Почему червоточина выглядела бы как шар, а не туннель? Разбираем портал в другую вселенную с точки зрения физики

Научная фантастика подарила нам один из самых завораживающих образов: космический корабль, ныряющий в переливающийся вихрь — портал в другую галактику. Этот «туннель» сквозь ткань пространства-времени, известный как червоточина, стал символом мгновенных межзвёздных путешествий. Но что, если мы скажем вам, что этот образ, скорее всего, не имеет ничего общего с реальностью?

Если бы червоточины существовали, они выглядели бы не как дыры или туннели, а как… сферы. Спокойные, возможно, искажающие свет шары, парящие в космосе. Это утверждение, основанное на расчётах общей теории относительности, переворачивает наши привычные представления. Давайте разберёмся, почему главный «транспортный узел» Вселенной так сильно отличается от того, что мы видим в кино, и почему путешествие через него остаётся, увы, сюжетом для трагической пьесы.

От листа бумаги к трёхмерному шару

Чтобы понять, откуда берётся форма сферы, нужно начать с основ. Что такое червоточина с точки зрения физики? Это гипотетический «мост Эйнштейна-Розена» — короткий путь, соединяющий две очень далёкие точки пространства-времени.

Классическая аналогия, которую любят физики, — это лист бумаги. Представьте, что наша Вселенная двумерна, как этот лист. Чтобы добраться от одной точки на листе до другой, нужно проделать долгий путь по его поверхности. Но если согнуть лист так, чтобы точки соприкоснулись, и проткнуть их карандашом, мы создадим мгновенный переход. Этот прокол и есть аналог червоточины.

В чём же подвох? Мы живём не на плоском листе, а в трёхмерном пространстве. И «отверстие» этого гипотетического туннеля в нашем мире будет иметь не два, а три измерения. Двумерный круг на бумаге в трёхмерном пространстве становится сферой. Поэтому, подлетая к червоточине, вы увидели бы не зияющую дыру, а объект, похожий на шар. Говоря языком физики, путешествие через неё было бы похоже на то, как вас засасывает в один шар, а затем выбрасывает из другого.

Более того, такая сфера могла бы обладать удивительными оптическими свойствами. Свет от звёзд, находящихся «на той стороне», проходил бы через червоточину, и вы, возможно, смогли бы увидеть в этом шаре искажённое изображение далёкой галактики, словно заглядывая в космический хрустальный шар.

Проблема стабильности: экзотическое «топливо» для звёздных врат

Звучит интригующе. Но прежде чем паковать чемоданы для межгалактического путешествия, стоит узнать о главной проблеме, которая переводит червоточины в разряд «умозрительной физики». Они нестабильны.

Согласно расчётам, любая червоточина, созданная из обычной материи, коллапсирует (схлопнется) быстрее, чем сквозь неё успеет пролететь даже фотон света. Чтобы держать этот «туннель» открытым, требуется нечто совершенно невероятное — экзотическая материя.

Это не просто редкий или неизвестный нам химический элемент. Это гипотетическая субстанция с отрицательной плотностью энергии. Позвольте объяснить. Вся известная нам материя имеет положительную массу и создаёт гравитационное притяжение. Экзотическая материя, напротив, должна обладать «антигравитацией» — отталкивающей силой, которая и будет распирать стенки червоточины изнутри, не давая ей схлопнуться.

На сегодняшний день нет ни одного доказательства существования такой материи. Иными словами, если бы можно было создать такое состояние материи, червоточина стала бы возможной. Однако большинство физиков сходятся во мнении: сама идея существования подобной материи выглядит крайне сомнительно. Даже если бы мы её нашли, отправка через портал корабля или человека — сгустка обычной, положительной энергии — могла бы нарушить хрупкий баланс и спровоцировать коллапс.

Трагедия космического масштаба

Давайте на мгновение представим, что стабильная червоточина всё-таки существует. Возможно, она соединяет две чёрные дыры в разных вселенных. Эта идея породила прекрасную и печальную метафору, которую в научном сообществе иногда называют «космической версией Ромео и Джульетты».

Представьте влюблённых, живущих в разных вселенных. Единственный шанс для них встретиться — прыгнуть в чёрные дыры, которые, по счастливому совпадению, соединены мостом Эйнштейна-Розена. Они устремляются навстречу друг другу через этот космический коридор. Но финал предрешён и трагичен.

Чёрные дыры, служащие входами, обладают чудовищной гравитацией. Приближаясь к сингулярности — точке бесконечной плотности в центре, — любой объект будет растянут и разорван на атомы. Этот процесс физики с мрачной иронией называют «спагеттификацией». Таким образом, даже если мост существует, его входы — смертельная ловушка. Обречённая история любви, разыгранная в масштабах космоса.

Зачем физикам нужны невозможные объекты?

Если червоточины настолько гипотетичны и полны парадоксов, почему учёные продолжают их изучать? Дело в том, что такие «экзотические сценарии» — это идеальный полигон для проверки пределов наших знаний.

Червоточины находятся на стыке двух величайших теорий XX века: общей теории относительности, описывающей гравитацию и космос в больших масштабах, и квантовой механики, управляющей миром субатомных частиц. Эти две теории прекрасно работают в своих областях, но до сих пор не могут быть объединены в единую «теорию всего».

Изучая такие экстремальные объекты, как червоточины или чёрные дыры, физики пытаются найти точки, где эти теории вступают в противоречие. Это помогает им нащупать путь к более глубокому пониманию реальности. Как говорят сами исследователи, они изучают эти сценарии не потому, что надеются найти червоточину за углом, а потому, что это помогает им «увидеть, как складываются воедино все части головоломки».

Таким образом, червоточина — это не столько реальный объект для путешествий, сколько интеллектуальный инструмент, символ безграничных и странных возможностей, которые допускает наша Вселенная. И хотя мы вряд ли когда-нибудь шагнём в зеркальный шар, парящий среди звёзд, размышления о нём уже сегодня расширяют горизонты нашего познания.