Białe dziury otwierają możliwość podróży w czasie

2024 Autor: Seth Attwood | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2023-12-16 16:14

Możliwość istnienia białych dziur została po raz pierwszy zaproponowana przez astrofizyka teoretycznego Igora Nowikowa w 1964 roku.

Biała dziura to hipotetyczny region w czasoprzestrzeni, który jest przewidziany jako część rozwiązania równań pola Einsteina.

Ale zacznijmy od czarnych dziur, ponieważ łatwiej je wyjaśnić. Czarne dziury powstają, gdy uderza w siebie środek dużej umierającej gwiazdy. Całą masę wyciska się w nieskończenie małą objętość. Ich przyciąganie grawitacyjne staje się tak duże, że nawet światło nie może przed nim uciec.

Białe dziury są dokładnym przeciwieństwem czarnych dziur: chociaż nic nie może uciec z horyzontu zdarzeń czarnej dziury, nic nie może wejść w horyzont zdarzeń białej dziury. Mówiąc najprościej, biała dziura wypluwa wszystko i nic nie wchodzi.

Pojęcie białej dziury jest niezwykle złożone. Dlatego staraliśmy się to wyjaśnić w małych sekcjach. Pod koniec tego artykułu dowiesz się znacznie więcej o tym intrygującym zjawisku.

Czy istnieją białe dziury?

Biała dziura jest tylko teoretyczną koncepcją matematyczną i nie została zaobserwowana we wszechświecie. Większość dyskusji na temat białych dziur obraca się wokół słów hipotetyczny, niewykonalny i nierealny.

Stanowią potencjalne rozwiązanie dla praw ogólnej teorii względności, które sugerują, że jeśli istnieją wieczne czarne dziury, to białe dziury muszą również istnieć we wszechświecie.

Oczekuje się, że będą miały takie właściwości, jak masa, ładunek, moment pędu, ale wszystko, co zbliża się do białej dziury (nawet z prędkością światła), nigdy jej nie osiągnie. Teoretycznie w naszym wszechświecie nie ma wystarczająco dużo energii, aby wciągnąć cię do środka.

Naruszają drugą zasadę termodynamiki

Jednym z głównych powodów, dla których białe dziury uważa się za nierealne, jest to, że zmniejszają entropię, co jest sprzeczne z prawem termodynamiki.

Druga zasada termodynamiki mówi, że całkowita entropia wszechświata stale rośnie, więc zmiana entropii jest zawsze dodatnia. To dlatego białe dziury nie pasują do naszego obecnego modelu wszechświata.

Dowody na białe dziury

Podczas gdy dowody i informacje dotyczące białych dziur pozostają niepewne, rozbłysk gamma, nazwany GRB 060614, odkryty przez Swift Observatory Neila Gerela w 2006 roku, jest uważany za pierwsze zarejestrowane zdarzenie dotyczące białej dziury.

W przeciwieństwie do typowych GRB, które trwają tylko kilka sekund, hybrydowy wybuch GRB 060614 trwał aż 102 sekundy, ale nie był powiązany z supernową. Zakwestionowało to wcześniejszy konsensus naukowy dotyczący czarnych dziur i innych typów ciał niebieskich, które mogą emitować rozbłyski gamma.

Białe dziury mogą tworzyć ciemną materię

W 2018 roku naukowcy zasugerowali, że białe dziury o mikroskopijnych średnicach mogą tworzyć ciemną materię. Takie małe białe dziury nie będą emitować żadnego promieniowania, a ponieważ są krótsze niż długość fali światła, będą niewidoczne.

Ciemna materia stanowi około 27% naszego Wszechświata, a jej lokalna gęstość wynosi około 1% masy Słońca na parsek sześcienny. Aby wyjaśnić tę gęstość z białymi dziurami, zespół oszacował, że jedna mikroskopijna biała dziura (około jednej milionowej grama i znacznie mniejsza niż proton) jest wymagana na 10 000 kilometrów sześciennych.

Białe dziury mogą nawet poprzedzać Wielki Wybuch

Kolejną intrygującą teorią wysuniętą przez naukowców jest to, że białe dziury mogą wyjaśniać Wielki Wybuch, ponieważ jest to kolejny przypadek, w którym spontanicznie pojawiły się ogromne ilości materii i energii.

W rzeczywistości twierdzono, że Wielki Wybuch był wynikiem eksplozji białej dziury, która rzekomo wypluła całą materię i informacje pochłonięte przez czarną dziurę.

Oczywiście nie wiemy, czy teoria jest poprawna, czy nie, ale znowu zabawne jest myślenie, że życie powstało z białej dziury.

Biała dziura i czarna dziura połączone tunelem czasoprzestrzennym

Jednym z głównych powodów badania istnienia białych dziur jest to, że mogą rozwiązać zagadkę: co dzieje się w centrum czarnej dziury. Co dzieje się ze wszystkimi wsysanymi informacjami?

Kilka teorii sugeruje, że na drugim końcu czarnej dziury znajduje się biała dziura. Cała materia i informacje wchłonięte przez czarną dziurę są wyrzucane przez białą dziurę do innego wszechświata.

„Wejście” czarnej dziury i „wyjście” białej dziury może wiązać się z dwoma zupełnie różnymi wszechświatami. A to, co umożliwia takie połączenie, nazywa się tunelem czasoprzestrzennym: można o nim myśleć jako o tunelu z dwoma końcami, z których każdy znajduje się w innym miejscu w czasoprzestrzeni.

W ogólnej teorii względności istnieją rzeczywiste równania składające się z tuneli czasoprzestrzennych, jednak nie zostały one jeszcze zaobserwowane we wszechświecie. Tunel czasoprzestrzenny może łączyć krótkie odległości (kilka metrów), bardzo duże odległości (miliony lat świetlnych) lub różne wszechświaty.

W 1935 naukowcy odkryli tunel czasoprzestrzenny typu 1, zwany tunelem czasoprzestrzennym Schwarzschilda, wykorzystując ogólną teorię względności Einsteina. Cała metryka Schwarzschilda składa się z białej dziury, czarnej dziury i dwóch oddzielnych światów połączonych na swoich horyzontach zdarzeń przez tunel czasoprzestrzenny.

Rozwiązanie Schwarzschilda ma dwa równania rzeczywiste - pierwiastek kwadratowy dodatni i ujemny. Ten ostatni wyjaśnia, że czarna dziura cofa się w czasie, która jest również białą dziurą.

Białe dziury otwierają możliwości podróży w czasie

Pod pewnymi warunkami tunel czasoprzestrzenny może łączyć dwa punkty w czasie zamiast dwóch punktów w przestrzeni. W ten sposób obiekt połknięty przez czarną dziurę może przejść przez tunel czasoprzestrzenny i wybuchnąć jako biała dziura w innym regionie czasu [lub przestrzeni].

Koncepcja ma jednak wiele wad. Na przykład obiekt wpadający do czarnej dziury nie będzie w stanie wytrzymać jej ogromnego przyciągania grawitacyjnego. A ponieważ tunel jest niewiarygodnie niestabilny, natychmiast zapadnie się sam.

Jednak niektórzy fizycy wykazali, że tunel czasoprzestrzenny (jeśli istnieje) może umożliwiać podróżowanie zarówno w przestrzeni, jak iw czasie. Profesor Kip Thorne z California Institute of Technology, który jest również laureatem Nagrody Nobla, zasugerował, że te trzy zjawiska (czarne dziury, tunele czasoprzestrzenne i białe dziury) mogą pozwolić ludziom podróżować tam iz powrotem w czasie (tysiące lat).

Szczerze mówiąc, istnieją setki teorii dotyczących białych dziur, ale naukowcy nie znaleźli przekonujących dowodów na poparcie ich istnienia. Może jest nawet dla nich miejsce w naszym rozległym tajemniczym wszechświecie.