A féregjárat vagy féreglyuk egy vékony, csőre emlékeztető képződmény, amely az Univerzum(ok) két, egymástól távol eső, görbületmentes területét köti össze. A féreglyukakról szóló elméletek annak nyomán láttak napvilágot, hogy egyes tudósok végiggondolták, mi van akkor, ha a világegyetem kialakulása óta a tér pontjai kaotikusan összekötött állapotban vannak egymással.
A KÉTIRÁNYÚ FÉREGLYUKAK FELFEDEZÉSE
Albert Einstein és Nathan Rosen már 1935-ben sikeresen bebizonyították, hogy megvan az egyirányú féreglyukaknak, azaz a téridő hídjainak a lehetősége. A jelenséget róluk nevezték el Einstein-Rosen‑hídnak. Eme hidaknak a kialakulása a fekete lyukakhoz kapcsolódik. A fekete lyuk szingularitása ugyanis úgy viselkedik, mint egy féreglyuk egyik oldala, továbbá instabil és gyorsan pontszerű szingularitássá válik.
Az 1960-as években John Archibald Wheeler és Robert Fuller számításai azt a feltevést igazolták, hogy a féreglyuk olyan gyorsan omlik össze, hogy azon még a fénysugár sem hatolhatna át. Később a kétirányú féreglyukak elméleti alapjait Kip Thorne és diákjai dolgozták ki 1985-ben.
A teória szerint a téridő állapota a Nagy Bumm utáni 10−43 másodperccel (Planck-idő: amikor a négy alapvető kölcsönhatás még nem különült el egymástól) egyfajta kavargó, felfújódásban lévő habra hasonlított, amelyben a buborékokat kvantummechanikai bizonytalanságok uralták. Akkor az univerzum négydimenziós gömbhöz hasonlított, s a születő féreglyukak a gömbfelszín különböző pontjait kötötték össze egymással kitüremkedések formájában. Vagyis a világegyetem a tér buborékjaiból állt, amely buborékok felszínét önmagukkal és más buborékokkal féreglyukak kötötték össze.
BIZARR LYUKAK A TÉRBEN
Az Einstein-féle általános relativitáselméletnek van egy olyan következménye, miszerint léteznek olyan „alagutak” a téridőben, amelyek kapcsolatot teremtenek két különálló világ vagy a mi világunk két távoli pontja között. Ezeket hívjuk féregjáratoknak.
A sci-fi rajongók legfőbb kérdése persze, hogy létezik-e olyan stabil és elég nagyméretű féregjárat, amelyen keresztül akár intergalaktikus utazást tehetnénk? A válasz: elméletileg igen.
A féreglyukakat azért nem kedvelik egyes fizikusok, mert lehetővé teszik az időutazást, amely számos további ellentmondást vet fel. Mások viszont úgy vélik, hogy léteznek „kvantumféreglyukak”, amelyek kvantumszinten keletkezhetnek rövid időre. Hihetetlen, de Szergej V. Krasnyikov, orosz elméleti fizikus szerint vannak makroszkopikus méretű, stabil, s talán éppen ezért átjárható féreglyukak.
Az Einstein-féle általános relativitáselmélet szerint a téridő nem az anyagtól függetlenül létező valami, hanem szerkezetét a benne lévő anyag határozza meg. Az elmélet nem veszi figyelembe (nem engedi meg) a tömegek között ható gravitációs erőt, hanem a testek mozgását a tömegek által meggörbített téridőben történő szabad mozgásokkal írja le. Illusztris hasonlattal élve: a téridő egy kifeszített gumilepedő, amit a testek behorpasztanak, ennél fogva a testek guruló golyókként viselkednek a gravitációs gödrökkel teli téridőben.
Az általános relativitáselméletben a tömegek téridőt meggörbítő hatását az Einstein-féle téregyenletek adják meg. Ezeket 1916-ban Einstein hozta nyilvánosságra. Majd Karl Schwarzschild csillagász felfedezte a téregyenletek első, matematikailag pontos megoldását egy gömbszimmetrikus, nem forgó test esetében. Később Einstein és Nathan Rosen alaposan szemügyre vette a Schwarzschild-megoldást, és ekkor jött a meglepetés!
Amikor egy csillag már az összes nukleáris tüzelőanyagát elfogyasztotta, gravitációs összeomlásba kezd. A csillag körüli téridő egyre jobban meggörbül. Ha kellően nagy csillaggal történik mindez, akkor ez az összezsugorodó folyamat addig folytatódik, míg az átmérője el nem éri a nullát. A térgörbület a végtelenre nő – ez a szingularitás a feketelyuk jelensége. Nevét onnan kapta, hogy elnyeli a beléje áramló anyagot. Még a fényt is. Ámde a szingularitáson túl a tér görbülete ismét csökkenni kezd és egy cső alakul ki. Ezen a nyíláson keresztül azonban az anyag csak kifelé tud áramolni, ezért ezt fehér lyuknak nevezték el. Voltaképpen ez az Einstein-Rosen-híd, amelyre a fizikusok felfigyeltek.
Na, már most, ha át szeretnénk haladni a féreglyukon, akkor a fényt meghaladó sebességre kellene gyorsulnunk ahhoz, hogy a téridő végtelen görbületű és anyagsűrűségű tartományán sikeresen átjussunk. Ez pedig elég bizarr feltétel, valljuk be!
Mindenesetre a röntgenműholdaknak egyelőre még nem sikerült fehér lyukakat találniuk. Talán a gamma-kitörések hátterében éppen a fehér lyukak állnak.
A Schwarzschild-megoldás a téridő geometriáját kimondottan nem forgó tömeg körül írja le, de a valóságos csillagok forognak, s nem éppen gömbszimmetrikusak. Roy P. Kerr 1963-ban megoldotta a téregyenleteket a tömegek forgására nézve is. Ezt mutatja be a Penrose-diagram, amelyen megfigyelhetjük a forgó fekete lyuk eseményhorizontján belülre kerülő űrhajós sorsát.
Kip Thorne 1985-ben megkerülte a szingularitást, így az utazó túlélheti a kalandot. A Thorne-féle átjárható féreglyuk bejáratainak stabil nyitva tartásához a belsejében negatív energiasűrűségű anyagnak kell lennie. Ez a fényt ellenkező irányba görbítené. Efféle egzotikus anyagot azonban egyelőre még nem ismernek a fizikusaink.
NEGATÍV ENERGIA
A pozitív energia mindig pozitív térgörbületet hoz létre (gravitáció), ellenben a féreglyuk létrehozásához negatív energia szükséges. A negatív térgörbület a háromdimenziós nyeregfelülethez hasonlítható. Igen ám, de negatív energiasűrűségnek elképesztően nagynak kellene lennie, ami megfelel egy neutroncsillag magjában lévő nyomásnak. S akkor még nem beszéltünk a tömeg és a stabilitás problematikájáról.
Krasnyikov szerint a féreglyuk fenntartásához és felpumpáláshoz szükséges negatív energiát a féreglyuk körül kialakuló, negatív görbületű téridő-szerkezet vákuumfluktuációi is termelhetik, így a valóságban ténylegesen létrejöhet az átjárható és stabil féreglyuk az orosz kutató szerint.
Gondoljuk végig ezt az elméletet! A kvantummechanika határozatlansági relációja kimondja, hogy minden energia ingadozik. Ez a negatív energiára is vonatkozik. A Casimir-effektus során az atom belsejében létrejövő virtuális, ellentétes töltésű részecskepárok a vákuumból nyerik az energiájukat. Megszületésük pillanatában annihiláció révén megsemmisülnek. Tehát energia szabadul fel. Ha képesek volnánk eme vákuumfluktuációk idejét kicsit meghosszabbítani, akkor a vákuum energiasűrűségét a nullenergia-szint alá juttathatnánk, s máris negatív energiasűrűségű mezőhöz jutnánk. De hátra van még a gyakorlat, amely mindig szolgálhat előre nem látható meglepetésekkel.
Száraz György
Boldog napot!
The post A féreglyukak fizikája appeared first on Boldognapot.hu.
Forrás:boldognapot.hu
Tovább a cikkre »
