Червоточины. Кротовые норы (червоточины)
 Скачать 2.84 Mb.
|
|
Всероссийский конкурс исследовательских работ учащихся «ШАГИ В НАУКУ» Направление: астрономия Тема: «Кротовые норы (червоточины)» Мухина Юлия МАОУ СОШ №1, Свердловская область, Кировградского городского округа 10 класс Научный руководитель: Сафронова Ю. О. г. Обнинск 2019-2020 учебный год Введение……………………………………………………….......... 3 Червоточины………….……………………………...................... 4 Причины образования червоточин и противоречивость их возникновения…………………………………………..……….. 6 Червоточина на примере модели……………………………….. 9 Заключение………………………………………………………. … 11 ВВЕДЕНИЕ В научной фантастике червоточины часто используют для путешествий на большие расстояния в космосе. Возможны ли эти магические мосты в реальности? Но ведь даже самые близкие звезды находятся непостижимо далеко, и потребуется огромное количество энергии и времени, чтобы осуществить путешествие. Реальность говорит, что нам нужен корабль, который каким-то образом сможет продержаться сотни или тысячи лет, за которые будут рождаться поколения и поколения астронавтов, проживать свои жизни и умирать по дороге к другой звезде. Актуальность: Червоточины – являются мечтами многих людей. С помощью червоточины люди смогли бы путешествовать в космосе, преодолевая большие расстояния за короткое время. Цель: Изучить червоточины (кротовые ямы) и понять возможно ли их существование во Вселенной. Задачи: 1.Понять, что такое червоточины (кротовые ямы). 2.Выяснить, где и как они могут образоваться. 3. Объяснить причины их возникновения и найти противоречия их существованию. Предмет исследования: Червоточины. Объект исследования: Причины возникновения червоточин. Гипотеза: Ученые выдвинули идею о существовании червоточин, но окончательного доказательства еще не нашли. Червоточины Червоточины. Межгалактические возможности путь срезать. Туннель через пространство - время, позволяющий отважным путешественникам скакать между звёздными системами, даже не приближаясь к скорости света. Мост Эйнштейна — Розена — непроходимая кротовая нора. Назван в честь Альберта Эйнштейна и Натана Розена, предложивших эту идею. Альберт Эйнштейн и Натан Розен поняли, что чёрные дыры можно "Растягивать". В том случае, если пуститься в решение фантастически сложных уравнений общей теории относительности, то механизм, предсказывающий существование чёрных дыр, также предсказывает и такое явление, как белые дыры. Белая дыра примерно такая, какой вы её себе представляете. Лишь в том случае, если горизонт событий чёрной дыры отмечает регион пространства, из которого нельзя убежать, попав в него, то за горизонт белой дыры невозможно попасть, хотя всё, что находится внутри него, может убежать. Возможности Червоточин. Пусть сколько угодно далеко в будущее или прошлое частицы, за исключением случаев, когда траектория попадает в гравитационную сингулярность, как если бы находилась в центре внутренней части чёрной дыры. Чтобы удовлетворять данному требованию, получается, что в дополнение к внутренней области чёрной дыры, в которую частицы попадают, когда пересекают горизонт событий с внешней стороны, должна быть отдельная внутренняя область белой дыры, которая позволяет экстраполировать траектории частицы, которые сторонний наблюдатель видит, встав вдали от горизонта событий. И так же, как существуют две отдельные внутренние области пространства-времени, существуют две отдельные внешние области, которые иногда называют две разные «вселенные», наличие второй Вселенной позволяет экстраполировать некоторые возможные траектории частиц в двух внутренних областях. Это означает, что внутренняя область чёрной дыры может содержать смесь частиц, попавших в неё из любой Bселенной (таким образом, наблюдатель, увидевший свет из одной Вселенной, может увидеть свет и из другой Вселенной), а также частицы из внутренней области белой дыры могут вырываться в любую Вселенную. Все четыре области можно увидеть на п  ространственно-временной диаграмме Крускала-Секереша. Причины образования червоточин и противоречивость их возникновения Математические выкладки дают и небольшой приз: все чёрные дыры естественным образом соединяются с белыми дырами через сингулярности, образовывая пространственный туннель. Ура, червоточины, а вот и мы или нет. У нас есть горы доказательств существования чёрных дыр, а вот белые дыры остаются математической фантазией. Во вселенной нет известных нам процессов, сформировавших бы их, и даже если бы они появились, их естественная нестабильность их быстро бы уничтожила. Да, кстати, механизм появления чёрных дыр - коллапс массивных звёзд - автоматически предотвращает появление симбиотичных им белых дыр. И даже если бы они формировались (а они не формируются), экстремальная гравитация взаимных сингулярностей заставила бы туннель червоточины мгновенно растянуться и порваться быстрее, чем по нему что-либо смогло бы пройти. Что, если можно присоединить сингулярность белой дыры к сингулярности чёрной и создать червоточину? Во-первых, путешествие по такой червоточине было бы просто отвратительным. Вход в червоточину - "Горло" - находится внутри горизонта событий чёрной дыры. И это проблема. Само определение горизонта событий - его космический смысл существования - состоит в том, что после того, как вы за него прошли, наружу вы не выйдете. Никак. Неважно, есть ли там внутри туннель - вы не выйдете через него. Внутри горизонта событий чёрной дыры есть одно направление: город Сингулярск, место бесконечной плотности и подавляющей всё на свете гравитации. Главной проблемой Червоточин является их нестабильность. Они могут существовать только очень короткое время, а затем коллапсировать, то есть схлопываться. Для существования такого моста потребуется наличие экзотический материи с отрицательной плотностью и энергией. Упоминание такой материи присутствует в некоторых теория вакуума в рамках квантовой теории поля. Квантовая теория поля - физики, изучающие поведение квантовых систем с бесконечно большим числом степеней свободы — квантовых (или квантованных) полей; является теоретической основой описания микрочастиц, их взаимодействий и превращений. Именно на квантовой теории поля базируется вся физика высоких энергий, физика элементарных частиц и физика конденсированного состояния. Квантовая теория поля в виде Стандартной модели (с добавкой масс нейтрино) сейчас является единственной экспериментально подтверждённой теорией, способной описать и предсказать поведение элементарных частиц при высоких энергиях (то есть при энергиях, существенно превышающих их энергию покоя). Экзотическая материя - это довольно странное вещество, имеющее отрицательную массу или отрицательную энергию. Она бы могла бы выступать в роли антигравитаций. Но для поддержания кротовой норы потребовалось бы огромное количество энергии в одном месте, а вот это уже противоречит законам физики. Но в 2016 году А.А. Кириллов Е.П. Савелова из МГТУ в своей работе: «ОБ ИСКАЖЕНИИ СПЕКТРА РЕЛИКТОВОГО ИЗЛУЧЕНИЯ ПРИ РАССЕЯНИИ НА КРОТОВЫХ НОРАХ» говорят о том, что световые лучи прибывают из других галактик, а это значит, что расстояние они могут преодолевать через кротовые норы. Астрономы предлагали искать червоточины в космосе, наблюдая за тем, как их гравитация искажает свет звезд за ними. Но пока ничего не нашли. Существует также возможность, что червоточины появляются естественным образом, подобно виртуальным частицам, которые, как мы знаем, существуют. Только будут чрезвычайно малыми, в планковских масштабах. Вам понадобится маленький космический аппарат. Одно из самых увлекательных последствий червоточин в том, что их можно использовать для путешествий во времени. Вот как это работает. Во-первых, создайте червоточину в лаборатории. Затем возьмите один конец червоточины, поместите на космический аппарат и летите со скоростью, близкой к световой, так, чтобы сработал эффект замедления времени. Для людей на космическом корабле пройдет всего несколько лет, тогда как на Земле пройдут сотни или даже тысячи лет. Если вам удастся поддерживать червоточину стабильной, открытой и проходимой, путешествовать через нее было бы весьма интересно. Если вы пройдете в одном направлении, вы не только преодолеете расстояние между червоточинами, но и переместитесь из одного времени в другое. Причем работать это должно в обоих направлениях, туда и обратно. Некоторые физики вроде Леонарда Сасскинда считают, что это не сработает, потому что нарушает два фундаментальных принципа физики: сохранение локальной энергии и принцип неопределенности энергии-времени. К сожалению, кажется, что червоточины должны оставаться в области научной фантастики в обозримом будущем и, возможно, навсегда. Даже если появится возможность создать червоточину, ее придется поддерживать стабильной и открытой, а также выяснить, как не дать материи в ней коллапсировать. Впрочем, если мы когда-нибудь совершим этот подвиг, вопрос с путешествиями в космосе будет решен. Червоточина на примере модели Для создания макета червоточины мне понадобилась ткань линейка леска и два пяльца.  Сначала я отрезала 2 кусок ткани для образования конусов Я закрепила и натянула ткань, соединив конусы между собой, прикрепила леску  ЗАКЛЮЧЕНИЕ В этом проекте я рассмотрела возможности существования червоточин. Есть доказательства, которые объясняют почему они могут существовать и почему нет, но я склоняюсь к ответу, что они существуют, так как некоторые явления можно обосновать только их существованием. Кроме того, кротовые ямы могли бы стать новым уровнем освоения космоса и дать возможность посещать другие планеты. |