Путешествовать через червоточины быстрее скорости света? Теоретически это возможно.
Не нужно быть физиком, чтобы понять идею червоточин. Эту идею представило достаточное количество писателей-фантастов, чтобы мы могли понять ее величайшее преимущество: путешествовать со скоростью, превышающей скорость света.
С публикацией первого в истории науки фото тени черной дыры возобновилась дискуссия о теоретическом использовании такого объекта для дальних космических путешествий. Вы, наверное, слышали эту аналогию, объясняющую весь принцип. На листе бумаги чертим две точки, разделенные заданным расстоянием. На двухмерном листе бумаги, чтобы как можно быстрее попасть из одной точки в другую, нужно провести между ними прямую линию. Допустим, мы уже можем это сделать.
Червоточины
Однако было бы намного быстрее, если бы мы могли согнуть страницу так, чтобы одна точка касалась другой. Между ними нет прямой линии. Примерно так некоторые физики-теоретики представляют способ использования червоточин.
Червоточины иногда называют мостами Эйнштейна-Розена. В 1935 году эти два, а точнее три физика, поскольку Борис Подольский тоже участвовал в работах на эту тему, создали первую теоретическую модель такого туннеля, который мог появиться в результате соединения двух черных дыр.
Эта связь будет работать по принципу квантовой запутанности. Эйнштейн, Подольский и Розен объясняли квантовую запутанность примерно так: в определенных ситуациях квантовые частицы, ранее взаимодействовавшие друг с другом, могут мгновенно реагировать на изменение состояния своего партнера, даже если они находятся очень далеко.
Этот мысленный эксперимент был назван парадоксом ЭПР, потому что наши знания того времени предполагали, что информация не может передаваться со скоростью, превышающей скорость света. Однако современные физики доказали, что такой трюк возможен. Это можно было представить на паре фотонов, созданных нелинейным кристаллом.
На самом деле, этот кристалл создает два фотона из одного, но это совсем другая история. Возвращаясь к запутанности: фотоны из расщепленной пары, отправленные в две разные лаборатории, по-прежнему зависят друг от друга. Выводя один из них из неопределенного квантового состояния, ученые могут предсказать состояние запутанности второго фотона. Значит, какая-то связь есть...
Червоточина: путешествуйте быстрее света
К сожалению, в модели Эйнштейна Подольского и Розена черные дыры образовывали бы туннели, которые разрушались бы так быстро, что свет не смог бы выйти. Концепция нуждалась в небольшой доработке. В 1980 году астрофизик Карл Саган в поисках идей для своей книги под названием «Контакт» связался с Кипом Торном и спросил, как продлить существование такого туннеля.
Торн, проведя сложные расчеты по своей теоретической модели, предположил, что червоточина может поддерживаться благодаря использованию экзотической материи — еще одной теоретической структуры, главным свойством которой буде несоответствие классической модели физики.
Это означает, что она может иметь такие особенности, как, например, отрицательная масса или энергия. Звучит странно, но мы говорим о квантовой физике. Здесь ничего не работает совершенно нормально, поэтому многие физики начинают в этом сомневаться. Например, Эйнштейн много раз говорил, что Бог не играет в кости.
Возвращаясь, однако, к абсурдной экзотике. Некоторые физики считают, что это может быть основной компонент темной энергии. Одним из таких ученых является, например, проф. Марек Рогатко, создавший теоретическую модель, в которой могут существовать червоточины, поддерживаемые фантомной материей с отрицательной кинетической энергией.
Темную энергию можно отождествить с фантомными полями. Это предотвратит разрушение горловины червоточины, если объект упадет в туннель. Это сделает туннель проходимым. Таким образом можно было бы путешествовать из одной части Вселенной в другую, — поясняет Рогатко.
Модель, созданная польским физиком, однако, не отвечает на вопрос, что произойдет со всей материей, которая окажется в черной дыре, если ее подпитать темной энергией. Проф. Рогатко подозревает, что ей придется куда-то выбираться.
Есть еще теории
Последнее исследование по этому вопросу должно быть вскоре представлено Даниэлем Джафферисом, физиком из Гарвардского университета. Согласно его модели, червоточины тоже существуют, но… путешествие по такому туннелю из пункта А в пункт Б, по мнению физика, заняло бы больше времени, чем обычный маршрут. Короче говоря (и прежде чем представить все исследования), это потому, что червоточина модели Джафферис намного длиннее, чем длина квантовой запутанности между двумя черными дырами, которые являются начальными точками туннеля.
Однако физик считает, что путешествие по такому туннелю в его модели соответствует квантовой телепортации с помощью двух запутанных черных дыр.
Джафферис считает, что его исследование прольет новый свет на вопросы, связанные с гравитацией и квантовой механикой. Эта теория также предполагает, что в будущем мы сможем считывать информацию, выходящую из черной дыры.
Пока, конечно, все это звучит как фан фантастика. Однако совсем недавно мы думали так же и об электромагнетизме и других явлениях, которые наша цивилизация научилась использовать. В любом случае, если бы не существование квантового фотоэлектрического явления, описанного Эйнштейном, мы бы не создали фотоэлектрические панели. Не говоря уже о видеокамерах.
Возможно, одно из следующих поколений сетей будет основано на квантовой запутанности, благодаря которой наши персональные квантовые компьютеры будут еще быстрее отображать нам забавные мемы.