Как попасть в другую Вселенную за считанные секунды: астрофизики РУДН приблизились к секрету червоточин
Вселенная — это удивительный и загадочный объект, который привлекает внимание ученых и любознательных людей. Одним из самых фундаментальных вопросов, которые задаются о Вселенной, является ее происхождение и эволюция. Как она возникла, как развивалась, какие законы ею управляют и какие структуры в ней существуют?
Для ответа на эти вопросы были разработаны различные космологические модели, которые пытаются описать и объяснить наблюдаемые свойства Вселенной. Одной из самых известных и проверенных моделей является модель Фридмана, которая была получена из общей теории относительности Эйнштейна сто лет назад. Эта модель предполагает, что Вселенная однородна и изотропна, то есть одинакова во всех направлениях и во всех точках. Также модель Фридмана учитывает наличие космологической постоянной, которая отвечает за ускоренное расширение Вселенной.
Модель Фридмана хорошо согласуется с экспериментальными данными, такими как реликтовое микроволновое излучение, красное смещение галактик и абунданс элементов. Однако модель Фридмана не исключает возможности существования других, более сложных и необычных структур во Вселенной, которые могут нарушать ее однородность и изотропность. Одними из таких структур являются червоточины.
Червоточины — это гипотетические объекты, которые представляют собой своего рода туннели в пространстве-времени, соединяющие далекие области одной и той же Вселенной или разные Вселенные. Такие объекты были впервые предсказаны в рамках решений уравнений гравитационного поля Эйнштейна, но они оказались непроходимыми, то есть ничто не могло бы пройти через них и вернуться обратно. Однако в последующих работах были найдены решения, которые допускали существование проходимых червоточин, которые могли бы быть использованы для путешествий во времени и пространстве. Для поддержания таких червоточин открытыми требовалось наличие экзотической материи, которая имеет отрицательную плотность и давление.
Существование экзотической материи является одним из главных препятствий для реализации червоточин в природе. Однако недавно астрофизики из Российского университета дружбы народов (РУДН) показали, что проходимые червоточины могут существовать и в рамках общей теории относительности, без необходимости вводить экзотическую материю. Для этого они исследовали обобщенную форму решения Леметра-Толмана-Бонди, которое описывает эволюцию сферически симметричных распределений электрически нейтральной пыли в общей теории относительности. Они обобщили это решение на случай, когда есть внешний источник электрического или магнитного поля и ненулевая космологическая постоянная.
Они нашли численные решения, которые описывают движение фотонов через червоточины, соединяющие разные Вселенные Фридмана или разные части одной и той же Вселенной. Они также определили условия, при которых червоточины являются проходимыми, то есть позволяют фотонам переходить от одного «конца туннеля» к другому и обратно. Они показали, что проходимость червоточин зависит от их параметров, таких как заряд, масса и радиус, а также от начальных условий, таких как скорость и направление фотонов.
Они также обобщили случай одной Вселенной на случай нескольких Вселенных. В этом случае «материнская» Вселенная имеет несколько «входов» в червоточины, которые соединяют ее с «дочерней» Вселенной. На каждом «входе» червоточины имеется заряд, который обусловлен наличием внешнего электрического или магнитного поля. Заряд на одном «полюсе» червоточины приводит к противоположному заряду на другом «полюсе», где может быть еще один «вход» в червоточину, и так далее. Таким образом, получается цепочка червоточин, которая напоминает грузинский десерт чурчхелу.
Это исследование открывает новые перспективы для изучения червоточин в космологии и астрофизике. Оно показывает, что червоточины могут быть не только теоретическими конструктами, но и реальными объектами, которые могут существовать во Вселенной Фридмана. Оно также ставит ряд интересных вопросов, таких как: как обнаружить червоточины наблюдательно, какие эффекты они оказывают на окружающую материю и излучение, какова их роль в эволюции Вселенной и ее структур, можно ли использовать червоточины для путешествий во времени и пространстве
Эти и другие вопросы могут быть предметом дальнейших исследований, которые помогут раскрыть тайны Вселенной.