Crvotočine – Deo 2.

U nastavku serijala Igora Jošića o crvotočinama saznajte detalje o prostorno-vremenskom putovanju vezanom za ove fenomene.

U ovom i narednom tekstu pokušaći da racionalizujem tvrdnje iz prošlog i pretprošlog teksta, vezanih za funkcionisanje crnih rupa i crvotočina. Jedna napomena, da ne bude da nisam upozorio, ovaj tekst će biti malko tehničkiji, ali ne previše, i u te tehničke detalje ćemo postepeno da zalazimo, tako da ne bi trebalo da bude problema.

Ali pre nego krenem jedan mali podsetnik. Crvotočine predstavljaju ogromne zakrivljenosti prostora i vremena koje mogu spojiti dve različite regije u prostoru (ali i u vremenu, kao i dve različite tačke u dva različita univerzuma) i na taj način se upotrebiti kao vid nadsvetlosnog putovanja. One su čisto teorijski konstrukti, budući da je, zbog njihove nestabilnosti, za njihovu upotrebu za iznad navedeni način potrebno neko (za sada nepoznato) anti-gravitaciono polje koje bi ih stabilizovalo.
Gore pomenutu racionalizaciju ću pokušati da izvedem uz pomoć prostor-vremeskih dijagrama,pa hajde da se upoznamo sa njima.

Na slici vidimo tipičan primer prostor-vremenskog dijagrama. Na uspravnoj osi (ordinati) je predstavljeno vreme, a na horizontalnoj osi (apscisi) je prikazan prostor. Pa tako bi vaše bistvovanje dok čitate ovaj tekst moglo na ovom dijagramu da se prikaže kao uspravna linija koja se poklapa sa vertikalnom osom. Budući da vi, pretpostavljam, sedite dok čitate ovaj tekst, tj. ne krećete se kroz prostor već samo napred kroz vreme (ovde naravno, jednostavnosti radi, zanemarujem vaše kretanje sa Zemljom oko Sunca, kao i vaše kretanje sa Suncem oko galaktičkog centra, i tako dalje).
Kretanje vodoravnom linijom koje bi se poklopilo sa apscisom (horizontalnom linijom) nije moguće, pošto to implicira da se tom prilikom krećete kroz prostor, dok vreme stoji zamrznuto, što je, jelte, nemoguće. Te nedozvoljene oblasti na dijagramu su osenčene i označene su kao elsewhere (eng. drugde). Crvene linije koje oivičavaju te nedefinisane oblasti predstavljau putanje kojom se svetlost (kao i sve ostale bezmasene čestice) kreće. Dakle linije kojom se svetlost kreće nalaze se pod uglom od 45 stepeni, tj. imaju jedinični nagib.

Šta to znači? To znači da, ako bi numerisali dijagram, videli bi da je svetlost za vremenski period od jedne sekunde prešla rastojanje u prostoru od jedne svetlosne sekunde, za vreme od jednog munuta prešla rastojanje od jednog svetlosnog minuta, za vreme od jedne godine prešla rastojanje od jedne svetlosne godine, i tako dalje. Ako bi probali da se krećemo brže od svetlosti (npr. za vremenski period od jedne godine da pređemo udaljenost od dve svetlosne godine) upali bi u ovu osenčenu nedefinisanu oblast. Drugim rečima, na ovom dijagramu je dozvoljeno samo ono kretanje koje je pod većim uglom od 45 stepeni (odnosno uglom od 45 stepeni ukoliko objekat koji se kreće nema masu, npr. svetlost). Ili kao što se vidi na ovih par primera prikazanih na dijagramu, dozvoljno je kretanje iz tačke O u npr. tačku E, ali ne i kretanje iz tačke O u tačku C.
Hajde sada da vidimo kako izgleda space-time dijagram kada se primeni na crne rupe.

Ovo na prvi pogled izgleda dosta drugačije i komplikovanije od prethodnog dijagrama, ali, kao što ćete uskoro videti, zapravo i nije toliko drugačije. U ovom dijagramu (koji su uzgred razvili Martin Kruskal and George Szekeres, pa ponjimainosiimeKruskal–Szekeresdijagram) je pretpostavljeno da ona nedefinisana, osenčena, oblast iz prethodnog dijagrama zapravo predstavlja drugi univerzum. Prema tome ovde imamo naš univezum, koji je predstavljen kao prvi (gledano sa leva) žućkasti četvorougao, drugi žućkasti četvorougao predstavlja neki hipotetički paralelni univerzum. Plava oblast predstavlja horizont događaja (oblast u blizini crne rupe, iz koje više ne možete da izađete kada je jednom pređete). Iznad plave oblasti vidimo singularitet (samo središte crne rupe).

Na ovom dijagramu su prikazane tri putanje. Prva putanja obeležena sa A je sasvim obična trajektrorija iz jedne tačke u našem univerzumu u neku drugu tačku. Druga putanja predstavlja, ne tako pametan, put preko horizonta događaja u singularitet. U ovoj plavoj oblasti mogu da se zapaze dve interesantne stvari. Prva je da ako bi prešli horizont događaja ne bi ste mogli da se vratite natrag u univerzum jer bi ste morali, gledano iz te perspektive, da se krećete putanjom koja je pod uglom manjim od 45 stepeni. Ukoliko vam je teško to da zapazite, zamislite koordinatni sistem sličan ovom iz prvog dijagrama, čiji je centar postavljen u tački gde se ova dva univezuma prikazana na drugom dijagramu spajaju. Videćete da su u tom slučaju ove narandžaste oblasti koje predstavljaju univerzume identične onoj nedefinisano, osenčenoj, oblasti iz prvog dijagrama, i da je za bilo koju tačku koja se nađe u plavoj oblasti put u žućkaste oblasti nedozvoljen.

Druga stvar koja se može zapaziti jeste da kada se nađete unutar horizonta događaja singularitet (crna rupa) više ne predstavlja tačku u prostoru, već se on nalazi svuda ispred vas u prostoru, u jednoj tački u vremenu. I šta god uradili ne možete da ga zaobiđete, već samo eventualno da odložite upadanje u njega.

Ova druga plava oblast, sa donje strane dijagrama, predstavlja tzv. belu rupu. Tj. rupu koja izbacuje emituje zračenje, za razliku od crne rupe koja ga usisava. Bela rupa predstavlja suštu suprotnost crnoj rupi, zbog toga što u nju nije moguće ući.

Ako zamislite da se centar koordinatnog sistema ovog puta nalazi u donjem uglu četvroulga koji na grafiku predstavlja naš univerzum, videćete da ovog puta ova donja plava oblast predstavlja nedozvoljenu zonu, tj. da je za ulazak u nju potrebno da se krećete putanjom koja je strmija od 45 stepeni tj. brzinom većom od brzine svetlosti. Ako pak zamislite centar koordinatnog sistema bilo gde u okviru ove plave oblasti videćete da je putovanje iz nje u bilo naš bilo susedni univerzum dozvoljeno. Postojanje belih rupa predviđa matematka, međutim one još uvek nisu zapažene, a budući da bi one trebale da emituju velike količine energije pretpostavlja se da ni ne postoje. Neki teoretičari su međutim predložili da se prilikom formiranja crne rupe u njenom jezgru odigra veliki prasak koji stvara paralelni univerzum. Drugim rečima, prema ovoj, pa više spekulaciji nego teoriji, naš univerzum je nastao iz bele rupe (tj. sam veliki prasak predstavlja belu rupu), koja je proizvod formiranja crne rupe u nekom paralelnom univerzumu.

I poslednja putanja C predstavlja putanju iz našeg univerzuma u susedni, koje je nedozvoljena jer zahteva da se krećete putanjom koja je strmija od 45 stepeni. Zamislite ponovo centar prostor-vreme koordinatnog sistema u donjem uglu četvorougla koji predstavlja naš univerzum i videćete da se ovaj susedni univerzum nalazi u zabranjenoj zoni.

Kada se ovo primeni na rotirajuće crne rupe dobijaju se neki interesantni rezultati, a o njima u sledećem nastavku, u isto vreme i na istom mestu.

Komentari: