Данный текст представляет собой начало моей книги о кротовых норах и черных дырах. Я постарался сделать ее понятной для максимально-широкого круга читателей. Понимание материала не требует от читалеля специального образования, вполне достаточно будет самых общих представлений из курса средней школы и познавательного любопытства. Текст не содержит формул и не содержит сложных понятий.
1. Что принято называть "Кротовой норой" в астрофизике
В последние годы в средствах массовой информации появилось много сообщений об открытии учеными неких гипотетических объектов, называемых "кротовыми норами".
Более того, проскакивают даже нелепые сообщения о наблюдательном обнаружении таких объектов.
Я даже читал в желтой прессе о практическом использовании неких "кротовых нор".
К сожалению, большинство этих сообщений очень далеки от истины, более того, даже понятие о таких "кротовых норах" часто не имеет ничего общего с тем, что принято называть "кротовыми норами" в астрофизике.
Все это побудило меня к популярному (и в то же время достоверному) изложению теории "кротовых нор" в астрофизике.
Но обо всем по порядку.
Сначала немного истории:
Научно-обоснованная теория "кротовых нор" зародилось в астрофизике еще в 1935 году вместе с пионерской работой Эйнштейна и Розена.
Но в той пионерской работе "кротовая нора" была названа авторами "мостом" между различными частями Вселенной (английский термин "bridge").
Долгое время эта работа не вызывала у астрофизиков большого интереса.
Но в 90-ые годы прошлого века интерес к таким объектам начал возвращаться.
Прежде всего, возвращение интереса было связано с открытием в космологии темной энергии, но почему и какая тут связь я расскажу чуть позже.
Англоязычным термином, который с 90-ых годов прижился для "кротовых нор" стал "wormhole" (вормхол), но первыми предложили этот термин еще в 1957 году американские астрофизики Мизнер и Уилер (это тот самый Уилер, который считается "отцом" американской водородной бомбы).
На русский язык "wormhole" переводится как "червячная дыра". Такой термин не нравился многим русскоговорящим астрофизикам, и в 2004 году было принято решение провести голосование по различным предложенным терминам для таких объектов.
Среди предложенных терминов были: "Вормхол", "Кротовая нора", "Кротовина", "Мост", "Нора", "Ручка", "Туннель", "Червоточина".
В голосовании участвовали русскоговорящие астрофизики, имеющие научные публикации по этой тематике: Кирилл Бронников, Николай Кардашев, Сергей Красников, Игорь Новиков, Маргарита Сафонова, Сергей Сушков, Александр Шацкий. В результате этого голосования победил термин "кротовая нора" и далее я буду писать этот термин без кавычек.
2. Так что же принято называть кротовой норой?
В астрофизике у кротовых нор есть четкое математическое определение, но здесь (ввиду его сложности) я не буду его приводить, а для неподготовленного читателя я попробую дать определение простыми словами.
Можно дать разные определения кротовым норам, но общим для всех определений является свойство, согласно которому кротовая нора должна соединять между собой две неискривленных области пространства. Место соединения и называется кротовой норой, а его центральный участок – горловиной кротовой норы. Пространство вблизи горловины кротовой норы достаточно сильно искривлено. Понятия "неискривленный" или "искривлено" здесь требуют детального пояснения. Но я не буду сейчас это пояснять, а читателя прошу потерпеть до следующего раздела, в котором я и поясню суть этих понятий.
Кротовая нора может соединять либо две разные Вселенные, либо одну и ту же Вселенную в разных частях. В последнем случае расстояние через кротовую нору (между входами в нее) может оказаться короче, чем расстояние между входами, измеренное снаружи (хотя это вовсе и необязательно).
Далее я буду называть словом "Вселенная" – часть пространства-времени, которое ограничено входами в кротовые норы
и в черные дыры, а словом "Мультивселенная" я буду называть все пространство-время, ничем не ограниченное.
Далее понятию Мультивселенной будет посвящен отдельный раздел моей книги.
Строго говоря понятия времени и расстояния в искривленном пространстве-времени перестают быть абсолютными величинами, т.е. такими, какими мы подсознательно всегда привыкли их считать. Но я придаю этим понятиям вполне физический смысл: речь идет о собственном времени, измеряемым наблюдателем, который свободно двигается (без ракетных или каких-либо других двигателей) почти со световой скоростью (теоретики обычно называют его ультрарелятивистским наблюдателем). Очевидно, что технически создать такого наблюдателя практически невозможно, но действуя в духе Эйнштейна мы можем представить себе мысленный эксперимент, в котором наблюдатель оседлал фотон (или другую ультрарелятивистскую частицу) и двигается на нем по кратчайшей траектории (как барон Мюнхаузен на ядре). Тут стоит напомнить, что фотон двигается по кратчайшему пути по определению, такой путь называется в общей теории относительности нулевой геодезической линией. В обычном неискривленном пространстве две точки могут быть соединены только одной нулевой геодезической линией. В случае кротовой норы, соединяющей входы в одной и той же Вселенной, таких путей для фотона может быть как минимум два (и оба кратчайшие, но неравные), причем один из этих путей проходит через кротовую нору, а другой не проходит.
Ну вот, вроде я и дал упрощенное определение для кротовой норы простыми человеческими словами (без использования математики).
Правда стоит оговориться, что кротовые норы, через которые может проходить свет и другая материя в обе стороны называются проходимыми кротовыми норами (далее я буду называть их просто кротовыми норами).
Исходя из слова "проходимые" напрашивается вопрос: а есть-ли непроходимые кротовые норы?
Да – есть.
Это такие объекты, которые внешне (на каждом из входов) являются как-бы черной дырой, но внутри такой черной дыры нет сингулярности (сингулярностью в физике называют бесконечную плотность материи, которая разрывает и уничтожает любую другую материю, попадающую в нее). При этом свойство сингулярности обязательно для обычных черных дыр. А сама черная дыра определяется наличием у неё поверхности (сферы), из под которой наружу не может вырваться даже свет. Такая поверхность называется горизонтом черной дыры (или горизонтом событий).
Таким образом, материя может попасть внутрь непроходимой кротовой норы, но выйти из нее уже не может (очень похоже на свойство черной дыры). Более того, могут быть еще и полупроходимые кротовые норы, в которых материя или свет может проходить по кротовой норе только в одну сторону, но не может проходить в другую.
Если вас заинтересовала данная тема, то всю мою книгу целиком вы можете совершенно бесплатно прочитать на моём сайте.
Александр Шацкий, доктор физико-математических наук
