სივრცე-დროში უმოკლესი გზით გასასვლელი ჭიის ხვრელები შეიძლება საკმაოდ სტაბილური იყოს — ახალი კვლევა #1tvმეცნიერება
სივრცე-დროში უმოკლესი გზით გასასვლელი ჭიის ხვრელები შეიძლება საკმაოდ სტაბილური იყოს — ახალი კვლევა #1tvმეცნიერება

ახალი, საკმაოდ თამამი თეორიის მიხედვით, ჭიის ხვრელები, ანუ პორტალები შავ ხვრელებს შორის, შეიძლება სტაბილური იყოს.

ეს თეორია ეწინააღმდეგება აქამდე არსებულ პროგნოზებს, რომელთა მიხედვითაც, სივრცე-დროში გამავალი ეს ჰიპოთეტური „შორთქათები“ (უმოკლესი გზა) მყისიერად უნდა კოლაფსირდებოდეს.

ცვლილებათა მთელი ტალღა გამოიწვია ფარდობითობის იმ მათემატიკაში არსებულმა მცირე განსხვავებებმა, რომელსაც ასეთი ჭიის ხვრელების აღწერისთვის იყენებენ; შედეგად, დრამატულად იცვლება ჩვენი ზოგადი სურათი ამ ობიექტთა ქცევის შესახებ.

პირველ რიგში ცოტათი მიმოვიხილოთ, როგორ მუშაობს ზოგადი ფარდობითობა. ფარდობითობა დანადგარს ჰგავს. ჩავაწყოთ გარკვეული ობიექტები, ვთქვათ, მასა ან ნაწილაკთა განლაგება — და დანადგარი დაგვანახებს, როგორ მოიქცევა მასში არსებული კრებული დროთა განმავლობაში, გრავიტაციის გამო. ზოგად ფარდობითობაში ყველაფერი ეფუძნება სივრცეში მოძრაობას და დროს: ობიექტები იქმნება გარკვეული ფიზიკური კოორდინატებზე, მოძრაობენ, შემდეგ კი სხვა კოორდინატებს აღწევენ.

მიუხედავად იმისა, რომ ზოგადი ფარდობითობის წესები ფიქსირებულია, თავად თეორია ბევრ თავისუფლებას გვაძლევს ამ კოორდინატების მათემატიკურად აღწერისთვის. ამ სხვადასხვა აღწერებს ფიზიკოსები „მეტრიკას“ უწოდებენ. წარმოიდგინეთ, რომ მეტრიკა არის ის სხვადასხვა გზები, რომლითაც სახლში შეგვიძლია მივიდეთ. ეს შეიძლება იყოს ქუჩის მიმართულებები, თანამგზავრზე დაფუძნებული გრძედი და განედი, ანდაც ქაღალდზე მონიშნული ადგილები. ყოველ ასეთ შემთხვევაში თქვენი მეტრიკა სხვადასხვაა, მაგრამ არ აქვს მნიშვნელობა, რომელ მეტრიკას აირჩევთ, სახლში მაინც მიხვალთ.

ზუსტად ასე, ერთი და იგივე სიტუაციის აღსაწერად ფიზიკოსებს სხვადასხვა მეტრიკის გამოყენება შეუძლიათ; ზოგჯერ ერთი მეტრიკა მეორეზე უფრო გამოსადეგია — დაახლოებით ისე, ქუჩის მიმართულებებით რომ დავიწყოთ, მაგრამ ქაღალდზე გადავამოწმოთ, ვიმყოფებით თუ არა სწორ ადგილას.

როდესაც საქმე ეხება შავ ხვრელებს და ჭიის ხვრელებს, არსებობს რამდენიმე პოტენციური მეტრიკა. ერთ-ერთი ყველაზე პოპულარულია შვარცშილდის მეტრიკა, რომლითაც შავი ხვრელები პირველად აღმოაჩინეს. თუმცა, შვარცშილდის მეტრიკა რთულ მათემატიკას შეიცავს. ეს მეტრიკა არასწორად იქცევა შავი ხვრელიდან კონკრეტულ მანძილზე, რომელსაც დღეს შვარცშილდის რადიუსს ან მოვლენათა ჰორიზონტს უწოდებენ.

„არასწორ ქცევაში“ იგულისხმება, რომ მეტრიკა სრულად იშლება და აღარ შეუძლია სივრცე-დროში ერთმანეთისგან გაარჩიოს სხვადასხვა წერტილები.

თუმცა, არის კიდევ ერთი მეტრიკა, სახელად ედინგტონ-ფინკელშტაინის მეტრიკა, რომელიც აღწერს, რა ემართებათ ნაწილაკებს მოვლენათა ჰორიზონტთან მიღწევისას: ისინი მას გაივლიან და შავ ხვრელში შთაინთქმებიან ისე, რომ ვეღარასოდეს დავინახავთ.

რა საერთო აქვს ამ ყველაფერს ჭიის ხვრელებთან? ჭიის ხვრელის აგების უმარტივესი გზაა შავი ხვრელის იდეის „გავრცობა“ თავის სარკისებური გამოსახულებით, ანუ თეთრი ხვრელით. ეს იდეა პირველად ალბერტ აინშტაინმა და ნათან როზენმა წამოაყენეს; ამიტომ, ჭიის ხვრელებს ხშირად „აინშტაინ-როზენის ხიდებს“ უწოდებენ.

შავი ხვრელები უკან არაფერს უშვებს, თეთრი ხვრელები კი პირიქით, არასოდეს აძლევს მათში ჩასვლის საშუალებას რაიმეს. ჭიის ხვრელის შესაქმნელად საჭიროა ავიღოთ შავი და თეთრი ხვრელი და შევაერთოთ მათი სინგულარობები (მათ შუაგულში არსებული უსასრულო სიმკვრივის წერტილები). ამის შედეგად წარმოიქმნება გვირაბი სივრცე-დროში.

შედეგი? უაღრესად არასწორად მოქმედი გვირაბი.

მას შემდეგ, რაც თეორეტიკული ჭიის ხვრელი გაჩნდება, ძლიერ გონივრულია დავსვათ კითხვა, რა მოხდება, თუ ვინმე მასში გავლას შეეცდება. სწორედ აქ ერთვება საქმეში ზოგადი ფარდობითობის მექანიზმი: გამომდინარე ამ (ძალიან საინტერესო) სიტუაციიდან, როგორ მოიქცევიან ნაწილაკები?

სტანდარტული პასუხი ის არის, რომ ჭიის ხვრელები უსიამოვნოა. თავად თეთრი ხვრელები არასტაბილურია (და სავარაუდოდ, არც არსებობენ), ჭიის ხვრელში ექსტრემალური ძალები თავად ჭიის ხვრელს წარმოქმნის მომენტიდანვე აიძულებს გაჭიმვას და რეზინის სარტყელივით გაწყვეტას.

და თუ მასში რაიმეს გაგზავნას ცდით? წარმატებებს გისურვებთ.

თუმცა, აინშტაინმა და როზენმა თავიანთ ჭიის ხვრელი შვარცშილდის უჩვეულო მეტრიკას დააფუძნეს; ჭიის ხვრელების ანალიზების უმეტესობაც ამავე მეტრიკას იყენებს. ამიტომ, ქალაქ ლიონის უმაღლესი ნორმალური სკოლის ფიზიკოსმა პასკალ კუარანმა რაღაც სცადა: ამის ნაცვლად გამოიყენა ედინგტონ-ფინკელშტაინის მეტრიკა. მისი პუბლიკაცია ამჟამად სერვერ arXiv-ზეა ხელმისაწვდომი და მალე Journal of Modern Physics D-ის შემდეგ ნომერში გამოქვეყნდება.

კუარანმა დაადგინა, რომ ედინგტონ-ფინკელშტაინის მეტრიკის გამოყენებით, მას უფრო ადვილად შეეძლო ჰიპოთეტურ ჭიის ხვრელში ნაწილაკთა გავლაზე დაკვირვება. აღმოაჩინა, რომ ნაწილაკს შეუძლია გადაკვეთოს მოვლენათა ჰორიზონტი, შევიდეს ჭიის ხვრელის გვირაბში და გავიდეს მეორე მხარეს, თანაც ეს ყველაფერი განსაზღვრულ დროში გააკეთოს. ედინგტონ-ფინკელშტაინის მეტრიკა ამ ტრაექტორიის არც ერთ წერტილში არასწორად არ იქცევა.

ნიშნავს თუ არა ეს იმას, რომ აინშტაინ-როზენის ხიდები სტაბილურია? არც ისე.

ზოგადი ფარდობითობა მხოლოდ გრავიტაციის ქცევის შესახებ გვეუბნება და არა ბუნების სხვა ძალებზე. მაგალითად, თერმოდინამიკა — თეორია სითბოსა და ენერგიის მოქმედების შესახებ — გვეუბნება, რომ თეთრი ხვრელები არასტაბილურია. და თუ ფიზიკოსები რეალურ სამყაროში, რეალური მასალებისგან შეეცდებიან შავი ხვრელი-თეთრი ხვრელის კომბინაციის შექმნას, მათემატიკა მიუთითებს, რომ ენერგიის სიმკვრივე ყველაფერს დაშლის.

მიუხედავად ამისა, კუარანის შედეგები მაინც საინტერესოა, რადგან მიუთითებს, რომ თეთრი ხვრელები არც ისე კატასტროფული უნდა იყოს, როგორც თავიან ჩანდა; და შეიძლება, ჭიის ხვრელების გვირაბები სტაბილური გასასვლელები იყოს, ზოგად ფარდობითობასთან სრულ შესაბამისობაში.

პუბლიკაცია ამჟამად სერვერ arXiv-ზეა ხელმისაწვდომი და მალე Journal of Modern Physics D-ის შემდეგ ნომერში გამოქვეყნდება.

მომზადებულია Live Science-ის მიხედვით.

დატოვე კომენტარი