Olemme tottuneet siihen, että Hollywoodin scifi-elokuvissa hahmot kulkevat tähtienvälisiä etäisyyksiä muutamassa sekunnissa. Samalla tiedämme, että todellisuudessa tämä on mahdotonta, koska jopa valo kulkee lähimpään tähteen yli neljä vuotta. Onko olemassa tapoja ylittää luonnon asettamat esteet ja tehdä fiktio todellisuudeksi?
BRANA PULLASSA
Albert Einstein osoitti yleisessä suhteellisuusteoriassaan, että massiiviset elimet eivät vain muuta ajan virtausta, vaan myös taipuvat tilaa. Molemmat teoreettiset sijainnit todistettiin melkein välittömästi tarkkailemalla elohopeaa ja tähtiä, joiden valo taipuu Auringon painovoimakentässä. Mutta pitkään olemassa olevien instrumenttien tarkkuus ei antanut meille mahdollisuutta mitata valaisimemme luoman tilan muodonmuutoksia.
Vuosina 1976-1977 amerikkalaiset fyysikot Robert Riesenberg ja Irwin Shapiro suorittivat kokeilun käyttämällä Viking-1- ja Viking-2-avaruusalusten moduuleja, jotka olivat kiertoradalla Marsin lähellä. He lähettivät radiosignaaleja ajoneuvoihin, kun punainen planeetta oli lähellä aurinkoa, katsottuna maasta. Viikingit sieppasivat signaalit, vahvistivat ja lähettivät takaisin. Mittaamalla radiosignaalin todellista nopeutta lasketulla, amerikkalaiset ovat todenneet: viive on satoja mikrosekuntia, mikä uudelleenlaskennassa lisää signaalin lähetysetäisyyttä 50 km. Tällainen "lisäys" etäisyyteen ei olisi mahdollista, jos tila olisi yhtä tasainen kuin paperiarkki. Siksi se on kaareva lähellä Auringon pintaa.
Tutkijat ovat todenneet teoreettisesti ja kokeellisesti, että avaruus taipuu. Mutta missä? He hypoteesivat, että se taipuu moniulotteiseen hypeyn, jota kutsutaan "irtotavaraksi". Tilamme, tässä tulkinnassa, esiintyy brane, eli kolmiulotteisena membraanina. Korkeampien ulottuvuuksien todistettu olemassaolo antaa toivoa, että jonain päivänä löydetään tapa kirjaimellisesti lävistää avaruus, ylittämällä heti kolossaaliset etäisyydet, jotka erottavat meidät muista maailmoista.
Silta koko maailmassa
Mainosvideo:
Vuonna 1916, eli vain vuosi sen jälkeen, kun Einstein julkaisi tärkeimmät artikkelinsa yleisestä suhteellisuudesta, itävaltalainen fyysikko Ludwig Flamm löysi ratkaisun yhtälöihinsä kuvaten sellaista avaruuden kaarevuutta, jossa "lyhyt" siirtyminen maailmankaikkeuden pisteestä toiseen on mahdollista., ja niin pitkälle kuin haluat, erityisten "siltojen" kautta.
Flammin eksoottinen johtopäätös jätettiin tuolloin huomiotta. Paljon enemmän resonanssia aiheutti ns. "Avaruus-ajan silta", jonka Albert Einstein itse ja hänen avustajansa Nathan Rosen kuvasivat vuonna 1935. Toisin kuin edeltäjänsä, he miettivät ehdotetun mallin merkitystä todelliselle maailmalle, mutta tulivat siihen johtopäätökseen, että "siltaa" ei voi esiintyä branessamme materiaalina esineenä, jota voidaan havainnoida. Siitä huolimatta, scifi-kirjoittajat käyttivät ideaa lähes välittömästi hypoteettisena kuljetusvälineenä, joka auttoi sen popularisointia.
Vuonna 1957 amerikkalainen fyysikko John Wheeler ehdotti omaa versiota "sillasta". Kuvailemalla sitä, hän turvautui analogiaan muurahaisen muurahaisen kanssa omenassa, joka voi viedä hyvin kauan päästäkseen hedelmän vastakkaiselle osalle, tai se voi käyttää nopeuteen matojen määräämää tunnelia. Tämän analogian perusteella Wheeler kutsui alueellisia tunneleita "madonreikiksi"; Neuvostoliiton fyysikoissa termi "madonreiät" vakiintui myöhemmin. Uusien sanojen esittämisen lisäksi amerikkalainen kehitti yhdessä opiskelijansa Robert Fullerin kanssa mallin "madonrei'iden" syntymisestä, laajenemisesta ja romahtamisesta irtotavarana, ja vaikka se näytti näyttävän näiden muodostumien melkein välittömän "kuoleman" väistämättömyyttä, niiden olemassaolon teoreettinen perustelu tarjosi perustan jatkotutkimuksille.
THORNIN HYPOTEESI
Seuraavan askeleen otti Wheelerin opiskelija Kip Thorne. Hän kääntyi madonrei'iden ongelmaan sen jälkeen, kun kuuluisa popularisoija Carl Sagan lähetti hänelle käsikirjoituksen hänen tieteiskirjallisuusromaaninsa Yhteyshenkilö tarkistettavaksi toukokuussa 1985. Alkuperäisessä tekstissä romaanin hahmot, tutkijat, lähetettiin "mustan aukon" kautta tapaamiseen muinaisen supersivilisaation edustajien kanssa. Thorne tiesi, että tällä tavalla on mahdotonta matkustaa maailmankaikkeudessa, koska kaikki "mustien reikien" sisällä olevat esineet tuhoutuvat, joten hän ehdotti, että Sagan korvaisi ne Wheelerin "madonrei'illä". Tämä vaatii perustelemaan, missä olosuhteissa tunnelin läpi massan olisi mahdollista.
Thorne pystyi todistamaan matemaattisesti, että "madonreikä" voi esiintyä maailmassamme mielivaltaisesti pitkään, jos sen sisällä on "eksoottista ainetta", ts. Ainetta, jolla on negatiivinen massa ja negatiivinen energia. Vaikka ensi silmäyksellä tällainen ajatus näyttää olevan hölynpölyä, "eksoottisen aineen" esiintyminen ei ole ristiriidassa tunnettujen fysiikan lakien kanssa.
Vuonna 1988 Kip Thorne, yhdessä kirjoittanut opiskelijoidensa Mark Morrisin ja Ulvi Yartseverin kanssa, julkaisi paperin, jossa kehotettiin tiedeyhteisöä keskustelemaan madonreikien luomisesta ja vakauttamisesta. Neljän vuosikymmenen ajan, kuten Thorne itse myöntää, ei ole saatu tyydyttävää vastausta, mikä ei estänyt fyysikkoa osallistumasta fantastisen Interstellar-elokuvan kuunteluun, jossa keinotekoisen "madonreiän" esiintyminen Saturnuksen läheisyydessä tuli yhdeksi juonen muodostavista oletuksista.
Joitakin saavutuksia on kuitenkin vielä. Esimerkiksi on osoitettu, että "madonrei'iden" esiintyminen luonnossa on erittäin epätodennäköistä. Toisin kuin “mustia aukkoja”, joiden syntymisprosessi massiivisista tähdet on kuvattu ja laskettu, universumissa ei ole esineitä, jotka voisivat “yhdistää” “madonreikiin”. Hypoteesin mukaan "madonreiät" voivat esiintyä alaatomisella tasolla ns. "Kvanttivaahtona", mutta tämä vaihtoehto on myös vakavan kritiikin kohteena.
Osoittautuu, että jos "madonreiät" ilmestyvät koskaan, ne ovat supersivilisaatiotekniikan tuotetta, kuten käy ilmi Carl Saganin romaanista Contact ja Christopher Nolanin Interstellar. Kip Thorne edes ehdotti järjestelmää, jolla sellainen sivilisaatio voisi rakentaa heidät:”Sinä vain otat ja työnnät osan branestamme (maailmankaikkeutta) alas irtotavaraan ja saadaksesi loven, taivutat sitten branea irtotavarana, pistä reikä siihen, ikään kuin loven alla, pistä toinen reikä loven alareunassa ja viimein reikien reunojen ompeleminen. Delov jotain!"
LÖYDÄ "WORM"
Kaikki tutkijat eivät hyväksy Kip Thornen pessimistisiä päätelmiä. Esimerkiksi venäläinen astrofysiikka Nikolai Semenovich Kardašev, joka tunnetaan luokittelemallaan hypoteettiset maan ulkopuoliset sivilisaatiot, kehittää Multiverse-teoriaa äärettömän joukon maailmoja, joilla on erilaiset fysikaaliset vakiot, ja vastaavasti käyttöön muilla leseillä.
Kardashev-ryhmän laskelmien mukaan "madonreiät" muodostuvat lukuisten maailmankaikkeuksien mukana ja pysyvät edelleen yhdistäen ne kasvaessaan. Tietenkin "madonreiät" kehittyvät, mutta ne voidaan löytää niiden ominaispiirteiden perusteella: etenkin ne voivat näyttää "mustilta reikiltä", joilla on poikkeavia ominaisuuksia. Epäilyyn joutuneiden esineiden joukossa Kardašev kutsuu kvaasariksi Q0957 + 561.
Radioastron-kiertäjä (Spektr-R) etsii tällä hetkellä "madonreikiä"; vuonna 2025 Millimetron (Spectrum-M) kiertoradan observatorion on tarkoitus liittyä siihen. Venäläiset fyysikot uskovat menestykseen. Jos he onnistuvat vahvistamaan teoreettiset laskelmansa, niin tunnelin avaaminen naapurimaiden universumiin ylittää jopa Einsteinin teorian sen merkityksessä. Ja siellä, käytät luonnollisen "madonreiän" esimerkkiä, he oppivat luomaan keinotekoisia.
Anton Pervushin