Червоточины или туннели в ткани пространства-времени ужасно неустойчивы. Как только в них попадает хотя бы один фотон, червоточина мгновенно закрывается. Новое исследование предполагает, что секрет стабильной червоточины — в их форме.
Червоточины, если они существуют, позволят нам путешествовать из точки А в какую-то чрезвычайно отдаленную точку Б, не беспокоясь о времени в пути. Переход был бы невероятно стремительным. Настоящий чит-код Вселенной. Видите звезду за миллионы световых лет? Вы могли бы добраться до нее всего за несколько минут, если бы у вас была червоточина, ведущая к ней. Неудивительно, что это очень популярная тема научной фантастики.
Но червоточины — не просто плод нашего воображения, созданный для того, чтобы вырезать все скучные сцены межзвездных путешествий (а это века и тысячелетия). Мы узнали о них благодаря общей теории относительности Эйнштейна: материя и энергия изгибаются и деформируют ткань пространства-времени, искривление которой сообщают материи, как двигаться.
Поэтому, когда дело доходит до червоточин, вам просто нужно спросить себя: возможно ли деформировать пространство-время таким образом, чтобы оно наложилось на себя, образовав туннель между двумя отдаленными точками? Ответ был дан в 1970-х годах — да. Червоточины вполне возможны и не запрещены общей теорией относительности.
Но червоточины очень нестабильны, потому что, в сущности, они состоят из двух черных дыр, соприкасающихся друг с другом и формирующими туннель. То есть речь идет о точках бесконечной плотности, окруженных областями, известными как горизонт событий — односторонними барьерами космоса. Если вы пересечете горизонт событий черной дыры, вы никогда не вернетесь назад.
Чтобы решить эту проблему, вход в червоточину должен быть вне горизонта событий. Таким образом, вы можете пересечь червоточину, не задевая барьер. Но как только вы входите в червоточину, расположенную между огромными массами, сила тяжести вашего присутствия исказит туннель червоточины, обрушив его. Захлопнувшись, тоннель оставит после себя две одинокие черные дыры, разделенные пространством, в котором будут висеть останки вашего тела.
Но, оказывается, есть способ разместить вход в червоточину подальше от горизонта событий и сделать тоннель достаточно устойчивым, чтобы вы успели через него пройти. Для этого нужен материал с отрицательной массой. Это обычная масса, но со знаком минус. И если собрать достаточно отрицательной массы в одном месте, можно было бы использовать ее для того, чтобы держать червоточину открытой.
Насколько нам известно, вещества с отрицательной массой не существует. Во всяком случае, нет никаких доказательств, что оно есть. Более того, если бы оно было, то нарушало бы множество законов Вселенной, таких как инерция и сохранение импульса. Например, если вы пнули мяч с отрицательной массой, он полетел бы назад. Если вы поместите объект с отрицательной массой рядом с объектом с положительной массой, то они не будут притягиваться. Наоборот, объекты будут отталкивать друг друга, мгновенно разгоняясь.
Поскольку отрицательная масса кажется мифом, можно предположить, что червоточины вряд ли существуют во Вселенной.
Но идея червоточин опирается на математику общей теории относительности — наше нынешнее понимание того, как работает гравитация. Точнее, наше текущее, неполное понимание того, как работает гравитация.
Мы знаем, что общая теория относительности не описывает все гравитационные взаимодействия во Вселенной. Она пасует перед сильной гравитацией при малом размере тел. Например, перед недрами черных дыр. Чтобы решить эту проблему, нам нужно обратиться к квантовой теории гравитации, которая объединила бы наше понимание мира субатомных частиц с нашим более широким пониманием гравитации. Но каждый раз, когда ученые пытаются собрать это воедино, все просто распадается в труху.
Тем не менее, у нас есть некоторые подсказки того, как может работать квантовая гравитация, и мы можем понять червоточины. Возможно, что новое и улучшенное понимание гравитации покажет, что нам вообще не нужна материя с отрицательной массой, и что стабильные, проходимые червоточины реальны.
Пара теоретиков из Тегеранского университета в Иране опубликовали новое исследование червоточин. Они применили некоторые методы, которые позволили им понять, как квантовая механика может изменить стандартную общую картину относительности. Ученые обнаружили, что проходимые червоточины могут существовать без вещества с отрицательной массой, но только если вход не будет представлять собой идеальную сферу, а будет немного вытянутым.
Результаты интересные, но есть одна загвоздка. Эти гипотетические проходимые червоточины — крошечные. Очень крошечные. Червоточины будут всего на 30% больше длины Планка — 1,6х10−35 метра. Такого же размера должен быть и путешественник. Да, кроме того, этот микроскопический путешественник должен лететь почти со скоростью света.
Несмотря на всплывшие проблемы, исследование открывает маленькую трещину, если можно так выразиться, для взгляда на существование червоточин, которая может быть расширена в ходе дальнейших исследований.