Epik luar angkasa Interstellar (film fiksi ilmiah yang dirilis pada Oktober 2014) menceritakan kisah astronot yang, dalam mencari opsi untuk menyelamatkan umat manusia, menemukan "jalan kehidupan" yang diwakili oleh terowongan misterius.
Bagian ini dengan cara yang tak dapat dijelaskan muncul di dekat Saturnus dan dalam ruang-waktu membawa seseorang ke galaksi yang jauh, sehingga memberikan kesempatan untuk menemukan planet yang dihuni oleh makhluk hidup. Planet yang bisa menjadi Rumah kedua bagi manusia.
Hipotesis tentang keberadaan terowongan sinematik, yang oleh para ilmuwan disebut "lubang cacing" atau "lubang cacing", didahului oleh teori fisika nyata, yang diajukan oleh salah satu astrofisikawan pertama dan mantan profesor di Institut Teknologi California Kip Thorne.
Kip Thorne juga membantu astronom, astrofisikawan, pemopuler sains dan salah satu dari mereka yang memprakarsai proyek untuk mencari kecerdasan luar angkasa - Carl Sagan - untuk membuat model lubang cacing untuk novel Contact. Daya persuasif dari visual dalam film bagi para ilmuwan luar angkasa begitu jelas sehingga para astrofisikawan mengakui bahwa itu mungkin penggambaran wormhole dan black hole paling akurat di sinema dunia.
Hanya ada satu detail "kecil" dalam film ini yang menghantui penonton yang penuh perhatian: terbang di ruang angkasa ekspres seperti ini, tentu saja, bagus, tetapi apakah para pilot akan mampu memelihara pohon ek selama pergerakan antarbintang ini?
Pencipta blockbuster luar angkasa memilih untuk tidak menyebutkan bahwa teori asli lubang cacing milik ahli teori astrofisika terkemuka lainnya - itu dimulai oleh Albert Einstein, bersama dengan asistennya Nathan Rosen. Para ilmuwan ini mencoba memecahkan persamaan Einstein untuk relativitas umum sehingga hasilnya adalah model matematika seluruh alam semesta, bersama dengan gaya gravitasi dan partikel elementer yang membentuk materi. Dalam proses semua ini, dilakukan upaya untuk membayangkan ruang sebagai dua bidang geometris yang dihubungkan satu sama lain oleh "jembatan".
Secara paralel, tetapi terlepas dari Einstein, pekerjaan serupa dilakukan oleh fisikawan lain - Ludwig Flamm, yang pada tahun 1916, juga saat memecahkan persamaan Einstein, menemukan "jembatan" semacam itu.
Video promosi:
Ketiga "Mostostroevites" menderita kekecewaan umum, karena "teori tentang segala sesuatu yang ada" ternyata tidak dapat dijalankan: "jembatan" dalam teori tersebut tidak bekerja sama sekali dengan cara yang sama seperti partikel elementer nyata.
Namun demikian, pada tahun 1935, Einstein dan Rosen menerbitkan sebuah karya di mana mereka menetapkan teori terowongan mereka sendiri dalam kontinum ruang-waktu. Karya ini, seperti yang dikandung oleh penulis, jelas seharusnya mendorong generasi ilmuwan lain untuk merenungkan kemungkinan penerapan teori semacam itu.
Lubang cacing Wheeler
Pada suatu waktu, fisikawan dari Universitas Princeton John Wheeler memperkenalkan ke dalam sirkulasi kata sebutan "lubang cacing", yang digunakan selama bertahun-tahun untuk mempelajari konstruksi model "jembatan" menurut teori Einstein-Rosen. Wheeler memperhatikan: "jembatan" ini sangat mirip dengan gerakan yang digerogoti oleh cacing dalam buah. Bayangkan seekor semut yang merayap dari satu sisi buah pir ke sisi lainnya - ia mampu merangkak di atas seluruh permukaan yang melengkung, atau, dengan memperpendek jalurnya, menyeberangi buah melalui terowongan lubang cacing.
Dan jika kita membayangkan bahwa kontinum ruang-waktu tiga dimensi kita adalah kulit buah pir, yang seperti permukaan melengkung mencakup "massa" dengan dimensi yang jauh lebih besar? Mungkin "jembatan" Einstein-Rosen adalah terowongan yang memotong "massa" ini, yang memungkinkan pilot kapal luar angkasa untuk mengurangi jarak di ruang angkasa antara dua titik. Mungkin, dalam hal ini kita berbicara tentang solusi matematis nyata dari teori relativitas umum.
Menurut Wheeler, mulut "jembatan" Einstein-Rosen sangat mengingatkan pada apa yang disebut lubang hitam Schwarzschild - materi sederhana dengan bentuk bola dan kepadatan tinggi sehingga gaya gravitasinya tidak dapat diatasi bahkan oleh cahaya. Para astronom sangat yakin akan keberadaan "lubang hitam". Mereka percaya bahwa formasi ini lahir ketika bintang yang sangat masif "runtuh" atau punah.
Seberapa kuat hipotesis yang mengatakan bahwa "lubang hitam" sama dengan "lubang cacing" atau terowongan yang memungkinkan perjalanan ruang angkasa jarak jauh? Mungkin dari sudut pandang matematika, pernyataan ini benar. Tetapi hanya dalam teori: tidak akan ada yang selamat dalam ekspedisi semacam itu.
Model Schwarzschild merepresentasikan bagian tengah gelap dari "lubang hitam" sebagai titik tunggal atau bola stasioner netral pusat dengan kepadatan tak terhingga. Perhitungan Wheeler menunjukkan konsekuensi dari apa yang terjadi jika terjadi pembentukan "lubang cacing" ketika dua titik tunggal ("lubang hitam" Schwarzschild) di dua bagian jauh Alam Semesta bertemu dalam "massa" dan menciptakan terowongan di antara keduanya.
Peneliti menemukan: "lubang cacing" semacam itu memiliki sifat tidak stabil: terowongan pertama kali terbentuk, dan kemudian runtuh, setelah itu hanya dua titik tunggal ("lubang hitam") yang tersisa. Prosedur kemunculan dan penutupan terowongan sangat cepat sehingga bahkan seberkas cahaya pun tidak dapat menembusnya, apalagi seorang astronot mencoba menyelinap - itu akan ditelan oleh "lubang hitam". Bukan lelucon - kita berbicara tentang kematian instan, karena gaya gravitasi dari kekuatan gila akan mencabik-cabik seseorang.
"Lubang hitam" dan "bintik putih"
Thorne bersamaan dengan filmnya merilis buku "The Scientific Foundations of the Film" Interstellar "Dalam karyanya ini dia menegaskan:" Setiap tubuh - hidup atau mati - pada saat runtuhnya terowongan akan hancur dan tercabik-cabik!"
Untuk varian lain, varian alternatif - "lubang hitam" berputar Kerr - para peneliti "bintik putih" dalam perjalanan antarplanet telah menemukan solusi yang berbeda untuk teori relativitas umum. Singularitas di dalam "lubang hitam" Kerr memiliki bentuk yang berbeda, tidak bulat, tetapi berbentuk annular.
Model-model tertentu dapat memberi seseorang kesempatan untuk bertahan hidup dalam penerbangan antarbintang, tetapi hanya jika kapal melewati lubang ini secara eksklusif melalui pusat ring. Sesuatu seperti bola basket luar angkasa, hanya biaya memukul di sini bukanlah poin tambahan: keberadaan kapal luar angkasa bersama dengan krunya dipertaruhkan.
Kip Thorne, penulis The Scientific Basics of Interstellar, meragukan teori ini. Pada tahun 1987, ia menulis artikel tentang terbang melalui lubang cacing, di mana ia menunjukkan detail penting: leher terowongan Kerr memiliki bagian yang sangat tidak dapat diandalkan, yang disebut " cakrawala Cauchy ".
Seperti yang diperlihatkan kalkulasi terkait, segera setelah benda mencoba melewati titik ini, terowongan itu runtuh. Selain itu, dan di bawah kondisi stabilisasi "lubang cacing", itu, seperti yang dikatakan oleh teori kuantum, akan segera diisi dengan partikel cepat berenergi tinggi.
Oleh karena itu, saat Anda memasukkan diri Anda ke dalam "lubang hitam" Kerr, kulit panggang kering akan tetap ada.
Alasannya - "tindakan menakutkan dari kejauhan"?
Faktanya adalah bahwa fisikawan belum mengadaptasi hukum gravitasi klasik ke teori kuantum - cabang matematika ini terlalu sulit untuk dipahami, dan banyak ilmuwan belum memberikan definisi yang tepat.
Pada saat yang sama, ilmuwan Princeton Juan Malsadena dan rekannya di Stanford Leonard Susskind menyarankan bahwa lubang cacing jelas tidak lebih dari perwujudan material dari keterjeratan pada saat objek kuantum terhubung - terlepas dari apakah mereka terhubung. teman.
Albert Einstein memiliki namanya sendiri untuk keterjeratan semacam itu - "tindakan jarak jauh yang menyeramkan", fisikawan hebat itu tidak berpikir untuk setuju dengan sudut pandang yang diterima secara umum. Meskipun demikian, banyak eksperimen telah membuktikan adanya keterjeratan kuantum. Selain itu, ini sudah digunakan untuk tujuan komersial - melindungi transmisi data online, seperti transaksi perbankan.
Menurut Malsadena dan Susskind, dalam volume besar, belitan kuantum dapat memengaruhi perubahan geometri kontinum ruang-waktu dan berkontribusi pada munculnya "lubang cacing" dalam bentuk "lubang hitam" yang terjerat. Tetapi hipotesis dari para ilmuwan tersebut tidak memungkinkan terbentuknya terowongan antarbintang yang bisa dilalui.
Menurut Malsadena, terowongan-terowongan ini, di satu sisi, tidak memungkinkan untuk terbang lebih cepat dari kecepatan cahaya, dan di sisi lain, mereka dapat membantu para astronot tetap bertemu di sana, di dalam, dengan seseorang yang "berbeda". Namun, pertemuan semacam itu tidak menyenangkan, karena pertemuan itu akan diikuti oleh kematian yang tak terhindarkan akibat benturan gravitasi di tengah "lubang hitam".
Singkatnya, "lubang hitam" adalah hambatan nyata bagi eksplorasi ruang angkasa manusia. Dalam hal ini, apakah lubang cacing itu? Menurut ilmuwan di Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics Avi Loeb, orang memiliki banyak pilihan pada skor ini: karena tidak ada teori yang menggabungkan relativitas umum dengan mekanika kuantum, kami tidak mengetahui seluruh rangkaian kemungkinan struktur ruang-waktu di mana lubang cacing dapat muncul. ".
Mereka runtuh
Tapi di sini juga, tidak semuanya sesederhana itu. Kip Thorne yang sama pada tahun 1987 menetapkan fitur untuk setiap "lubang cacing" yang sesuai dengan teori relativitas umum untuk runtuh jika tidak berusaha untuk tetap terbuka karena apa yang disebut materi eksotis, yang memiliki energi negatif atau antigravitasi. Thorne meyakinkan: keberadaan exomatter dapat ditetapkan secara eksperimental.
Eksperimen akan menunjukkan bahwa fluktuasi kuantum dalam ruang hampa jelas mampu menciptakan tekanan negatif antara dua cermin yang ditempatkan sangat dekat.
Pada gilirannya, menurut Avi Loeb, jika Anda mengamati apa yang disebut energi gelap, maka studi ini akan memberikan lebih banyak alasan untuk mempercayai keberadaan materi eksotik.
Seorang ilmuwan di Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics mengatakan bahwa "… kita melihat bagaimana galaksi-galaksi dalam perjalanan sejarah kosmik baru-baru ini bergerak menjauh dari kita dengan kecepatan yang meningkat seiring waktu, seolah-olah dipengaruhi oleh antigravitasi - perluasan alam semesta yang begitu cepat dapat dijelaskan jika Semesta diisi dengan zat dengan tekanan negatif, tepatnya bahan yang dibutuhkan untuk munculnya lubang cacing … ".
Pada saat yang sama, baik Loeb dan Thorne percaya bahwa meskipun "lubang cacing" dapat muncul secara alami, ia akan membutuhkan banyak materi eksotik. Hanya peradaban yang sangat maju yang akan mampu mengumpulkan cadangan energi semacam itu dan selanjutnya menstabilkan terowongan semacam itu.
Dalam pandangan tentang teori ini, juga "tidak ada kesepakatan di antara para kamerad". Misalnya, inilah pendapat rekan mereka Malsaden tentang temuan Loeb dan Thorne:
“… Saya percaya bahwa gagasan tentang lubang cacing yang dapat dilewati secara stabil tidak cukup dapat dipahami dan, tampaknya, tidak sesuai dengan hukum fisika yang diketahui…” Sabina Hossenfelder dari Institut Skandinavia untuk Fisika Teoretis di Swedia dan sepenuhnya mematahkan kesimpulan Leb-Thorn menjadi berkeping-keping: “… Kami memiliki sama sekali tidak ada bukti keberadaan materi eksotis. Selain itu, ada kepercayaan yang tersebar luas bahwa ia tidak mungkin ada, karena jika ada, kekosongan akan menjadi tidak stabil …"
Bahkan dalam kasus keberadaan materi eksotis seperti itu, Hossen-felder mengembangkan pemikirannya, bergerak di dalamnya akan sangat tidak menyenangkan: setiap kali sensasi akan berbanding lurus dengan derajat kelengkungan struktur ruang-waktu di sekitar terowongan dan pada kepadatan energi di dalamnya. Sabine Hossenfelder menyimpulkan:
"… Ini sangat mirip dengan" lubang hitam ": gaya pasang surut terlalu besar - dan seseorang akan tercabik-cabik …"
Ironisnya, terlepas dari kontribusinya pada Interstellar, Thorne tidak benar-benar percaya bahwa terowongan yang dapat dilalui seperti itu bisa muncul. Dan dalam kemungkinan melewatinya (tanpa membahayakan!) - astronot - dan bahkan lebih. Dia sendiri mengakui ini dalam bukunya:
"… Jika mereka [terowongan] bisa ada, maka saya sangat meragukan mereka bisa muncul secara alami di Astrofisika Alam Semesta …"
… Kalau begitu percayalah pada film sci-fi!
Oleg Timokhin
