Млечный Путь № 4 2021 - Далия Мейеровна Трускиновская

ли однажды наука теорию всего, что нельзя улучшить. Будет ли эта теория, наконец, верной? К сожалению, логика так не работает. Единственный способ узнать, что научная теория верна, - это определить ее самостоятельно. В этом случае это было бы тавтологически (автоматически) верно. Вы должны быть Богом. Пока мы являемся частью Вселенной и не создаем ее сами, нам придется жить с неопределенностью, заключающейся в том, что мы никогда не узнаем, что есть правда, а только то, что ложно, и верим мы не в истину, а в лучшие теории, которые мы доказали. Поступать иначе было бы нелогично.

***

Гленн Рцесс

Можно ли путешествовать во времени?

Те, кто видят статьи с такими названиями, любят большие вопросы: откуда мы все пришли, куда идем, и что такое жизнь, Вселенная и все остальное? Поэтому, когда уважаемый астрофизик заявляет, что да, мы можем вернуться в прошлое, мы говорим: "Подождите, что?"

Вы слышали о горизонте событий черных дыр? В той точке, где гравитация настолько сильна, что даже свет не может ускользнуть? Получается, что в то время как статические черные дыры имеют один горизонт событий, вращающиеся черные дыры имеют два горизонта событий. Во вращающейся черной дыре точка, где скорость вращения равна скорости света, не совпадает с точкой, в которой скорость убегания равна скорости света... Внутри эргосферы ничто не может избежать увлечения при совместном вращении, но, до тех пор, пока он остается за пределами внешнего горизонта событий, теоретически может избежать втягивания в сингулярность.

Однако профессор Маллет говорит, что до тех пор, пока человек входит во внешний горизонт событий под прямым углом, с достаточной скоростью и не пересекает границу внутреннего горизонта событий, он все еще может покинуть внешний горизонт событий и перейти в открытое пространство. Маллет указывает, что между внутренним и внешним горизонтами событий происходит нечто, называемое "перетаскиванием кадра". Согласно общей теории относительности Эйнштейна, чем сильнее гравитационный колодец, тем медленнее течет время. Гравитационный колодец черной дыры не только замедляет течение времени, но и увлекает за собой пространство-время - ткань самой реальности. Это эффект Ленса-Тирринга, более известный как "перетаскивание кадра".

Наблюдатель попадает в часть пространства-времени, которая находится в некоторой точке прошлого. Как далеко в прошлом? По словам профессора Маллета, невозможно предсказать пункт назначения. Фактически, можно даже попасть в часть пространства-времени с момента образования черной дыры, возможно, миллиарды лет назад. И, конечно, есть небольшая проблема - сделать это с достаточно высокой скоростью, чтобы покинуть внешний горизонт событий.

Единственный вопрос, который я могу придумать: если космический корабль входит под внешний горизонт событий из настоящего и попадает в "рамку" пространства-времени в прошлом, то, когда этот космический корабль покидает рамку, останется ли он в той же точке времени, или воссоединится с рамкой пространства-времени, из которой произошел?

Вход из настоящего в пространственно-временной фрейм из прошлого - это своего рода обман, уловка, момент, когда стрела времени обходится, как будто ее никогда не существовало. Но когда кто-то покидает эту пространственно-временную рамку из прошлого и выходит за пределы внешнего горизонта событий, он, безусловно, подвержен стреле времени. Более того, логически говоря, если космический корабль способен двигаться достаточно быстро, чтобы войти за внешний горизонт событий в настоящем, а затем выйти в какой-то момент в прошлом, вполне вероятно, что такой космический корабль может путешествовать достаточно близко к скорости света, чтобы использовать замедление времени и вернуться в собственное настоящее. Все, что нам нужно, - это космический корабль, который может годами путешествовать со скоростью, близкой к скорости света (и выдерживать гравитационные нагрузки, вызванные неудобной близостью к сингулярности). Тогда мы действительно можем увидеть, реален "парадокс дедушки" или нет.

***

Пол Саттер

Состоит ли темная материя из "шаров Ферми"?

Темная материя - загадочное вещество, которое проявляет свое притяжение, но не взаимодействует со светом. Оно может состоять из крошечных черных дыр, пронизывающих Вселенную. Согласно новой теории, эти черные дыры могли быть сформированы из "шаров Ферми" или квантовых "мешков" субатомных частиц, известных как фермионы, которые смешивались в плотных "карманах" во время зарождения Вселенной.

Теория могла объяснить, почему темное вещество стало доминировать во Вселенной.

"Мы обнаруживаем, что в некоторых случаях "шары Ферми" настолько плотны, что фермионы находятся слишком близко друг к другу, вызывая коллапс такого шара в черную дыру, - сказал Ке-Пан Се, исследователь Центра теоретической физики в Сеульском национальном университете в Южной Корее.

Се и его сотрудник Киёхару Кавана разработали новый сценарий, объясняющий, как темное вещество стало доминировать во Вселенной: в разгар невероятной трансформации, когда возраст космоса был меньше секунды, появился новый вид частиц, которые попали в ловушку, схлопнувшись до такой маленькой точки, что превратились в черные дыры. Затем эти черные дыры заполнили Вселенную, обеспечивая массу, необходимую для объяснения темного вещества.

Причина возникновения первобытных черных дыр

Астрономы и физики не могут объяснить темное вещество, загадочную субстанцию, которая составляет более 80% массы любой большой структуры, от галактик до космической паутины во Вселенной. Интригующая возможность заключается в том, что темное вещество возникло из черных дыр. В конце концов, черные дыры, как и темное вещество, не излучают света.

"Как своего рода несветящийся и компактный объект, черные дыры являются естественным объяснением темной материи", - сказал Се.

Но астрономам давно известно, что обычные черные дыры звездной массы не могут объяснить темное вещество во Вселенной. За всю историю Вселенной образовалось недостаточно звезд, чтобы сформировать достаточно черных дыр и объяснить темное вещество. Но в самые ранние моменты во Вселенной была довольно ошеломляющая физика. Возможно, то, что происходило тогда, породило триллионы маломассивных черных дыр. Эти черные дыры могут существовать и по сей день, потенциально решая загадку темного вещества.

Но теория должна создать достаточно черных дыр.

Пенистая Вселенная

Се и Кавана добавили несколько ингредиентов в свою модель. Они начали с очень молодой, очень горячей и очень плотной Вселенной. Эти экстремальные условия допускают некоторые физические процессы, которые не происходят в нормальных условиях современной Вселенной. Первый ингредиент - это нечто, называемое скалярным полем, которое представляет собой квантово-механическую сущность, охватывающую все пространство. (Хорошо известное поле Хиггса, которое придает материи ее массу, является примером одного из них.) Когда Вселенная расширялась и охлаждалась, это скалярное поле претерпевало фазовый переход, переходя из одного квантово-механического состояния в другое.

Этот фазовый переход не произошел сразу во всей Вселенной. Было несколько точек, где переход начался, а затем распространился - так же, как несколько пузырьков в кастрюле с