռացման շնորհիվ։ Այս եզրակացությանն են վերջերս եկել ռուս ֆիզիկոսներ Սերգեյ Սուշկովը և Արկադի Պոպովը՝ իսպանացի հետազոտող Դեյվիդ Հոխբերգի և Սերգեյ Կրասնիկովի հետ միասին։ Վակուումը այս դեպքում չէդատարկություն. Սա քվանտային վիճակ է, որը բնութագրվում է ամենացածր էներգիայով, այսինքն՝ դաշտ, որտեղ իրական մասնիկներ չկան։ Այս դաշտում անընդհատ հայտնվում են «վիրտուալ» մասնիկների զույգեր, որոնք անհետանում են նախքան սարքերը հայտնաբերելը, բայց իրենց հետքը թողնելով էներգիայի տենզորի, այսինքն՝ անսովոր հատկություններով բնութագրվող իմպուլսի տեսքով։ Չնայած այն հանգամանքին, որ նյութի քվանտային հատկությունները հիմնականում դրսևորվում են միկրոտիեզերքում, նրանց կողմից առաջացած որդնածորերը, որոշակի պայմաններում, կարող են հասնել զգալի չափերի։ Կրասնիկովի հոդվածներից մեկն, ի դեպ, կոչվում է «Որդանափոսերի սպառնալիքը»։.
Փիլիսոփայության հարց
Եթե երբևէ որդաններ կառուցվեն կամ հայտնաբերվեն, գիտության մեկնաբանությամբ զբաղվող փիլիսոփայության ոլորտը կկանգնի նոր մարտահրավերների, և պետք է ասեմ՝ շատ դժվարին: Չնայած ժամանակային օղակների թվացյալ անհեթեթությանը և պատճառահետևանքային կապի դժվարին խնդիրներին, գիտության այս ոլորտը, հավանաբար, մի օր կպարզի դա: Ճիշտ այնպես, ինչպես նրանք զբաղվում էին Էյնշտեյնի կողմից ստեղծված քվանտային մեխանիկայի և հարաբերականության տեսության խնդիրներով: Տարածություն, տարածություն և ժամանակ. այս բոլոր հարցերը հետաքրքրել են բոլոր դարաշրջանների մարդկանց և, ըստ երևույթին, մեզ միշտ կհետաքրքրեն: Նրանց ամբողջությամբ ճանաչելը գրեթե անհնար է։ Տիեզերական հետազոտությունը դժվար թե երբևէ ավարտվի։
