ČERVÍ DIÉTA: HISTÓRIA, TEÓRIA, TYPY, FORMÁCIA - ARTE - 2024

Červia diera , v astrofyzike a kozmológii, je chodba spájajúca dva body v štruktúre časopriestoru. Rovnako ako padajúce jablko inšpirovalo teóriu gravitácie Izáka Newtona v roku 1687, červy, ktoré prepichnú jablká, inšpirovali nové teórie, a to aj v rámci gravitácie.

Rovnako ako červ dokáže dosiahnuť tunel do iného bodu na povrchu jablka, červí diery časopriestoru predstavujú teoretické skratky, ktoré mu umožňujú cestovať za kratší čas do vzdialených častí vesmíru.

Vesmírna červia diera: umelecká vízia. Zdroj: Pixabay.

Je to nápad, ktorý zachytil a naďalej zachytáva predstavivosť mnohých. Medzitým sú kozmológovia zaneprázdnení hľadaním spôsobov, ako dokázať svoju existenciu. Ale v súčasnosti sú stále predmetom špekulácií.

Aby sme sa trochu priblížili k pochopeniu červích dier, možnosti času cez ne a rozdielov, ktoré existujú medzi červami a čiernymi dierami, musíme sa pozrieť na pojem časopriestoru.

Čo je to časopriestor?

Pojem časopriestoru je úzko spätý s pojmom červej dierky. Preto je potrebné najskôr zistiť, o čo ide a aká je jej hlavná charakteristika.

Priestor je miesto, kde sa vyskytuje každá udalosť vo vesmíre. A vesmír je zase úplným časopriestorom, ktorý je schopný pojať všetky formy energie hmoty a ďalšie …

Keď ženích stretne nevestu, ide o udalosť, ale táto udalosť má priestorové súradnice: miesto stretnutia. A časová súradnica: rok, mesiac, deň a čas stretnutia.

Zrodenie hviezdy alebo explózia supernovy sú tiež udalosti, ktoré sa odohrávajú v čase.

Teraz, v oblasti vesmíru bez hmoty a interakcií, je časopriestor plochý. To znamená, že dva svetelné lúče začínajúce paralelne pokračujú takto, pokiaľ zostávajú v tejto oblasti. Mimochodom, na lúč svetla je večný čas.

Časový priestor nie je samozrejme vždy plochý. Vesmír obsahuje objekty, ktoré majú masu, ktoré modifikujú časopriestor a spôsobujú časopriestorové zakrivenie v univerzálnom meradle.

Bol to sám Albert Einstein, ktorý si v okamihu inšpirácie uvedomil, že nazval „najšťastnejšou myšlienkou môjho života“, že zrýchlený pozorovateľ je na miestnej úrovni nerozoznateľný od toho, ktorý je blízko k obrovskému objektu. Je to známy princíp rovnocennosti.

A zrýchlený pozorovateľ sa ohýba časopriestorom, to znamená, že euklidovská geometria už nie je platná. Preto v prostredí masívneho objektu, ako je hviezda, planéta, galaxia, čierna diera alebo samotný vesmír, sa časopriestory ohýbajú.

Toto zakrivenie vnímajú ľudské bytosti ako silu nazývanú gravitácia, každodennú, ale zároveň záhadnú.

Gravitácia je rovnako záhadná ako sila, ktorá nás ťahá vpred, keď autobus, v ktorom ideme, prudko brzdí. Je to, akoby sa zrazu objavilo niečo neviditeľné, temné a masívne, ktoré nás na chvíľu priťahuje a priťahuje, náhle nás pohne vpred.

Planéty sa pohybujú elipticky okolo Slnka, pretože jeho hmota spôsobuje depresiu na povrchu časopriestoru, ktorá spôsobuje planétam zakrivenie ich trajektórií. Svetelný lúč tiež zakrivuje svoju cestu po časopriestore spôsobenom Slnkom.

Tunely cez vesmírny čas

Ak je časopriestorom zakrivená plocha, v zásade nič nebráni tomu, aby sa jedna oblasť spojila s druhou cez tunel. Prechádzka takýmto tunelom by znamenala nielen zmenu miesta, ale ponúka aj možnosť ísť inam.

Táto myšlienka inšpirovala mnoho sci-fi kníh, seriálov a filmov, vrátane slávnej americkej série „The Time Tunnel“ zo 60. rokov a novšie „Deep Space 9“ zo série Star Trek a filmu Interstellar z roku 2014.

Myšlienka prišla od samotného Einsteina, ktorý pri hľadaní riešení pre rovnice poľa Všeobecnej relativity našiel spolu s Nathanom Rosenom teoretické riešenie, ktoré umožnilo prepojiť dva rôzne oblasti časopriestoru tunelom, ktorý fungoval ako skratka.

Toto riešenie je známe ako most Einstein - Rosen a objavuje sa v práci publikovanej v roku 1935.

Termín „červia diera“ sa však prvýkrát použil v roku 1957, a to vďaka teoretickým fyzikom Johnovi Wheelerovi a Charlesovi Misnerovi v jeho vydaní. Doteraz sa hovorilo o „jednorozmerných skúmavkách“, ktoré odkazovali na rovnakú myšlienku.

Neskôr v roku 1980 Carl Sagan písal knihu science fiction „Contact“, knihu, ktorá sa neskôr zmenila na film. Protagonistka menom Elly objavuje inteligentný mimozemský život vzdialený 25 000 svetelných rokov. Carl Sagan chcel, aby tam Elly cestovala, ale spôsobom, ktorý bol vedecky dôveryhodný.

Precestovať 25 000 svetelných rokov nie je pre človeka ľahkou úlohou, pokiaľ sa nepožaduje skratka. Čierna diera nemôže byť riešením, pretože pri približovaní sa k singularite by diferenciálna gravitácia roztrhla kozmickú loď a jej posádku od seba.

Pri hľadaní ďalších možností sa Carl Sagan poradil s jedným z popredných odborníkov na čierne diery tej doby: Kip Thorne, ktorý o tejto záležitosti začal premýšľať a uvedomil si, že mosty Einstein-Rosen alebo červí diery Riešením bol Wheeler.

Thorne si však tiež uvedomil, že matematické riešenie bolo nestabilné, to znamená, že tunel sa otvoril, ale čoskoro potom sa škrtil a zmizol.

Nestabilita červí diery

Je možné použiť červie diery na veľké vzdialenosti v priestore a čase?

Odkedy boli vynájdené, červí diery slúžili na mnohých pozemných sci-fi, aby svojich protagonistov odviedli na vzdialené miesta a zažili paradoxy nelineárneho času.

Kip Thorne našiel dve možné riešenia problému nestability červí dierky:

• Prostredníctvom tzv. Kvantovej peny. Na Planckovej stupnici (10 - ³⁵ m) existujú kvantové fluktuácie schopné spojiť dve oblasti časopriestoru cez mikrotunely. Hypotetická veľmi vyspelá civilizácia mohla nájsť spôsob, ako rozšíriť pasáže a udržať ich dosť dlho na to, aby prešiel človek.
• Záporná hmota. Podľa odhadov uverejnených v roku 1990 samotným Thornom by bolo potrebné veľké množstvo tejto cudzej hmoty, aby sa konce červej dierky otvorili.

Pozoruhodné na tomto poslednom riešení je, že na rozdiel od čiernych dier neexistuje žiadna zvláštnosť ani kvantové javy a prechod ľudí cez tento typ tunela by bol možný.

Takto by červie diery umožnili nielen spojenie vzdialených oblastí v priestore, ale aj časové oddelenie. Preto sú strojmi na cestovanie v čase.

Stephen Hawking, veľký odkaz v kozmológii na konci 20. storočia, neveril, že by bolo možné urobiť aj červie diery alebo stroje času, a to z dôvodu mnohých paradoxov a rozporov, ktoré z nich vyplývajú.

To neznižuje náladu iných výskumníkov, ktorí navrhli možnosť, aby dve čierne diery v rôznych oblastiach časopriestoru boli vnútorne spojené červí dierou.

Aj keď by to nebolo praktické pre cestovanie vo vesmíre, pretože okrem trápení, ktoré by vstupovanie do jedinečnosti čiernej diery prinieslo, nebolo by možné vystúpiť na druhom konci, pretože je to ďalšia čierna diera.

Rozdiely medzi čiernymi dierami a červami

Keď hovoríte o červej dierke, okamžite premýšľate aj o čiernych dierach.

Po vývoji a smrti hviezdy, ktorá má určitú kritickú masu, sa prirodzene vytvorí čierna diera.

Vzniká potom, ako hviezda vyčerpá svoje jadrové palivo a začne nezvratne klesať kvôli svojej vlastnej gravitačnej sile. Neustále pokračuje, až kým nespôsobí taký kolaps, že nič bližšie, ako je polomer horizontu udalosti, nemôže uniknúť, dokonca ani svetlo.

Na porovnanie, červia diera je zriedkavým javom, ktorý je dôsledkom hypotetickej anomálie pri zakrivení časopriestoru. Teoreticky je možné ich prekonať.

Ak by sa však niekto pokúsil prejsť čiernou dierou, intenzívna gravitácia a extrémne žiarenie v blízkosti singularity by ho zmenilo na tenkú niť subatomárnych častíc.

Existujú nepriame a len nedávno priame dôkazy o existencii čiernych dier. Medzi tieto dôkazy patrí emisia a detekcia gravitačných vĺn príťažlivosťou a rotáciou dvoch kolosálnych čiernych dier, zistených observatóriom gravitačnej vlny LIGO.

Existuje dôkaz, že v strede veľkých galaxií, ako je naša Mliečna dráha, existuje super masívna čierna diera.

Rýchla rotácia hviezd v blízkosti centra, ako aj obrovské množstvo vysokofrekvenčného žiarenia, ktoré odtiaľ vychádza, sú nepriamym dôkazom toho, že existuje veľká čierna diera, ktorá vysvetľuje prítomnosť týchto javov.

Až 10. apríla 2019 sa svetu zobrazila prvá fotografia superhmotnej čiernej diery (7 miliárd krát hmotnosti Slnka), ktorá sa nachádza vo veľmi vzdialenej galaxii: Messier 87 v súhvezdí Panna, za 55 miliónov svetelných rokov od Zeme.

Túto fotografiu čiernej diery umožnila celosvetová sieť ďalekohľadov nazývaná „Event Horizon Telescope“, na ktorej sa zúčastnilo viac ako 200 vedcov z celého sveta.

Na druhej strane zatiaľ neexistujú žiadne dôkazy o tom, aké červí diery sú doteraz. Vedci dokázali zistiť a sledovať čiernu dieru, to isté však nebolo možné pri červí diery.

Preto sú hypotetickými objektmi, hoci teoreticky uskutočniteľné, keďže kedysi boli aj čierne diery.

Odroda / druhy červí diery

Aj keď ešte neboli odhalené alebo zrejme práve z tohto dôvodu, boli si predstavené rôzne možnosti červí diery. Všetky sú teoreticky uskutočniteľné, pretože spĺňajú Einsteinove rovnice pre všeobecnú relativitu. Tu sú nejaké:

• Červy, ktoré spájajú dva časoprostorové oblasti toho istého vesmíru.
• Červí diery schopné prepojiť jeden vesmír s druhým.
• Mosty Einstein-Rosen, v ktorých by hmota mohla prechádzať z jedného otvoru na druhý. Aj keď by tento priechod hmoty spôsobil nestabilitu, spôsobil by sa zrútenie tunelu.
• Červí diera Kip Thorne so sférickým plášťom negatívnej hmoty. Je stabilný a priechodný v oboch smeroch.
• Takzvaná červí diera Schwarzschild, ktorá sa skladá z dvoch spojených statických čiernych dier. Nie sú priechodné, pretože hmota a svetlo sú zachytené medzi obidvomi extrémami.
• Naložené a / alebo otáčajúce sa alebo červí diery Kerr pozostávajúce z dvoch vnútorne spojených dynamických čiernych dier, ktoré sú posuvné iba v jednom smere.
• Kvantová pena časopriestoru, ktorej existencia je teoretizovaná na subatomárnej úrovni. Penu tvoria vysoko nestabilné subatomárne tunely, ktoré spájajú rôzne zóny. Ich stabilizácia a rozšírenie by si vyžadovali vytvorenie kvark-gluónovej plazmy, ktorá by si vyžadovala takmer nekonečné množstvo energie na jej výrobu.
• Nedávno sa vďaka teórii strún teoretizovali červie diery podporované kozmickými reťazcami.
• Prepletené a potom oddelené čierne diery, z ktorých vzniká medzera v čase, alebo most Einstein-Rosen, ktorý drží pohromade gravitáciou. Ide o teoretické riešenie, ktoré v septembri 2013 navrhli fyzici Juan Maldacena a Leonard Susskind.

Všetky sú úplne možné, pretože nie sú v rozpore s Einsteinovými rovnicami všeobecnej relativity.

Uvidia sa červí diery?

Čierne diery boli po dlhú dobu teoretickým riešením Einsteinových rovníc. Sám Einstein spochybnil možnosť, že by ich ľudstvo mohlo kedykoľvek odhaliť.

Albert Einstein (1879-1955), autor teórie relativity. Zdroj: Pixabay.

Takže po dlhú dobu zostali čierne diery teoretickým predpokladom, až kým neboli nájdené a lokalizované. Vedci majú rovnakú nádej na červí diery.

Je veľmi možné, že sú tam tiež, ale zatiaľ sa nenaučili ich lokalizovať. Aj keď podľa najnovšej publikácie by červie diery zanechali stopy a tiene pozorovateľné aj pri ďalekohľadoch.

Verí sa, že fotóny sa pohybujú okolo červej diery a vytvárajú svetelný kruh. Najbližšie fotóny padajú dovnútra a zanechávajú za tieňom, ktorý im umožní rozlíšiť ich od čiernych dier.

Podľa Rajibula Shaikha, fyzika z Tata Institute for Fundamental Research v Bombaji v Indii, druh rotujúcej červej dierky by vytvoril väčší a zdeformovaný tieň ako čierna diera.

Shaikh vo svojej práci študoval teoretické tiene vrhané určitou triedou pradienkových červí diery so zameraním na kľúčovú úlohu hrdla diery pri vytváraní fotónového tieňa, ktorý umožňuje jeho identifikáciu a odlíšenie od čiernej diery.

Shaikh tiež analyzoval závislosť tieňa na rotácii červej diery a porovnal ju so tieňom vrhaným čiernou dierou Kerr, ktorá zistila významné rozdiely. Je to úplne teoretická práca.

Okrem toho, červí diery zatiaľ zostávajú matematickými abstrakciami, ale je možné, že niektoré sa objavia veľmi skoro. To, čo je na druhom konci, je zatiaľ predmetom dohadov.

Referencie

1. Kvantové zapletenie môže spôsobiť gravitáciu. Prevzaté z lokality Cienciaaldia.com
2. Progress of Physics, zv. 61, vydanie september 2013, s. 781-811
3. Červia diera. Prevzaté z wikipedia.org
4. Vesmírny čas. Prevzaté z wikipedia.org.
5. David Nield (2018). Crazy New Paper naznačuje, že červí dierky vrhajú tiene, ktoré by sme mohli ľahko vidieť pomocou ďalekohľadov. Prevzaté zo stránky sciencealert.com