Спробуймо розібратися. Фізики-теоретики іноді вдаються до досить наочної аналогії, щоб пояснити суть червоточини: уявіть собі метро. Ви сідаєте на одній станції, а виходите на іншу, значно віддалену. Сам шлях між ними прихований, він ніби проколює міську забудову. Червоточина, за цією логікою, це щось схоже — свого роду «зрізання» через тканину простору, що веде до того, що можна умовно назвати «гіперпростором».
Звучить інтригуюче, чи не так? Цей «гіперпростір» іноді описують як додатковий, п’ятий вимір. Ми звикли до трьох просторових (довжина, ширина, висота) та одного тимчасового. А тут ще одне, свого роду потаємний шар реальності, який дозволяє «скоротити» шлях через звичайний простір-час. По суті, це ніби ви могли проткнути складений аркуш паперу голкою і потрапити з однієї точки в іншу безпосередньо, замість того, щоб довго рухатися по його поверхні.
Фізика неймовірного: Рівняння Ейнштейна та кривина простору
Звідки узялася ця ідея? Коріння її йде в загальну теорію відносності Альберта Ейнштейна — ту саму, яка описує гравітацію не як містичну силу, а як викривлення самого простору-часу масивними об’єктами. Саме в поєднаннях рівнянь Ейнштейна і таяться можливості для таких екзотичних об’єктів. Ці рівняння мають безліч рішень, і деякі з них описують явища, які колись здавалися чистою фантастикою, наприклад, чорні дірки, існування яких сьогодні вже не викликає сумнівів. І так, червоточини — теж одне з таких потенційних, хоч і набагато гіпотетичніших, рішень.
Щоб зрозуміти, як це працює, пригадаємо ключовий постулат загальної теорії відносності. нитка, а тому, що вона котиться по «схилчику» в просторі-часі, створеному колосальною масою Сонця. Ось вам суть гравітації по Ейнштейну, якщо дуже спрощено!
Народження тунелю: Чорні дірки та їх невловимі «близнюки»
Як же такий тунель міг би з’явитися? Одна з найбільш обговорюваних (і, треба визнати, дуже екзотичних) гіпотез — це поєднання чорної діри з її теоретичним антиподом, так званою білою діркою. Чорна діра, як відомо, — це космічний монстр, об’єкт із такою жахливою гравітацією, що з його обіймів не може вирватися навіть світло. Все, що перетинає її обрій подій, — точку неповернення — приречено бути поглиненим. Біла дірка — це, навпаки, суто гіпотетичний об’єкт, який, згідно з теорією, все з себе тільки викидає, і увійти в нього неможливо.
З’єднайте «вхід» чорної діри з «виходом» білої — і ось вам, будь ласка, модель червоточини!.. На папері — можливо.
Ложка дьогтю: Чому червоточини так складно втримати?
Навіть якби ми знайшли спосіб створити вхід та вихід для такого космічного тунелю, виникає головна проблема: його катастрофічна нестабільність. Більшість математичних моделей пророкують, що червоточина, якщо й виникне якимось дивом, тут же зхлопнеться під дією власної гравітації, не встигнувши пропустити і фотона. Щоб утримати її «горловину» відкритою, знадобилося б щось зовсім незвичайне — так звана екзотична матерія.
Що це за звір? Це гіпотетична субстанція, що має вкрай незвичайні властивості, наприклад, негативною масою або негативною щільністю енергії. Уявіть собі матерію, яка не притягує як звичайна, а відштовхує, створюючи свого роду «антигравітаційний» каркас, що не дає тунелю зімкнутися. Проблема в тому, що нічого подібного з такими властивостями ми у Всесвіті поки не спостерігали і навіть не знаємо, як це могло б виглядати. Вся відома нам матерія та енергія поводяться «нормально», маючи позитивну масу/щільність.
Знайти голку в копиці сіна… чи чужий слід?
Так що ж мрії про космічні «метрополітени» так і залишаться долею письменників-фантастів? Деякі вчені вважають, що з суто математичної погляду «існує ненульова ймовірність того, що ми могли б виявити червоточину».
Проте знайти таку структуру у природі — це зовсім інша пісня, завдання незмірно складніше. І тут є один надзвичайно цікавий і навіть філософський нюанс. Враховуючи передбачувану необхідність екзотичної матерії для підтримки червоточини у відкритому, прохідному стані, напрошується приголомшливий висновок: якщо ми колись знайдемо стабільну червоточину, це з високою ймовірністю означатиме, що її хтось створив. Тобто, природним шляхом такі довготривалі структури, швидше за все, не утворюються. Виявлення червоточини, що діє, стало б непрямим, але дуже вагомим доказом існування іншої, можливо, набагато більш розвиненої цивілізації, що опанувала закони фізики на недосяжному для нас рівні. Інтригує, чи не так?
Поки що, на жаль, ні перевірити ці теорії експериментально, ні тим більше створити червоточину штучно ми не в змозі. Наші технології просто не доросли до таких масштабів маніпулювання простором-часом.
Навіщо шукати те, чого (поки що) немає?
Може здатися, що вивчення червоточин — це інтелектуальна гра, марна трата часу, якщо вони такі невловимі й гіпотетичні. Але наука так не працює. Дослідження таких екзотичних, прикордонних концепцій може дати нам безцінні ключі до розуміння самого Всесвіту. Адже, за поточними оцінками, людство спостерігає і більш-менш розуміє лише близько 5% всього, що є у космосі. Інші 95% — це загадкові темна матерія і темна енергія, про природу яких ми поки що можемо тільки здогадуватися.
Хто знає, можливо, червоточини, якщо вони взагалі реальні, якось пов’язані з цими незвіданими компонентами Всесвіту? Вивчаючи їх теоретичні властивості, навіть якщо це просто вправи на папері, ми розширюємо межі нашого розуміння фундаментальних законів природи. Це як збирати гігантський пазл, де кожна нова, хай навіть гіпотетична, деталь допомагає побачити загальну картину трохи чіткіше, поставити нові запитання та шукати нові відповіді.
Так що, хоча прокататися червоточиною нам, швидше за все, не світить в найближчому майбутньому, сама ідея цих космічних тунелів продовжує розбурхувати уми вчених і надихати творців. І хто знає, можливо, одного разу ця фантастика стане такою ж звичною реальністю, якою стали для нас чорні дірки чи гравітаційні хвилі. Шлях науки довгий, тернистий, але неймовірно захоплюючий!
