Solucan deliği: tarih, teori, türleri, eğitim, zamanda yolculuk

Astrofizik ve kozmolojideki bir solucan deliği, uzay-zaman dokusundaki iki noktayı birleştiren bir geçiş yoludur. Düşen elmanın 1687'de Isaac Newton'ın çekim teorisine ilham vermesi gibi, elmaları perfore eden solucanlar da çekim kuvveti çerçevesinde yeni teorilere ilham verdi.

Solucan, bir tünel yoluyla blok yüzeyindeki başka bir noktaya ulaşmayı başardığında, uzay-zaman solucan delikleri, evrendeki uzak bölgelere daha kısa sürede seyahat etmeyi sağlayan teorik kısayollardır.

Birçoğunun hayal gücünü yakalayan ve yakalamaya devam eden bir fikirdir. Bu arada kozmologlar varlıklarını kanıtlamanın yollarını aramakla meşguller. Ama şu anda hala spekülasyonların hedefi.

Solucan delikleri anlayışına, zaman içinde seyahat etme imkanı ve solucan delikleri ile kara delikler arasındaki farklara biraz daha yaklaşmak için kendimizi uzay-zaman kavramına yerleştirmeliyiz.

Uzay zamanı nedir?

Uzay-zaman kavramı solucan deliğininki ile yakından bağlantılıdır. Bu yüzden ilk önce ne olduğunu ve temel özelliğini ne olduğunu belirlemek gerekiyor.

Spacetime, evrendeki her olayın gerçekleştiği yerdir. Ve sırayla evren, tüm madde-enerji biçimlerini ve daha fazlasını barındırabilen uzay-zamanın toplamıdır ...

Erkek arkadaşı kız arkadaşıyla tanıştığında bu bir olaydır, ancak bu olayın mekansal koordinatları vardır: toplantının yeri. Ve geçici bir koordinat: toplantının yılı, ayı, günü ve saati.

Bir yıldızın doğuşu veya bir süpernova patlaması da uzay-zamanda meydana gelen olaylardır.

Şimdi, evrenin kitlesel ve etkileşimlerden arınmış bir bölgesinde, uzay-zaman düz. Bu, paralel başlayan iki ışık ışınının o bölgede kaldıkları sürece bu şekilde devam ettiği anlamına gelir. Bu arada, bir ışık ışını için zaman sonsuzdur.

Tabii ki, uzay zamanı her zaman düz değildir. Evren, uzay-zamanını değiştiren, evrensel bir ölçekte bir uzay-zaman eğriliğini başlatan kütleye sahip cisimler içerir.

İlham aldığı bir anda "hayatımın en mutlu fikri" olarak adlandırdığı , hızlandırılmış bir gözlemcinin büyük bir nesneye yakın olan birinden yerel olarak ayırt edilemez olduğunu fark eden Albert Einstein'dı. Ünlü denklik ilkesidir.

Ve hızlandırılmış bir gözlemci uzay-zaman eğrilerini, yani Öklid geometrisini artık geçerli değil. Bu nedenle, bir yıldız, bir gezegen, bir galaksi, bir kara delik veya evrenin kendisi gibi büyük bir nesnenin ortamında, uzay-zaman eğridir.

Bu eğrilik, insanlar tarafından günlük olarak, aynı zamanda gizemli olan yerçekimi adı verilen bir kuvvet olarak algılanır.

Yerçekimi, gittiğimiz otobüs aniden durduğunda bizi ileri iten kuvvet kadar esrarengiz. Aniden görünmez, karanlık ve masif bir şey gibi, bir an için önümüzde durdu ve bizi çekti, bizi aniden öne itti.

Gezegenler Güneş etrafında elips şeklinde hareket eder, çünkü bunun kütlesi uzay-zaman yüzeyinde gezegenlerin yörüngelerini eğirmelerine neden olan bir çöküntü oluşturur. Aydınlık ışını, Güneş'in yarattığı uzay-zaman depresyonunun ardından yörüngesini de eğriyor.

Uzayda tüneller - zaman

Uzay-zaman eğri bir yüzey ise, prensipte hiçbir şey bir alanın bir tünelden diğerine bağlanmasını engellemez. Bunun gibi bir tünelden geçmek sadece yer değiştirmekle kalmayıp aynı zamanda başka bir zamana gitme olasılığını da içerecektir.

Bu fikir birçok kitap, dizi ve bilim kurgu filmine ilham verdi, aralarında altmışların ünlü Amerikan dizisi “Zaman tüneli” ve daha yakın zamanda Star Trek franchise ve 2014 Yıldızlararası filmin “Deep Space 9” u da vardı.

Fikir, Genel Görelilik'in alan denklemlerine çözümler arayan aynı Einstein'dan geldi, Nathan Rosen'la birlikte, iki farklı uzay-zaman bölgesini kısayol olarak çalışan bir tünel ile birbirine bağlamaya izin veren teorik bir çözüm buldu.

Bu çözüm Einstein-Rosen köprüsü olarak bilinir ve 1935'te yayınlanan bir eserde ortaya çıkar.

Ancak, "solucan deliği" terimi 1957'de ilk kez teorik fizikçiler John Wheeler ve Charles Misner sayesinde o yılki bir yayında kullanıldı. Daha önce aynı fikri ifade etmek için "tek boyutlu tüpler" den konuşulmuştu.

Daha sonra 1980'de Carl Sagan, daha sonra bir filmin yapıldığı bir kitap olan bilim kurgu romanı "Contact" adlı kitabı yazıyordu. Elly adlı kahramanı, 25 bin ışıkyılı uzaklıktaki zeki dünya dışı hayatı keşfetti. Carl Sagan Elly'ın oraya seyahat etmesini istedi, ama bilimsel olarak güvenilir bir şekilde.

25 bin ışıkyılı uzaklıkta seyahat etmek, bir kısayol aranmadığı sürece, insan için kolay bir iş değildir. Bir kara delik bir çözüm olamaz, çünkü tekilliğe yaklaşırken diferansiyel yerçekimi gemiyi ve ekibini yırtar.

Diğer olasılıkları araştırmak için Carl Sagan, zamanın ana kara delik uzmanlarından birine danıştı: konuyu düşünmeye başlayan ve Einstein-Rosen'ın köprüleri veya solucan delikleri olduğunu fark eden Kip Thorne Wheeler çözümdü.

Ancak Thorne, matematiksel çözümün kararsız olduğunu, yani tünelin açıldığını, ancak kısa sürede boğulduğunu ve ortadan kalktığını fark etti.

Solucan deliklerinin dengesizliği

Uzayda ve zamanda uzak mesafelerde seyahat etmek için solucan delikleri kullanmak mümkün müdür?

Onlar tasarlandıklarından beri, solucan delikleri, kahramanlarını uzak yerlere götürmek ve doğrusal olmayan zamanın paradokslarını tecrübe etmek için birçok bilim kurgu alanında hizmet etti.

Kip Thorne solucan deliklerinin dengesizliği sorununa iki olası çözüm buldu:

• Sözde kuantum köpüğü sayesinde . Planck ölçeğinde (10-35 m), uzay-zamanın iki bölgesini mikro tünellerden birbirine bağlayabilen kuantum dalgalanmaları vardır. Çok gelişmiş bir varsayımsal medeniyet, pasajları genişletmenin ve onları bir insanın geçmesi için yeterince uzun tutmanın bir yolunu bulabilir.
• Olumsuz kütle maddesi. 1990'da Thorne tarafından yayınlanan hesaplamalara göre, solucan deliğinin uçlarını açık tutmak için bu garip maddenin muazzam miktarları gerekecektir.

Bu son çözümle ilgili dikkat çekici şey, kara deliklerden farklı olarak, tekillik veya kuantum fenomenlerinin olmaması ve insanların bu tür tünelden geçişi mümkün olacak.

Bu şekilde, solucan delikleri, uzağa yalnızca uzak bölgelerin bağlanmasına izin vermekle kalmaz, aynı zamanda zamanla ayrılır. Bu nedenle zamanda yolculuk yapacak makinelerdir.

Yirminci yüzyılın sonlarındaki kozmolojinin en büyük referansı olan Stephen Hawking, onlardan kaynaklanan birçok paradoks ve çelişkiden dolayı uygulanabilir veya solucan delikleri veya zaman makinelerine inanmıyordu.

Bu, uzay-zamanın farklı alanlarındaki iki kara deliğin içten bir solucan deliği ile bağlanma olasılığını öne süren diğer araştırmacıların ruhlarını azaltmadı.

Bu uzay-uzay yolculukları için pratik olmasa da, kara deliğin tekilliğine girecek olan sıkıntıların yanı sıra, diğer bir kara delik olduğu için diğer ucundan ayrılma olasılığı olmayacaktı.

Kara delikler ve solucan delikleri arasındaki farklar

Bir solucan deliği hakkında konuşurken, hemen kara delikler hakkında da düşünürsün.

Doğal olarak, belli bir kritik kütleye sahip olan bir yıldızın evrimi ve ölümünden sonra doğal olarak bir kara delik oluşur.

Yıldız nükleer yakıtını tükettikten sonra ortaya çıkar ve kendi çekim kuvveti nedeniyle geri dönüşsüz bir şekilde büzülmeye başlar. Olay ufkunun yarıçapından daha azının hiçbir şey ışıktan bile çıkamayacağı bir çökmeye neden olana kadar durmadan devam eder.

Buna karşılık, bir solucan deliği, uzay-zaman eğriliğinde hipotetik bir anomalinin bir sonucu olan istisnai bir oluşumdur. Teoride bunlardan geçmek mümkündür.

Bununla birlikte, eğer birisi bir kara delikten geçmeye kalkarsa, tekilliğin yakınındaki yakınlardaki yoğun yerçekimi ve aşırı radyasyon onu ince atom altı parçacıklara çevirir.

Dolaylı kanıtlar var ve ancak son zamanlarda kara deliklerin varlığına dair doğrudan kanıtlar var. Bu kanıtlar arasında, yerçekimi dalgalarının yayılması ve tespiti, LIGO yerçekimi dalgası gözlemevi tarafından tespit edilen iki devasa kara deliğin çekimi ve dönmesi ile bulunur.

Büyük galaksilerin merkezinde, Samanyolu’nuzda olduğu gibi süper kütleli bir kara delik olduğuna dair kanıtlar var.

Yıldızların merkeze yakın hızlı bir şekilde dönmesi ve bunlardan çıkan yüksek miktarda yüksek frekanslı radyasyon miktarı, bu fenomenlerin varlığını açıklayan büyük bir kara delik bulunduğunun dolaylı kanıtıdır.

Sadece 10 Nisan 2019'da, çok uzak bir galaksideki (Güneşin kütlesinin 7000 milyon katı) ilk kara kütlesinin ilk fotoğrafının, Başak takımyıldızındaki Messier 87'nin 55 milyona ulaştığı dünyaya gösterildi. Dünya'dan ışık yılı.

Bir kara deliğin bu fotoğrafı, dünyanın dört bir yanından 200'den fazla bilim adamının katılımıyla "Event Horizon Telescope" adı verilen dünya çapındaki teleskop ağı sayesinde mümkün oldu.

Bunun yerine solucan deliklerinden, bugüne kadar delil yok. Bilim adamları bir kara deliği tespit edip izleyebilmişlerdir, ancak aynı solucan deliklerinde mümkün olmamıştır.

Dolayısıyla, teorik olarak uygulanabilir olsalar da, bir zamanlar kara delikler olduğu gibi varsayımsal nesnelerdir.

Solucan deliği çeşitleri / tipleri

Henüz tespit edilmemiş olmalarına veya belki de kesin olarak bu nedenle, solucan delikleri için farklı olasılıklar hayal ettiler. Hepsi Einstein'ın genel görelilik denklemlerini sağladığı için teorik olarak uygulanabilir. İşte bazıları:

• Aynı evrenin iki uzamsal-zamansal bölgesini birbirine bağlayan solucan delikleri.
• Bir evreni başka bir evrenle bağlayabilen solucan delikleri.
• Maddenin bir açılıştan diğerine geçebileceği Einstein-Rosen köprüleri. Maddenin bu aşaması kararsızlığa neden olsa da, tünelin kendi üzerine çökmesine neden oldu.
• Küresel negatif kütle maddesi kabuğunun bulunduğu Kip Thorne'un solucan deliği. Her iki yönde de stabil ve sağlamdır.
• Bağlı olan iki statik kara delikten oluşan Schwarzschild solucan deliği. Madde ve ışık her iki uç arasında da tutulduğu için travers edilemezler.
• Yük ve / veya rotasyonlu solucan delikleri veya Kerr (içten bağlantılı iki dinamik kara delikten oluşur, tek bir yönde geçilebilir).
• Varoluşu subatomik seviyede teorileştirilmiş kuantum uzay-zaman köpüğü. Köpük, farklı alanları birbirine bağlayan oldukça dengesiz subatomik tünellerden oluşur. Onları dengelemek ve genişletmek, üretimi için neredeyse sonsuz miktarda enerji talep edecek bir kuark ve gluon plazması oluşturulmasını gerektirir.
• Daha yakın zamanda, sicim teorisi sayesinde, kozmik sicimler tarafından desteklenen solucan delikleri hakkında teori yapılmıştır.
• Kara delikler iç içe geçmiş ve sonra ayrılmıştır; bunlardan bir uzay-zaman deliği ortaya çıkar, ya da yerçekimi ile bir arada tutulan Einstein-Rosen köprüsü. Fizikçiler Juan Maldacena ve Leonard Susskind tarafından Eylül 2013'te önerilen teorik bir çözümdür.

Einstein'ın genel görelilik denklemleriyle çelişkili olmadığı için herkes mükemmel bir şekilde mümkün.

Bir gün solucan delikleri görmek mümkün mü?

Uzun zamandır kara delikler Einstein'ın denklemlerine teorik çözümlerdi. Einstein'ın kendisi, insanlık tarafından algılanabileceklerini sorguladı.

Böylece uzun süre kara delikler, bulunana ve bulunana kadar teorik bir tahmin olarak kaldılar. Bilim adamları solucan delikleri için aynı umudu taşıyor.

Orada olmaları da çok mümkün, ancak henüz onları yerleştirmeyi öğrenmediler. Her ne kadar yeni bir yayına göre, kurtçuklar teleskoplarda bile izlenebilir ve gölgeler bırakacaktır.

Fotonların, aydınlık bir halka oluşturan solucan deliğinin etrafında hareket ettiğine inanılmaktadır. En yakın fotonlar içine düşer ve onları kara deliklerden ayıracak bir gölgenin arkasında kalır.

Hindistan'da Mumbai'deki Tata Temel Araştırma Enstitüsü'nden fizikçi olan Rajibul Shaikh'a göre, bir tür döner kurt deliği bir kara delikten daha büyük ve çarpık bir gölge üretecektir.

Shaikh, çalışmasında, bir kara delikten onu tanımlayan ve ayıran bir foton gölgesinin oluşması için deliğin boğazının kritik rolüne odaklanan belirli bir döner solucan deliği sınıfının öngördüğü teorik gölgeleri inceledi.

Shaikh ayrıca gölgenin solucan deliğinin dönüşüne olan bağımlılığını da analiz etmiş ve aynı zamanda Kerr'ın dönen bir kara deliği tarafından yansıtılan gölge ile karşılaştırmış ve önemli farklılıklar tespit etmiştir. Tamamen teorik bir çalışma.

Bunun dışında, şu an için solucan delikleri matematiksel soyutlamalar olarak kalır, ancak çok kısa bir zaman sonra onları görebilmek mümkündür. Diğer uçta olan şey ise, şu an için varsayım konusu olmaya devam etmektedir.