ฤดูใบไม้ผลิ

สำหรับการตีพิมพ์ผลงานสมการพื้นฐานของทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไป (GR) ต่อมาเป็นที่ชัดเจนว่าทฤษฎีแรงโน้มถ่วงใหม่ซึ่งมีอายุครบหนึ่งร้อยปีในปี 2558 ทำนายการมีอยู่ของหลุมดำและอุโมงค์กาล-อวกาศ Lenta.ru จะบอกคุณเกี่ยวกับพวกเขา

จีทีโอคืออะไร

ทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปตั้งอยู่บนหลักการของความเท่าเทียมกันและความแปรปรวนร่วมทั่วไป ประการแรก (หลักการอ่อนแอ) หมายถึงสัดส่วนของมวลเฉื่อย (สัมพันธ์กับการเคลื่อนที่) และมวลความโน้มถ่วง (สัมพันธ์กับแรงโน้มถ่วง) และยอมให้ (หลักการแข็งแกร่ง) ในพื้นที่พื้นที่จำกัด ไม่ให้แยกแยะระหว่างสนามโน้มถ่วงและการเคลื่อนที่ด้วยความเร่ง ตัวอย่างคลาสสิกคือลิฟต์ เนื่องจากการเคลื่อนที่ขึ้นไปด้วยความเร่งสม่ำเสมอเมื่อเทียบกับโลก ผู้สังเกตการณ์จึงไม่สามารถระบุได้ว่าเขาอยู่ในสนามโน้มถ่วงที่แรงกว่าหรือกำลังเคลื่อนที่ในวัตถุที่มนุษย์สร้างขึ้น

หลักการที่สอง (ความแปรปรวนร่วมทั่วไป) ถือว่าสมการสัมพัทธภาพทั่วไปคงรูปแบบไว้ในระหว่างการเปลี่ยนทฤษฎีสัมพัทธภาพพิเศษ ซึ่งสร้างขึ้นโดยไอน์สไตน์และนักฟิสิกส์คนอื่นๆ ภายในปี 1905 แนวคิดเรื่องความเท่าเทียมกันและความแปรปรวนร่วมทำให้เกิดความจำเป็นในการพิจารณากาล-อวกาศเดียว ซึ่งมีลักษณะโค้งเมื่อมีวัตถุขนาดใหญ่ สิ่งนี้ทำให้ทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปแตกต่างจากทฤษฎีแรงโน้มถ่วงคลาสสิกของนิวตัน ซึ่งอวกาศจะแบนเสมอ

ทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปในสี่มิติประกอบด้วยสมการเชิงอนุพันธ์ย่อยอิสระหกสมการ เพื่อแก้ปัญหาเหล่านี้ (ค้นหารูปแบบที่ชัดเจนของเมตริกเทนเซอร์ที่อธิบายความโค้งของกาล-อวกาศ) จำเป็นต้องระบุขอบเขตและเงื่อนไขของพิกัด เช่นเดียวกับเทนเซอร์พลังงาน-โมเมนตัม ส่วนหลังอธิบายการกระจายตัวของสสารในอวกาศและตามกฎแล้วจะเกี่ยวข้องกับสมการสถานะที่ใช้ในทฤษฎี นอกจากนี้ สมการสัมพัทธภาพทั่วไปยังทำให้เกิดค่าคงที่ทางจักรวาลวิทยา (เทอมแลมบ์ดา) ซึ่งมักเกี่ยวข้องกับพลังงานมืดและอาจเป็นสนามสเกลาร์ที่สอดคล้องกัน

ในปี 1916 นักฟิสิกส์คณิตศาสตร์ชาวเยอรมัน คาร์ล ชวาซชิลด์ ค้นพบคำตอบแรกของสมการสัมพัทธภาพทั่วไป อธิบายสนามโน้มถ่วงที่สร้างขึ้นโดยการกระจายมวลแบบสมมาตรจากศูนย์กลางโดยมีประจุไฟฟ้าเป็นศูนย์ สารละลายนี้มีสิ่งที่เรียกว่ารัศมีความโน้มถ่วงของร่างกาย ซึ่งกำหนดขนาดของวัตถุที่มีการกระจายตัวของสสารในเชิงสมมาตรทรงกลม ซึ่งโฟตอน (ควอนตัมสนามแม่เหล็กไฟฟ้าที่เคลื่อนที่ด้วยความเร็วแสง) ไม่สามารถออกไปได้

ทรงกลมชวาร์ซชิลด์ที่กำหนดในลักษณะนี้เหมือนกับแนวคิดเรื่องขอบฟ้าเหตุการณ์ และวัตถุขนาดใหญ่ที่ล้อมรอบด้วยมันก็เหมือนกับหลุมดำ การรับรู้วัตถุที่เข้าใกล้วัตถุนั้นภายในกรอบของทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปจะแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับตำแหน่งของผู้สังเกต สำหรับผู้สังเกตการณ์ที่เกี่ยวข้องกับร่างกาย การจะไปถึงทรงกลมชวาร์สชิลด์จะเกิดขึ้นในเวลาอันจำกัด สำหรับผู้สังเกตการณ์ภายนอก การที่วัตถุเข้าใกล้ขอบฟ้าเหตุการณ์จะใช้เวลาไม่จำกัด และจะดูเหมือนวัตถุตกลงสู่ทรงกลมชวาร์สไชลด์อย่างไม่จำกัด

นักฟิสิกส์ทฤษฎีโซเวียตก็มีส่วนร่วมในทฤษฎีดาวนิวตรอนด้วย ในบทความปี 1932 เรื่อง “เกี่ยวกับทฤษฎีดวงดาว” Lev Landau ทำนายการมีอยู่ของดาวนิวตรอน และในงานของเขาเรื่อง “On Sources of Stellar Energy” ซึ่งตีพิมพ์ในปี 1938 ในวารสาร Nature เขาเสนอแนะการมีอยู่ของดาวฤกษ์ที่มีนิวตรอน แกนกลาง

วัตถุขนาดใหญ่กลายเป็นหลุมดำได้อย่างไร? คำตอบแบบอนุรักษ์นิยมและเป็นที่ยอมรับมากที่สุดในปัจจุบันสำหรับคำถามนี้ได้รับในปี 1939 โดยนักฟิสิกส์เชิงทฤษฎี Robert Oppenheimer (ในปี 1943 เขาได้เป็นผู้อำนวยการด้านวิทยาศาสตร์ของโครงการแมนฮัตตัน ซึ่งภายในนั้นมีการสร้างระเบิดปรมาณูลูกแรกของโลกในสหรัฐอเมริกา) และนักศึกษาระดับบัณฑิตศึกษาของเขา ฮาร์ทแลนด์ สไนเดอร์.

ในช่วงทศวรรษที่ 1930 นักดาราศาสตร์เริ่มสนใจคำถามเกี่ยวกับอนาคตของดาวฤกษ์หากเชื้อเพลิงนิวเคลียร์ของมันหมด สำหรับดาวฤกษ์ขนาดเล็กเช่นดวงอาทิตย์ วิวัฒนาการจะนำไปสู่การเปลี่ยนรูปเป็นดาวแคระขาว ซึ่งแรงอัดโน้มถ่วงจะมีความสมดุลโดยการผลักกันทางแม่เหล็กไฟฟ้าของพลาสมาอิเล็กตรอน-นิวเคลียร์ ในดาวฤกษ์ที่หนักกว่า แรงโน้มถ่วงจะแข็งแกร่งกว่าแม่เหล็กไฟฟ้า และดาวนิวตรอนก็เกิดขึ้น แกนกลางของวัตถุดังกล่าวทำจากของเหลวนิวตรอน และถูกปกคลุมด้วยชั้นพลาสมาบาง ๆ ของอิเล็กตรอนและนิวเคลียสหนัก

ภาพ: ข่าวตะวันออก

ค่าจำกัดของมวลของดาวแคระขาว ซึ่งป้องกันไม่ให้มันกลายเป็นดาวนิวตรอน ถูกประเมินครั้งแรกในปี พ.ศ. 2475 โดยนักดาราศาสตร์ฟิสิกส์ชาวอินเดีย สุบรามันยัน จันทรเศขาร พารามิเตอร์นี้คำนวณจากสภาวะสมดุลของก๊าซอิเล็กตรอนที่เสื่อมสภาพและแรงโน้มถ่วง ค่าปัจจุบันของขีดจำกัดจันทรเศขารอยู่ที่ประมาณ 1.4 มวลดวงอาทิตย์

ขีดจำกัดบนของมวลของดาวนิวตรอนซึ่งมันไม่กลายเป็นหลุมดำ เรียกว่าขีดจำกัดออพเพนไฮเมอร์-โวลคอฟฟ์ พิจารณาจากสภาวะสมดุลระหว่างความดันของก๊าซนิวตรอนเสื่อมลงและแรงโน้มถ่วง ในปี พ.ศ. 2482 ค่าประมาณ 0.7 มวลดวงอาทิตย์ ค่าประมาณปัจจุบันอยู่ระหว่าง 1.5 ถึง 3.0

รูหนอน

ทางกายภาพแล้ว รูหนอนคืออุโมงค์ที่เชื่อมต่อพื้นที่ห่างไกลสองแห่งในอวกาศ-เวลา พื้นที่เหล่านี้สามารถอยู่ในจักรวาลเดียวกันหรือเชื่อมต่อจุดต่าง ๆ ของจักรวาลต่าง ๆ ได้ (ภายใต้แนวคิดของลิขสิทธิ์) ขึ้นอยู่กับความเป็นไปได้ที่จะกลับเข้าไปในรูนั้นแบ่งออกเป็นแบบผ่านได้และไม่ผ่าน รูที่ไม่สามารถผ่านได้จะปิดลงอย่างรวดเร็วและป้องกันไม่ให้ผู้ที่จะเป็นนักเดินทางเดินทางกลับ

จากมุมมองทางคณิตศาสตร์ รูหนอนเป็นวัตถุสมมุติที่ได้มาเป็นวิธีแก้ปัญหาพิเศษที่ไม่เป็นเอกพจน์ (มีขอบเขตและมีความหมายทางกายภาพ) ของสมการสัมพัทธภาพทั่วไป โดยทั่วไปแล้ว รูหนอนจะแสดงเป็นพื้นผิวสองมิติที่โค้งงอ คุณสามารถเดินทางจากด้านหนึ่งไปอีกด้านหนึ่งได้ด้วยวิธีปกติหรือผ่านอุโมงค์ที่เชื่อมต่อกัน ในกรณีที่มองเห็นพื้นที่สองมิติ จะเห็นได้ว่าสิ่งนี้ช่วยลดระยะห่างได้อย่างมาก

ในสองมิติ คอของรูหนอน - รูที่อุโมงค์เริ่มต้นและสิ้นสุด - มีรูปร่างเหมือนวงกลม ในสามมิติ คอของรูหนอนจะดูเหมือนทรงกลม วัตถุดังกล่าวถูกสร้างขึ้นจากเอกภาวะสองประการในภูมิภาคต่าง ๆ ของกาล-อวกาศ ซึ่งในไฮเปอร์สเปซ (ปริภูมิที่มีมิติสูงกว่า) จะถูกดึงเข้าหากันเพื่อสร้างรู เนื่องจากหลุมเป็นอุโมงค์อวกาศ-เวลา คุณจึงสามารถเดินทางผ่านมันได้ไม่เฉพาะในอวกาศเท่านั้น แต่ยังทันเวลาด้วย

ลุดวิก ฟลามม์ เป็นคนแรกที่เสนอคำตอบให้กับสมการสัมพัทธภาพทั่วไปประเภทรูหนอนในปี 1916 งานของเขาซึ่งบรรยายถึงรูหนอนที่มีคอเป็นทรงกลมโดยไม่มีสสารโน้มถ่วง ไม่ได้ดึงดูดความสนใจของนักวิทยาศาสตร์ ในปี 1935 ไอน์สไตน์และนักฟิสิกส์เชิงทฤษฎีชาวอเมริกันเชื้อสายอิสราเอล นาธาน โรเซน ซึ่งไม่คุ้นเคยกับงานของฟลาม์ม ได้ค้นพบวิธีแก้ปัญหาที่คล้ายกันกับสมการสัมพัทธภาพทั่วไป พวกเขาได้รับแรงผลักดันในงานนี้ด้วยความปรารถนาที่จะรวมแรงโน้มถ่วงเข้ากับแม่เหล็กไฟฟ้าและกำจัดเอกภาวะของสารละลายชวาร์สไชลด์

ในปี 1962 นักฟิสิกส์ชาวอเมริกัน จอห์น วีลเลอร์ และโรเบิร์ต ฟุลเลอร์ แสดงให้เห็นว่ารูหนอน Flamm และสะพานไอน์สไตน์-โรเซนพังทลายลงอย่างรวดเร็วและทำให้ไม่สามารถผ่านเข้าไปได้ วิธีแก้ปัญหาแรกของสมการสัมพัทธภาพทั่วไปที่มีรูหนอนเคลื่อนที่ได้ถูกเสนอในปี 1986 โดยนักฟิสิกส์ชาวอเมริกัน Kip Thorne รูหนอนของเขาเต็มไปด้วยสสารที่มีความหนาแน่นมวลเฉลี่ยติดลบ ซึ่งทำให้อุโมงค์ไม่สามารถปิดได้ อนุภาคมูลฐานที่มีคุณสมบัติดังกล่าวยังไม่เป็นที่รู้จักในทางวิทยาศาสตร์ พวกมันอาจเป็นส่วนหนึ่งของสสารมืด

แรงโน้มถ่วงวันนี้

วิธีแก้ปัญหาของชวาร์สไชลด์เป็นวิธีที่ง่ายที่สุดสำหรับหลุมดำ ขณะนี้มีการอธิบายหลุมดำที่หมุนและมีประจุแล้ว ทฤษฎีทางคณิตศาสตร์ที่สอดคล้องกันของหลุมดำและภาวะเอกฐานที่เกี่ยวข้องได้รับการพัฒนาขึ้นในงานของนักคณิตศาสตร์และนักฟิสิกส์ชาวอังกฤษ โรเจอร์ เพนโรส ย้อนกลับไปในปี 1965 เขาได้ตีพิมพ์บทความในวารสาร Physical Review Letters ซึ่งมีชื่อว่า "Gravitational Collapse and Spacetime Singularities"

บรรยายถึงการก่อตัวของสิ่งที่เรียกว่าพื้นผิวกับดัก ซึ่งนำไปสู่การวิวัฒนาการของดาวฤกษ์ให้เป็นหลุมดำและการเกิดขึ้นของเอกภาวะ ซึ่งเป็นคุณลักษณะของกาล-อวกาศที่สมการสัมพัทธภาพทั่วไปให้คำตอบที่ไม่ถูกต้องจากจุดทางกายภาพ ของมุมมอง การค้นพบของเพนโรสถือเป็นผลลัพธ์แรกที่เข้มงวดทางคณิตศาสตร์อย่างเข้มงวดประการแรกของทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไป

หลังจากนั้นไม่นาน นักวิทยาศาสตร์ร่วมกับ Stephen Hawking ชาวอังกฤษ แสดงให้เห็นว่าในอดีตอันไกลโพ้น จักรวาลอยู่ในสภาพที่มีความหนาแน่นของมวลอนันต์ ความแปลกประหลาดที่เกิดขึ้นในทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปและอธิบายไว้ในผลงานของเพนโรสและฮอว์คิงไม่สามารถอธิบายได้ในฟิสิกส์สมัยใหม่ โดยเฉพาะอย่างยิ่ง สิ่งนี้นำไปสู่ความเป็นไปไม่ได้ที่จะอธิบายธรรมชาติก่อนเกิดบิกแบง โดยไม่เกี่ยวข้องกับสมมติฐานและทฤษฎีเพิ่มเติม เช่น กลศาสตร์ควอนตัมและทฤษฎีสตริง การพัฒนาทฤษฎีรูหนอนในปัจจุบันก็เป็นไปไม่ได้เช่นกันหากไม่มีกลศาสตร์ควอนตัม

กลุ่มนักฟิสิกส์จากเยอรมนีและกรีซภายใต้การนำทั่วไปของ Burkhard Clayhaus นำเสนอมุมมองใหม่ของปัญหาโดยพื้นฐาน รูหนอน- นั่นคือสิ่งที่พวกเขาเรียกว่า วัตถุสมมุติที่เกิดความโค้งของอวกาศและเวลา.

เชื่อกันว่าเป็นอุโมงค์ที่สามารถเดินทางไปยังโลกอื่นได้ในช่วงเวลาหนึ่ง

รูหนอนหรือรูหนอน ตามที่เรียกกันนั้น เป็นที่รู้จักของแฟนนิยายวิทยาศาสตร์ทุกคน โดยที่วัตถุเหล่านี้ได้รับการอธิบายอย่างชัดเจนและน่าประทับใจมาก (แม้ว่าในหนังสือมักเรียกว่าช่องว่างเป็นศูนย์มากกว่า) ต้องขอบคุณพวกเขาที่ทำให้ฮีโร่สามารถย้ายจากกาแล็กซีหนึ่งไปยังอีกกาแล็กซีได้ในเวลาอันสั้นมาก สำหรับรูหนอนจริง ๆ สถานการณ์กับพวกมันนั้นซับซ้อนกว่ามาก ยังไม่ชัดเจนว่าพวกมันมีอยู่จริงหรือทั้งหมดนี้เป็นผลมาจากจินตนาการอันบ้าคลั่งของนักฟิสิกส์เชิงทฤษฎี

ตามความเห็นดั้งเดิม รูหนอนเป็นทรัพย์สินสมมุติของจักรวาลของเรา หรือค่อนข้างจะเป็นอวกาศและเวลา- ตามแนวคิดของสะพาน Einstein-Rosen อุโมงค์บางแห่งสามารถปรากฏในจักรวาลของเราได้ทุกช่วงเวลาซึ่งคุณสามารถเดินทางจากจุดหนึ่งในอวกาศไปยังอีกจุดหนึ่งได้เกือบจะในทันที (นั่นคือโดยไม่เสียเวลา)

ดูเหมือนว่าคุณจะสามารถเทเลพอร์ตได้ด้วยความช่วยเหลือของพวกเขาจนพอใจ! แต่นี่คือปัญหา ประการแรก รูหนอนเหล่านี้มีขนาดเล็กมาก (มีเพียงอนุภาคมูลฐานเท่านั้นที่สามารถเคลื่อนผ่านพวกมันได้อย่างง่ายดาย) และประการที่สอง พวกมันมีอยู่ในช่วงเวลาสั้นมาก หนึ่งในล้านของวินาที ด้วยเหตุนี้จึงเป็นเรื่องยากมากที่จะศึกษาสิ่งเหล่านี้ - จนถึงขณะนี้รูหนอนทุกรุ่นยังไม่ได้รับการยืนยันจากการทดลอง

อย่างไรก็ตามนักวิทยาศาสตร์ยังคงมีความคิดบางอย่างเกี่ยวกับสิ่งที่อาจอยู่ภายในอุโมงค์ดังกล่าว (แม้ว่าจะเป็นเพียงทางทฤษฎีก็ตาม) เชื่อกันว่าทุกสิ่งในนั้นเต็มไปด้วยสิ่งที่เรียกว่าสสารแปลกใหม่ (อย่าสับสนกับสสารมืด สิ่งเหล่านี้คนละเรื่องกัน) และเรื่องนี้ได้ชื่อเล่นมาจากความจริงที่ว่ามันประกอบด้วยอนุภาคมูลฐานที่แตกต่างกันโดยพื้นฐาน และด้วยเหตุนี้กฎทางกายภาพส่วนใหญ่จึงไม่ได้รับการสังเกตโดยเฉพาะอย่างยิ่งพลังงานอาจมีความหนาแน่นติดลบแรงโน้มถ่วงไม่ดึงดูด แต่ผลักวัตถุ ฯลฯ โดยทั่วไปแล้ว ภายในอุโมงค์ทุกอย่างจะแตกต่างไปจากคนปกติโดยสิ้นเชิง แต่เป็นเรื่องผิดปกตินี้เองที่ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงอย่างน่าอัศจรรย์ผ่านรูหนอน

ตามความเป็นจริง ทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปที่มีชื่อเสียงของไอน์สไตน์มีความภักดีต่อความเป็นไปได้ของการมีอยู่ของรูหนอนมาก - มันไม่ได้หักล้างการมีอยู่ของอุโมงค์ดังกล่าว (แม้ว่าจะไม่ได้ยืนยันก็ตาม) อย่างที่ทราบกันดีว่าสิ่งที่ไม่ห้ามคือได้รับอนุญาต ดังนั้นตั้งแต่กลางศตวรรษที่ผ่านมา นักดาราศาสตร์ฟิสิกส์หลายคนจึงพยายามค้นหาร่องรอยของรูหนอนที่มีความเสถียรไม่มากก็น้อย

พูดอย่างเคร่งครัดสามารถเข้าใจความสนใจของพวกเขาได้ - หากปรากฎว่าโดยหลักการแล้วอุโมงค์ดังกล่าวเป็นไปได้การเดินทางผ่านมันไปยังโลกที่ห่างไกลจะกลายเป็นเรื่องง่ายมาก (แน่นอนโดยมีเงื่อนไขว่ารูหนอนนั้นอยู่ไม่ไกลจากแสงอาทิตย์ ระบบ). อย่างไรก็ตาม การค้นหาวัตถุนี้มีความซับซ้อนเนื่องจากนักวิทยาศาสตร์ยังไม่ค่อยเข้าใจว่าจะต้องค้นหาอะไร ในความเป็นจริง เป็นไปไม่ได้ที่จะเห็นหลุมนี้โดยตรง เพราะมันเหมือนกับหลุมดำที่ดูดทุกอย่างเข้าสู่ตัวมันเอง (รวมถึงรังสี) แต่ไม่ปล่อยอะไรเลย เราต้องการสัญญาณทางอ้อมว่ามันมีอยู่จริง แต่คำถามคือ อะไรกันแน่กันแน่?

และเมื่อเร็ว ๆ นี้กลุ่มนักฟิสิกส์จากเยอรมนีและกรีซภายใต้การนำทั่วไปของ Burkhard Clayhaus จากมหาวิทยาลัย Oldenburg (ประเทศเยอรมนี) เพื่อบรรเทาความทุกข์ทรมานของนักดาราศาสตร์ฟิสิกส์ได้นำเสนอมุมมองใหม่โดยพื้นฐานเกี่ยวกับปัญหาของรูหนอน จากมุมมองของพวกเขาสิ่งเหล่านี้ อุโมงค์สามารถมีอยู่จริงในจักรวาลและค่อนข้างเสถียร- และตามกลุ่มของ Clayhouse ระบุว่าไม่มีวัตถุแปลกปลอมอยู่ในนั้น

นักวิทยาศาสตร์เชื่อว่าการเกิดขึ้นของรูหนอนนั้นเกิดจากความผันผวนของควอนตัมซึ่งเป็นลักษณะของเอกภพยุคแรก ๆ เกือบจะในทันทีหลังจากบิกแบง และทำให้เกิดสิ่งที่เรียกว่าโฟมควอนตัม ฉันขอเตือนคุณว่า โฟมควอนตัมเป็นแนวคิดแบบมีเงื่อนไขที่สามารถใช้เป็นคำอธิบายเชิงคุณภาพของความปั่นป่วนในอวกาศ-เวลาของอะตอมในระยะทางที่สั้นมาก (ตามลำดับความยาวของพลังค์นั่นคือระยะทาง 10 -33 ซม.)

หากพูดโดยนัยแล้ว โฟมควอนตัมสามารถจินตนาการได้ดังนี้ ลองจินตนาการว่าบางแห่งในช่วงเวลาสั้น ๆ ในพื้นที่ขนาดเล็กมาก พลังงานเพียงพอที่จะเปลี่ยนพื้นที่ชิ้นนี้ให้เป็นหลุมดำสามารถปรากฏขึ้นได้เองตามธรรมชาติ และพลังงานนี้ไม่เพียงปรากฏขึ้นอย่างไม่มีที่ไหนเลย แต่เป็นผลมาจากการชนกันของอนุภาคกับปฏิปักษ์และการทำลายล้างซึ่งกันและกัน จากนั้นหม้อน้ำเดือดชนิดหนึ่งก็จะปรากฏขึ้นต่อหน้าต่อตาเราซึ่งมีหลุมดำปรากฏขึ้นอย่างต่อเนื่องและหายไปในทันที

ตามที่ผู้เขียนงานวิจัยกล่าวไว้ ทันทีหลังจากบิ๊กแบง จักรวาลของเราประกอบด้วยโฟมควอนตัมทั้งหมด- และพวกเขาก็เกิดขึ้นในตัวเธอทุกเวลา ไม่ใช่แค่หลุมดำเท่านั้น แต่ยังมีรูหนอนด้วย- จากนั้นอัตราเงินเฟ้อ (นั่นคือการขยายตัว) ของจักรวาลไม่เพียง แต่จะขยายให้มีขนาดมหาศาลเท่านั้น แต่ในขณะเดียวกันก็เพิ่มรูอย่างรวดเร็วและทำให้พวกมันมั่นคงด้วย มากเสียจนสามารถเจาะทะลุร่างที่มีขนาดค่อนข้างใหญ่ได้

อย่างไรก็ตามมีสิ่งหนึ่งที่จับได้ที่นี่ ความจริงก็คือแม้ว่าวัตถุขนาดใหญ่ตามแบบจำลองนี้สามารถเข้าไปในรูหนอนได้ แต่อิทธิพลของแรงโน้มถ่วงที่มีต่อพวกมันเมื่อเข้าไปก็ควรมีน้อยมาก มิฉะนั้นพวกมันก็จะถูกฉีกเป็นชิ้น ๆ แต่หากความโค้งของกาล-อวกาศที่ทางเข้านั้น "ราบรื่น" การเดินทางผ่านนั้นก็ไม่สามารถเกิดขึ้นได้ในทันที ตามการคำนวณของนักวิจัยจะใช้เวลาหลายสิบหรือหลายร้อยปีแสงเนื่องจากการออกจากรูหนอนซึ่งร่างใหญ่สามารถเข้าถึงได้นั้นอยู่ไกลจากทางเข้ามาก

นักวิจัยเชื่อว่าการตรวจจับวัตถุเหล่านี้ในจักรวาลแม้จะไม่ใช่เรื่องง่าย แต่ก็ยังเป็นไปได้ แม้ว่าพวกมันอาจจะคล้ายกับหลุมดำ แต่ก็ยังมีความแตกต่างอยู่ ตัวอย่างเช่น ในหลุมดำ ก๊าซที่ตกเลยขอบฟ้าเหตุการณ์จะหยุดปล่อยรังสีเอกซ์ทันที ในขณะที่ก๊าซที่ตกลงไปในรูหนอน (ซึ่งไม่มีขอบฟ้าเหตุการณ์) จะยังคงปล่อยรังสีเอกซ์ต่อไป อย่างไรก็ตาม เมื่อเร็วๆ นี้ฮับเบิลได้บันทึกพฤติกรรมที่คล้ายกันของก๊าซในบริเวณใกล้กับวัตถุราศีธนู A* ซึ่งแต่เดิมถือว่าเป็นหลุมดำขนาดใหญ่ แต่เมื่อพิจารณาจากพฤติกรรมของแก๊สแล้ว อาจเป็นรูหนอนที่มั่นคงได้

ตามแนวคิดของกลุ่ม Clayhouse อาจมีสัญญาณอื่นที่บ่งชี้ว่ามีรูหนอนอยู่ ตามทฤษฎีแล้ว เราสามารถจินตนาการถึงสถานการณ์ที่นักดาราศาสตร์จะสังเกตโดยตรงถึงความไม่เพียงพอของภาพด้านหลังรูหนอน หากกล้องโทรทรรศน์นั้นบังเอิญกลายเป็นส่วนหนึ่งของท้องฟ้าเต็มไปด้วยดวงดาว ในกรณีนี้มันจะแสดงภาพที่อยู่ห่างออกไปหลายสิบหรือหลายร้อยปีแสง ซึ่งนักดาราศาสตร์สามารถแยกแยะได้อย่างง่ายดายจากสิ่งที่ควรอยู่ในสถานที่นี้จริงๆ แรงโน้มถ่วงของดาวฤกษ์ (หากอยู่อีกฟากหนึ่งของรูหนอน) ก็สามารถบิดเบือนแสงของดาวฤกษ์ที่อยู่ห่างไกลที่ผ่านเข้ามาใกล้รูหนอนได้เช่นกัน

ควรสังเกตว่างานของนักฟิสิกส์ชาวกรีกและเยอรมันถึงแม้จะเป็นเพียงทฤษฎีเท่านั้น แต่ก็มีความสำคัญมากสำหรับนักดาราศาสตร์ เป็นครั้งแรกที่เธอจัดระบบสัญญาณที่เป็นไปได้ทั้งหมดของรูหนอนที่สามารถสังเกตได้ ซึ่งหมายความว่าเมื่อได้รับคำแนะนำ อุโมงค์เหล่านี้ก็สามารถตรวจพบได้ นั่นคือตอนนี้นักวิทยาศาสตร์รู้แล้วว่าพวกเขาต้องการมองหาอะไร

แม้ว่าในทางกลับกัน หากแบบจำลองของกลุ่ม Clayhouse เป็นจริง มูลค่าของรูหนอนสำหรับมนุษยชาติก็จะลดลงอย่างรวดเร็ว ท้ายที่สุดแล้ว พวกเขาไม่ได้ให้การเปลี่ยนแปลงไปสู่โลกอื่นทันที แม้ว่าแน่นอนว่าคุณควรศึกษาคุณสมบัติของพวกมันเผื่อจะมีประโยชน์อย่างอื่น...

การเดินทางผ่านอวกาศและเวลาเป็นไปได้ไม่เพียงแต่ในภาพยนตร์นิยายวิทยาศาสตร์และหนังสือนิยายวิทยาศาสตร์เท่านั้น หากทำมากกว่านี้อีกหน่อยก็สามารถกลายเป็นความจริงได้ ผู้เชี่ยวชาญที่มีชื่อเสียงและน่านับถือจำนวนมากกำลังทำงานเพื่อศึกษาปรากฏการณ์ต่างๆ เช่น รูหนอนและอุโมงค์กาลอวกาศ

รูหนอนตามที่กำหนดโดยนักฟิสิกส์ Eric Davis นั้นเป็นอุโมงค์จักรวาลชนิดหนึ่งหรือที่เรียกว่าคอ ซึ่งเชื่อมระหว่างสองพื้นที่ห่างไกลในจักรวาลหรือสองจักรวาลที่แตกต่างกัน - หากมีจักรวาลอื่นอยู่ - หรือสองช่วงเวลาที่แตกต่างกันหรือมิติเชิงพื้นที่ที่แตกต่างกัน . แม้ว่าข้อเท็จจริงที่ว่าการดำรงอยู่ของพวกมันยังไม่ได้รับการพิสูจน์ แต่นักวิทยาศาสตร์ก็กำลังพิจารณาอย่างจริงจังถึงวิธีการที่เป็นไปได้ทั้งหมดในการใช้รูหนอนที่เคลื่อนที่ได้ (หากมี) เพื่อครอบคลุมระยะทางด้วยความเร็วแสง และแม้กระทั่งการเดินทางข้ามเวลา

ก่อนที่จะใช้รูหนอน นักวิทยาศาสตร์จำเป็นต้องค้นหาพวกมันก่อน วันนี้น่าเสียดายที่ไม่พบหลักฐานการมีอยู่ของรูหนอน แต่ถ้ามีอยู่จริง ตำแหน่งของมันก็คงไม่ยากอย่างที่คิดเมื่อมองแวบแรก

รูหนอนคืออะไร?

ปัจจุบัน มีหลายทฤษฎีเกี่ยวกับต้นกำเนิดของรูหนอน นักคณิตศาสตร์ ลุดวิก ฟลามม์ ผู้ใช้สมการสัมพัทธภาพของอัลเบิร์ต ไอน์สไตน์ เป็นคนแรกที่คิดค้นคำว่า "รูหนอน" ซึ่งอธิบายกระบวนการที่แรงโน้มถ่วงสามารถโค้งงออวกาศเวลาที่เกี่ยวข้องกับโครงสร้างของความเป็นจริงทางกายภาพ ส่งผลให้เกิดอุโมงค์อวกาศ-เวลา .

Ali Evgun จากมหาวิทยาลัย Eastern Mediterranean ในประเทศไซปรัส แนะนำว่ารูหนอนเกิดขึ้นในบริเวณที่มีการสะสมสสารมืดหนาแน่น ตามทฤษฎีนี้ รูหนอนอาจมีอยู่บริเวณรอบนอกของทางช้างเผือกซึ่งมีสสารมืดและอยู่ภายในกาแลคซีอื่นๆ ในทางคณิตศาสตร์ เขาสามารถพิสูจน์ได้ว่ามีเงื่อนไขที่จำเป็นทั้งหมดเพื่อยืนยันทฤษฎีนี้

“ในอนาคต มันเป็นไปได้ที่จะสังเกตการทดลองที่คล้ายกันโดยอ้อม ดังที่แสดงในภาพยนตร์เรื่อง Interstellar” Ali Evgun กล่าว

ธอร์นและนักวิทยาศาสตร์อีกจำนวนหนึ่งสรุปว่าถึงแม้รูหนอนจะก่อตัวขึ้นด้วยปัจจัยที่จำเป็น แต่ก็น่าจะพังทลายลงก่อนที่วัตถุหรือบุคคลใดๆ จะทะลุผ่านเข้าไป เพื่อที่จะให้รูหนอนเปิดได้นานเพียงพอ จะต้องมีสิ่งที่เรียกว่า "สสารแปลกปลอม" จำนวนมาก “สสารแปลกปลอม” ตามธรรมชาติรูปแบบหนึ่งคือพลังงานมืด และเดวิสอธิบายการกระทำของมันในลักษณะนี้: “ความดันที่ต่ำกว่าความดันบรรยากาศจะสร้างแรงโน้มถ่วงและแรงผลักกัน ซึ่งจะผลักส่วนภายในจักรวาลของเราออกไปด้านนอก ซึ่งก่อให้เกิดการขยายตัวแบบพองตัวของ จักรวาล."

วัสดุแปลกใหม่เช่นสสารมืดนั้นมีอยู่ในจักรวาลมากกว่าสสารธรรมดาถึงห้าเท่า จนถึงขณะนี้ นักวิทยาศาสตร์ยังไม่สามารถตรวจจับกระจุกของสสารมืดหรือพลังงานมืดได้ ดังนั้นจึงไม่ทราบคุณสมบัติหลายประการของมัน การศึกษาคุณสมบัติของพวกมันเกิดขึ้นจากการศึกษาพื้นที่รอบตัวพวกมัน

ผ่านรูหนอนผ่านกาลเวลา - ความจริงเหรอ?

แนวคิดเรื่องการเดินทางข้ามเวลาค่อนข้างเป็นที่นิยมไม่เพียงเฉพาะในหมู่นักวิจัยเท่านั้น ทฤษฎีรูหนอนมีพื้นฐานมาจากการเดินทางของอลิซผ่านกระจกมองในนวนิยายชื่อเดียวกันของลูอิส แคร์โรลล์ อุโมงค์กาล-อวกาศคืออะไร? พื้นที่บริเวณปลายสุดของอุโมงค์ควรโดดเด่นจากพื้นที่รอบๆ ทางเข้า เนื่องจากการบิดเบี้ยวคล้ายกับการสะท้อนในกระจกโค้ง สัญญาณอีกประการหนึ่งอาจเป็นการเคลื่อนที่ของแสงที่พุ่งเข้าหาอุโมงค์รูหนอนโดยกระแสลม เดวิสเรียกปรากฏการณ์นี้ที่ปลายนำของรูหนอนว่า "เอฟเฟกต์สีรุ้งกัดกร่อน" เอฟเฟกต์ดังกล่าวสามารถมองเห็นได้จากระยะไกล “นักดาราศาสตร์วางแผนที่จะใช้กล้องโทรทรรศน์เพื่อตามล่าปรากฏการณ์รุ้งกินน้ำเหล่านี้ โดยมองหารูหนอนที่เคลื่อนผ่านได้ตามธรรมชาติหรือแม้แต่ที่สร้างขึ้นอย่างผิดธรรมชาติ” เดวิสกล่าว “ฉันไม่เคยได้ยินมาก่อนว่าโครงการนี้เริ่มต้นได้จริง”

ในส่วนหนึ่งของงานวิจัยของเขาเกี่ยวกับรูหนอน Thorne ตั้งทฤษฎีว่ารูหนอนสามารถใช้เป็นเครื่องย้อนเวลาได้ การทดลองทางความคิดที่เกี่ยวข้องกับการเดินทางข้ามเวลามักจะพบกับความขัดแย้ง บางทีสิ่งที่มีชื่อเสียงที่สุดของพวกเขาก็คือความขัดแย้งทางปู่: หากนักวิจัยย้อนเวลากลับไปและฆ่าปู่ของเขาบุคคลนี้จะไม่สามารถเกิดได้และดังนั้นจึงจะไม่มีวันย้อนเวลากลับไป แม้ว่าอาจจะไม่มีทางย้อนเวลากลับไปได้ แต่เดวิสกล่าวว่างานของธอร์นได้เปิดโอกาสใหม่ๆ ให้นักวิทยาศาสตร์ได้สำรวจ

Phantom Link: Wormholes และ Quantum Realm

“อุตสาหกรรมกระท่อมทั้งมวลของฟิสิกส์เชิงทฤษฎีเติบโตมาจากทฤษฎีที่นำไปสู่การพัฒนาเทคนิคกาลอวกาศอื่นๆ ซึ่งก่อให้เกิดสาเหตุที่อธิบายไว้ของความขัดแย้งของไทม์แมชชีน” เดวิสกล่าว แม้จะมีทุกอย่างก็ตาม ความเป็นไปได้ของการใช้รูหนอนสำหรับการเดินทางข้ามเวลาดึงดูดทั้งแฟนนิยายวิทยาศาสตร์และผู้ที่ต้องการเปลี่ยนแปลงอดีต เดวิสเชื่อตามทฤษฎีปัจจุบันว่า ในการสร้างไทม์แมชชีนออกจากรูหนอน กระแสน้ำที่ปลายด้านใดด้านหนึ่งหรือทั้งสองด้านของอุโมงค์จะต้องถูกเร่งความเร็วให้เข้าใกล้ความเร็วแสง

"ด้วยเหตุนี้ จึงเป็นเรื่องยากมากที่จะสร้างไทม์แมชชีนโดยใช้รูหนอน" เดวิสกล่าว "เมื่อเทียบกันแล้ว มันจะง่ายกว่ามากถ้าใช้รูหนอนสำหรับการเดินทางระหว่างดวงดาวในอวกาศ"

นักฟิสิกส์คนอื่นๆ แนะนำว่าการเดินทางข้ามเวลาผ่านรูหนอนอาจทำให้เกิดพลังงานสะสมมหาศาลซึ่งจะทำลายอุโมงค์ก่อนที่จะสามารถใช้เป็นไทม์แมชชีน ซึ่งเป็นกระบวนการที่เรียกว่าควอนตัมฟันเฟือง ถึงกระนั้น การฝันถึงศักยภาพของรูหนอนก็ยังเป็นเรื่องสนุก: "ลองคิดถึงความเป็นไปได้ทั้งหมดที่ผู้คนจะมีหากพวกเขาค้นพบวิธีที่จะทำสิ่งที่พวกเขาสามารถทำได้หากพวกเขาสามารถเดินทางข้ามเวลาได้" เดวิสกล่าว "การผจญภัยของพวกเขาคงจะน่าสนใจมาก"

มากกว่า บทความที่น่าทึ่ง

ภาพจากสถานีอวกาศนานาชาติแสดงให้เห็นเส้นสีส้มของแสงเรืองแสงในชั้นบรรยากาศของโลก การทดลองคลื่นบรรยากาศใหม่ของ NASA จะสังเกตปรากฏการณ์นี้จากสถานีโคจรไปยัง...

Roscosmos หน่วยงานอวกาศของรัสเซียได้ลงนามในข้อตกลงกับบริษัท Space Adventures บริษัทท่องเที่ยวอวกาศของอเมริกา เพื่อส่งผู้โดยสาร 2 คนไปยัง ISS ในปี 2021 ต่างจากการเปิดตัวครั้งก่อนๆ นักท่องเที่ยว 2 คนนี้จะไป...

นักวิจัยเชื่อว่ากลุ่มอากาศเล็กๆ ของโลกหลบหนีออกสู่ห้วงอวกาศที่อยู่ไกลออกไปนอกวงโคจรของดวงจันทร์ ปรากฎว่าจีโอโคโรนาของโลก (เมฆอะตอมไฮโดรเจนขนาดเล็ก) ขยายออกไปในอวกาศเป็นระยะทาง 630,000 กม. เพื่อให้คุณเข้าใจล...

นักวิจัยที่ศึกษาอิทธิพลของลมสุริยะบนพื้นผิวดวงจันทร์เชื่อว่าการสัมผัสนี้สามารถสร้างองค์ประกอบสำคัญของน้ำได้ มนุษยชาติไม่สามารถดำรงอยู่ได้หากไม่มีน้ำ ดังนั้นจึงมีปัญหาร้ายแรงในระยะยาว...

หลังจากอยู่ในอวกาศได้หนึ่งปี ระบบภูมิคุ้มกันของนักบินอวกาศ สก็อตต์ เคลลี ก็ส่งเสียงเตือน นักวิจัยยังตั้งข้อสังเกตด้วยว่ายีนบางตัวมีการเปลี่ยนแปลงกิจกรรม มีการอ้างอิงถึงการศึกษาเมื่อเปรียบเทียบประสิทธิภาพกับพี่ชายฝาแฝดของเขา...

นักดาราศาสตร์ฟิสิกส์มั่นใจว่ามีอุโมงค์ในอวกาศซึ่งคุณสามารถเคลื่อนที่ไปยังจักรวาลอื่นและแม้แต่เวลาอื่นได้ สันนิษฐานว่าพวกมันก่อตัวขึ้นเมื่อจักรวาลเพิ่งเริ่มต้น อย่างที่นักวิทยาศาสตร์กล่าวว่าเมื่อใดที่อวกาศ "เดือด" และโค้งงอ

“ไทม์แมชชีน” ในจักรวาลเหล่านี้ถูกเรียกว่า “รูหนอน” “หลุม” แตกต่างจากหลุมดำตรงที่คุณไม่เพียงแต่ไปถึงที่นั่นเท่านั้น แต่ยังกลับมาได้อีกด้วย ไทม์แมชชีนมีอยู่จริง และนี่ไม่ใช่คำกล่าวจากนักเขียนนิยายวิทยาศาสตร์อีกต่อไป - สูตรทางคณิตศาสตร์สี่สูตรซึ่งในทางทฤษฎีพิสูจน์ให้เห็นว่าคุณสามารถเคลื่อนไปสู่อนาคตและอดีตได้

และแบบคอมพิวเตอร์ นี่คือสิ่งที่ "ไทม์แมชชีน" ในอวกาศควรมีลักษณะโดยประมาณ: รูสองรูในอวกาศและเวลาที่เชื่อมต่อกันด้วยทางเดิน

“ในกรณีนี้ เรากำลังพูดถึงวัตถุประหลาดๆ ที่ถูกค้นพบในทฤษฎีของไอน์สไตน์ ตามทฤษฎีนี้ ในสนามที่แข็งแกร่งมาก อวกาศโค้ง และเวลาไม่ว่าจะหมุนหรือช้าลง สิ่งเหล่านี้เป็นคุณสมบัติที่น่าอัศจรรย์” Igor Novikov รองผู้อำนวยการศูนย์อวกาศของสถาบันกายภาพ Lebedev อธิบาย

นักวิทยาศาสตร์เรียกวัตถุที่ผิดปกติเช่นนี้ว่า “รูหนอน” นี่ไม่ใช่สิ่งประดิษฐ์ของมนุษย์เลย มีเพียงธรรมชาติเท่านั้นที่สามารถสร้างไทม์แมชชีนได้ ปัจจุบัน นักดาราศาสตร์ฟิสิกส์ได้พิสูจน์เพียงสมมุติฐานว่ามี "รูหนอน" อยู่ในจักรวาลเท่านั้น มันเป็นเรื่องของการปฏิบัติ

การค้นหารูหนอนถือเป็นภารกิจหลักของดาราศาสตร์สมัยใหม่ “พวกเขาเริ่มพูดถึงหลุมดำที่ไหนสักแห่งในช่วงปลายทศวรรษที่ 60 และเมื่อพวกเขาทำรายงานเหล่านี้ มันดูเหมือนเป็นนิยายวิทยาศาสตร์ สำหรับทุกคนดูเหมือนว่านี่คือจินตนาการที่แท้จริง - ตอนนี้มันอยู่บนปากของทุกคนแล้ว” Anatoly Cherepashchuk ผู้อำนวยการสถาบันดาราศาสตร์แห่งมหาวิทยาลัยแห่งรัฐมอสโกซึ่งตั้งชื่อตามสเติร์นเบิร์กกล่าว - ตอนนี้ "รูหนอน" ก็เป็นนิยายวิทยาศาสตร์เช่นกัน อย่างไรก็ตาม ทฤษฎีทำนายว่า "รูหนอน" มีอยู่จริง ฉันเป็นคนมองโลกในแง่ดีและคิดว่าสักวันหนึ่งรูหนอนจะเปิดออกเช่นกัน”

รูหนอนอยู่ในปรากฏการณ์ลึกลับของพลังงานมืดซึ่งคิดเป็นร้อยละ 70 ของจักรวาล “พลังงานมืดถูกค้นพบแล้ว - มันเป็นสุญญากาศที่มีแรงดันลบ และโดยหลักการแล้ว “รูหนอน” สามารถเกิดขึ้นได้จากสภาวะสุญญากาศ” Anatoly Cherepashchuk แนะนำ แหล่งที่อยู่อาศัยแห่งหนึ่งของ "รูหนอน" คือศูนย์กลางของกาแลคซี แต่สิ่งสำคัญในที่นี้ก็คืออย่าสับสนกับหลุมดำ ซึ่งเป็นวัตถุขนาดมหึมาที่ใจกลางกาแลคซีเช่นกัน

มวลของพวกมันเท่ากับดวงอาทิตย์ของเราหลายพันล้านดวง ในขณะเดียวกัน หลุมดำก็มีแรงโน้มถ่วงอันทรงพลัง มันใหญ่มากจนแม้แต่แสงก็ไม่สามารถเล็ดลอดออกไปจากที่นั่นได้ ดังนั้นจึงเป็นไปไม่ได้ที่จะมองเห็นพวกมันด้วยกล้องโทรทรรศน์ธรรมดา แรงโน้มถ่วงของรูหนอนก็มีมหาศาลเช่นกัน แต่ถ้าคุณมองเข้าไปในรูหนอน คุณจะมองเห็นแสงสว่างแห่งอดีต

“ในใจกลางกาแลคซี ในแกนกลางของพวกมัน มีวัตถุที่มีขนาดกะทัดรัดมาก สิ่งเหล่านี้คือหลุมดำ แต่สันนิษฐานว่าหลุมดำเหล่านี้บางส่วนไม่ใช่หลุมดำเลย แต่เป็นทางเข้าสู่ "รูหนอน" อิกอร์ โนวิคอฟกล่าว . ปัจจุบันมีการค้นพบหลุมดำมากกว่าสามร้อยหลุม

จากโลกถึงใจกลางกาแล็กซีทางช้างเผือกของเราคือ 25,000 ปีแสง หากปรากฎว่าหลุมดำนี้คือ “รูหนอน” ซึ่งเป็นทางเดินข้ามเวลา มนุษยชาติจะต้องบินและบินไปหามัน

รูหนอนหรือรูหนอนเป็นคุณลักษณะทอพอโลยีสมมุติฐานของกาลอวกาศซึ่งแสดงถึง "อุโมงค์" ในอวกาศ ณ เวลาใดก็ตาม (อุโมงค์กาล-อวกาศ) ดังนั้นรูหนอนจึงช่วยให้คุณเคลื่อนที่ไปในอวกาศและเวลาได้ พื้นที่ที่เชื่อมต่อกันด้วยรูหนอนอาจเป็นพื้นที่เดียวหรือถูกตัดการเชื่อมต่อโดยสิ้นเชิง ในกรณีที่สอง รูหนอนเป็นเพียงจุดเชื่อมต่อระหว่างสองพื้นที่เท่านั้น รูหนอนประเภทแรกมักเรียกว่า "โลกภายใน" และประเภทที่สอง "ระหว่างโลก"

ดังที่ทราบกันดีว่าทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปห้ามไม่ให้มีการเคลื่อนที่ในจักรวาลด้วยความเร็วที่มากกว่าความเร็วแสง ในทางกลับกัน ทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปอนุญาตให้มีอุโมงค์อวกาศ-เวลาได้ แต่จำเป็นที่อุโมงค์จะเต็มไปด้วยสสารแปลกปลอมที่มีความหนาแน่นพลังงานเป็นลบ ซึ่งสร้างแรงผลักจากแรงโน้มถ่วงที่รุนแรงและป้องกันไม่ให้อุโมงค์พังทลาย

อนุภาคของสสารแปลกปลอมดังกล่าวส่วนใหญ่มักประกอบด้วยทาชีออน Tachyons เป็นอนุภาคสมมุติที่เดินทางได้เร็วกว่าความเร็วแสง เพื่อไม่ให้อนุภาคดังกล่าวละเมิดทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไป สันนิษฐานว่ามวลของทาชีออนเป็นลบ

ปัจจุบันไม่มีหลักฐานการทดลองที่เชื่อถือได้เกี่ยวกับการมีอยู่ของ tachyons ในการทดลองในห้องปฏิบัติการหรือการสังเกตทางดาราศาสตร์ นักฟิสิกส์สามารถอวดได้เฉพาะมวลอิเล็กตรอนและอะตอม "ลบหลอก" ซึ่งได้มาจากสนามไฟฟ้าความหนาแน่นสูง โพลาไรเซชันพิเศษของลำแสงเลเซอร์ หรืออุณหภูมิต่ำมาก ในกรณีหลังนี้ การทดลองได้ดำเนินการกับคอนเดนเสทของโบส-ไอน์สไตน์ ซึ่งเป็นสถานะรวมของสสารโดยอาศัยโบซอนที่ถูกทำให้เย็นลงจนถึงอุณหภูมิใกล้กับศูนย์สัมบูรณ์ (น้อยกว่าหนึ่งในล้านของเคลวิน) ในสภาวะที่เย็นจัดอย่างยิ่ง อะตอมจำนวนมากเพียงพอจะพบว่าตัวเองอยู่ในสถานะควอนตัมขั้นต่ำที่เป็นไปได้ และผลกระทบของควอนตัมเริ่มปรากฏให้เห็นในระดับมหภาค รางวัลโนเบลสาขาฟิสิกส์ได้รับรางวัลในปี 2544 จากการผลิตคอนเดนเสทโบส-ไอน์สไตน์

อย่างไรก็ตามผู้เชี่ยวชาญจำนวนหนึ่งแนะนำว่าอาจเป็น tachyons อนุภาคมูลฐานเหล่านี้มีมวลไม่เป็นศูนย์ ซึ่งได้รับการพิสูจน์โดยการตรวจจับการแกว่งของนิวตริโน การค้นพบล่าสุดยังได้รับรางวัลโนเบลสาขาฟิสิกส์ประจำปี 2558 ในทางกลับกัน ยังไม่ได้ระบุค่าที่แน่นอนของมวลนิวตริโน การทดลองจำนวนหนึ่งที่วัดความเร็วของนิวทริโนแสดงให้เห็นว่าความเร็วของพวกมันอาจเกินความเร็วแสงได้เล็กน้อย ข้อมูลเหล่านี้ถูกตั้งคำถามอยู่ตลอดเวลา แต่ในปี 2014 มีการเผยแพร่ผลงานใหม่เกี่ยวกับเรื่องนี้

ทฤษฎีสตริง

ในขณะเดียวกัน นักทฤษฎีบางคนแนะนำว่าการก่อตัวพิเศษ (เส้นคอสมิก) ที่มีมวลลบอาจก่อตัวขึ้นในเอกภพยุคแรกๆ ความยาวของเส้นจักรวาลที่ระลึกสามารถเข้าถึงพาร์เซกอย่างน้อยหลายสิบพาร์เซกที่มีความหนาน้อยกว่าเส้นผ่านศูนย์กลางของอะตอมโดยมีความหนาแน่นเฉลี่ย 10 22 กรัมต่อซม. 3 มีงานวิจัยหลายชิ้นที่สังเกตเห็นการก่อตัวที่คล้ายกันในกรณีที่มีเลนส์โน้มถ่วงของแสงจากควาซาร์ที่อยู่ห่างไกล โดยทั่วไป ในปัจจุบันมีแนวโน้มมากที่สุดที่จะเป็น "ทฤษฎีของทุกสิ่ง" หรือทฤษฎีสนามรวมที่รวมทฤษฎีสัมพัทธภาพและทฤษฎีสนามควอนตัมเข้าด้วยกัน ตามข้อมูลดังกล่าว อนุภาคมูลฐานทั้งหมดกำลังสั่นไหวเป็นเกลียวพลังงานที่มีความยาวประมาณ 10 -33 เมตร ซึ่งเทียบได้กับ (ขนาดต่ำสุดที่เป็นไปได้ของวัตถุในจักรวาล)

ทฤษฎีสนามรวมเสนอว่าในมิติกาลอวกาศมีเซลล์ที่มีความยาวและเวลาน้อยที่สุด ความยาวขั้นต่ำควรเท่ากับความยาวของพลังค์ (ประมาณ 1.6·10−35 เมตร)

ในเวลาเดียวกัน การสังเกตการระเบิดของรังสีแกมมาระยะไกลบ่งชี้ว่าหากมีรายละเอียดเล็กๆ น้อยๆ ของอวกาศ ขนาดของเกรนเหล่านี้จะไม่เกิน 10 −48 เมตร นอกจากนี้เขาไม่สามารถยืนยันผลที่ตามมาของทฤษฎีสตริงซึ่งกลายเป็นข้อโต้แย้งที่สำคัญว่าทฤษฎีพื้นฐานของฟิสิกส์สมัยใหม่นี้ผิด

สิ่งที่สำคัญอย่างยิ่งต่อการสร้างทฤษฎีสนามแบบครบวงจรและอุโมงค์กาลอวกาศคือการค้นพบความเชื่อมโยงทางทฤษฎีระหว่างการพัวพันกับควอนตัมและรูหนอนในปี 2014 งานทางทฤษฎีใหม่แสดงให้เห็นว่าการสร้างอุโมงค์อวกาศ-เวลาเป็นไปได้ไม่เพียงแต่ระหว่างหลุมดำขนาดใหญ่สองแห่งเท่านั้น แต่ยังเกิดขึ้นระหว่างควาร์กที่พันกันด้วยควอนตัมสองแห่งด้วย

การพันกันของควอนตัมเป็นปรากฏการณ์ในกลศาสตร์ควอนตัมซึ่งสถานะควอนตัมของวัตถุตั้งแต่สองชิ้นขึ้นไปจะพึ่งพาซึ่งกันและกัน การพึ่งพาซึ่งกันและกันนี้ยังคงอยู่แม้ว่าวัตถุเหล่านี้จะถูกแยกออกจากกันในอวกาศเกินกว่าปฏิสัมพันธ์ใดๆ ที่ทราบก็ตาม การวัดพารามิเตอร์ของอนุภาคหนึ่งนำไปสู่การหยุดทันที (เหนือความเร็วแสง) ของสถานะที่พันกันของอีกอนุภาคหนึ่งซึ่งขัดแย้งกับตรรกะกับหลักการของท้องถิ่น (ในกรณีนี้ทฤษฎีสัมพัทธภาพจะไม่ถูกละเมิดและข้อมูล ไม่ได้ถ่ายทอด)

Kristan Jensen จากมหาวิทยาลัยวิกตอเรีย (แคนาดา) และ Andreas Karch จากมหาวิทยาลัยวอชิงตัน (สหรัฐอเมริกา) บรรยายถึงคู่ควอนตัมที่พัวพันกันซึ่งประกอบด้วยควาร์กและแอนตีควาร์กที่พุ่งออกจากกันด้วยความเร็วใกล้แสง ทำให้ไม่สามารถส่งผ่านได้ สัญญาณจากที่หนึ่งไปยังอีกที่หนึ่ง นักวิจัยเชื่อว่าอวกาศสามมิติที่ควาร์กเคลื่อนที่นั้นเป็นแง่มุมสมมุติของโลกสี่มิติ ในอวกาศ 3 มิติ อนุภาคที่พัวพันกับควอนตัมเชื่อมต่อกันด้วย "เชือก" ชนิดหนึ่ง และในอวกาศ 4 มิติ “เชือก” นี้จะกลายเป็นรูหนอน

Julian Sonner จากสถาบันเทคโนโลยีแมสซาชูเซตส์ (สหรัฐอเมริกา) นำเสนอคู่ควาร์ก-แอนตีควาร์กที่พัวพันกับควอนตัมซึ่งผลิตขึ้นในสนามไฟฟ้าแรงสูงที่แยกอนุภาคที่มีประจุตรงข้ามกัน ทำให้อนุภาคมีความเร่งในทิศทางที่ต่างกัน ซอนเนอร์ยังสรุปด้วยว่าอนุภาคควอนตัมที่พันกันในพื้นที่สามมิติจะเชื่อมต่อกันด้วยรูหนอนในพื้นที่สี่มิติ เมื่อทำการคำนวณนักฟิสิกส์ใช้สิ่งที่เรียกว่าหลักการโฮโลแกรมซึ่งเป็นแนวคิดที่ฟิสิกส์ทั้งหมดของโลก n มิติสะท้อนให้เห็นอย่างเต็มที่บน "ใบหน้า" ของมันด้วยจำนวนมิติ (n-1) ด้วย "การฉายภาพ" ทฤษฎีควอนตัมที่คำนึงถึงผลกระทบของแรงโน้มถ่วงในสี่มิตินี้เทียบเท่ากับทฤษฎีควอนตัม "ไม่มีแรงโน้มถ่วง" ในสามมิติ กล่าวอีกนัยหนึ่ง หลุมดำในอวกาศ 4 มิติและรูหนอนระหว่างหลุมดำนั้นเทียบเท่าทางคณิตศาสตร์กับการฉายภาพโฮโลแกรม 3 มิติของพวกมัน

แนวโน้มคลื่นความโน้มถ่วงและดาราศาสตร์นิวตริโน

ดาราศาสตร์คลื่นความโน้มถ่วงและนิวตริโนมีโอกาสมากที่สุดในการศึกษาคุณสมบัติของสสารในระดับจุลทรรศน์และพลังงานสูงที่สุด เพื่อความเข้าใจที่ดีขึ้นเกี่ยวกับแรงโน้มถ่วงควอนตัม เนื่องจากศึกษาคลื่นและอนุภาคที่มีพลังทะลุทะลวงมากที่สุด ดังนั้นหากการแผ่รังสีรังสีไมโครเวฟของจักรวาลก่อตัวขึ้นในอีก 380,000 ปีหลังจากนั้น นิวตริโนของธาตุจะถูกสร้างขึ้นในไม่กี่วินาทีแรก และคลื่นความโน้มถ่วงของธาตุในเวลาเพียง 10 -32 วินาที! นอกจากนี้ การลงทะเบียนการแผ่รังสีและอนุภาคจากหลุมดำหรือเหตุการณ์ภัยพิบัติ (การรวมตัวกันและการยุบตัวของดาวมวลสูง) มีแนวโน้มที่ดี

ในทางกลับกัน หอดูดาวดาราศาสตร์แบบดั้งเดิมกำลังพัฒนาอย่างแข็งขัน ซึ่งปัจจุบันครอบคลุมสเปกตรัมแม่เหล็กไฟฟ้าทั้งหมด หอดูดาวดังกล่าวสามารถตรวจจับวัตถุหรือปรากฏการณ์ที่ไม่คาดคิดในจักรวาลยุคแรกเริ่ม (เมฆระหว่างดวงดาวดวงแรก