Visatos “kurmių urveliai”

Visi žino, kad didžiausias pasaulyje greitis - šviesos greitis. Vakuume jis sudaro 300 tūkstančių kilometrų per sekundę. Kol jūs skaitote šias eilutes, šviesa spėjo "nudumti" iki Mėnulio ir grįžti atgal. Ir ne vieną kartą.

Einame į nulinę erdvę

Kosminiais masteliais ir toks greitis, kurį ką tik minėjome, gali pasirodyti lėtokas. Artimiausią mums Kentauro Proksimos žvaigždę ir jos planetas šviesa pasiektų tik po 4,2 metų. O įveikti atstumą iki mūsų Paukščių Tako galaktikai artimiausios Andromedos Ūko galaktikos šviesai reikėtų maždaug 2,5 milijono metų.

Pačiais optimistiškiausiais skaičiavimais, pats greičiausias kosminis lėktuvas gali pasiekti 90 % šviesos greičio (dėl įvairių ribojimų pagal Einšteino reliatyvumo teoriją). Bet ar tai reiškia, kad apie tolimas kosmines keliones belieka tik svajoti? Beje, rašytojai fantastai jau seniai išsprendė šią problemą. Paprasčiausias būdas, jų nuomone, yra paneigti reliatyvumo teoriją ir vis dėlto sukurti šviesos greitį aplenkiantį variklį, veikiantį su kokia nors antimaterija. Arba išeiti į poerdvę, hipererdvę ar nulinę erdvę, kur nėra atstumų, nėra laiko, kaip mes juos suprantame. Ir viskas, tu kitoje galaktikoje; svarbiausia - neskrendi milijonus metų per visą kosmosą, o lengvai, greitai ir grakščiai prasiskverbi pro jį. Įdomiausia, kad antrasis variantas, skirtingai negu pirmas, visai neprieštarauja Einšteino idėjoms. Kitaip tariant, bendra reliatyvumo teorija neatmeta galimybės prasiskverbti pro erdvę per tam tikrus kanalus, vadinamus “kurmių urveliais”, arba “kirmgraužomis” (wormholes).

“Tyliai, tyliai šliaužk, sraigyte, Fudzi šlaitu...”

Kad galėtume įsivaizduoti tokią galimybę, paimkime paprastą popieriaus 

lapą. Per vidurį perbraukime pieštuku liniją. Švelniai, be vingių, sulenkime tą lapą kaip knygą - taip, kad pieštuko linija, kirsdama įrišimą, būtų ant abiejų "puslapių".

Dabar vienas lapo su pieštuko linija kraštas kabo virš kito. Paimkime storą adatą ir pradurkime abu lapo kraštus kur nors šalia pieštukinės linijos. Skylutės, žinoma, atsidurs viena virš kitos. Kad įspūdis būtų geresnis, galima paimti kokteilio šiaudelį, nupjauti gabalėlį, kuris lygus atstumui tarp lapo kraštų, ir įstatyti jį į skylutes. Tokia paprasta konstrukcija ir yra dvimatis mūsų trimatės erdvės modelis, o plastikinis kanalas, jungiantis skylutes, - tarperdvinio “kurmių urvelio” modelis. Pieštukinė linija reikalinga tam, kad būtų galima įsivaizduoti vieną iš dviejų galimų erdvės įveikimo kelių. Ant vieno linijos galo (ant viršutinio lapo) pasodinus pačią mažiausią pasaulyje, vos paprasta akimi matomą sraigytę ir privertus ją judėti į priekį, įveikti visą lapą jai prireiks daugybės valandų. Sraigė judės griežtai tiesia linija, t.y., jos požiūriu, trumpiausiu keliu. Kadangi sraigytė yra labai maža, palyginti su lapo dydžiais, tai ji greičiausiai net nepastebės savo “erdvės” išsikraipymo - kaip pėsčiomis einantis žmogus, nepastebi Žemės paviršiaus kreivumo. Anksčiau ar vėliau sraigė peršliauš įrišimą ir atsidurs ant apatinės lapo pusės ir galiausiai pasieks tikslą. Tikslą, kurį ji galėjo pasiekti gerokai anksčiau, jei būtų pasidairiusi į šalis ir pasinaudojusi plastikiniu kanalu.

Sraigė - tai mūsų kosminis laivas. Lapas su pieštuko linija - tai erdvė, jungianti Žemę ir reikalingą mums žvaigždžių sistemą. Kaip ir sraigei, mums atrodo, kad erdvė yra tiesi ir kad, tik judėdami tiesia linija nuo Žemės iki pasirinktos žvaigždės, galėsime pasiekti tikslą. O iš tikrųjų erdvė visai neturi būti tiesi. Ji gali būti išgaubta, sulenk-
ta, pavyzdžiui, kaip mūsų popieriaus lapas. Ir tada viskas, ko mums reikia, - tai kur nors netoliese rasti koktelio šiaudelio analogą - “kurmio urvelį” -ir sugebėti juo pasinaudoti.

Per “kurmiatakius” - į žvaigždes?

Kaip bebūtų gaila, bet kol kas nekalbama apie praktinį “kurmių urvelių” panaudojimą, siekiant pasiekti tolimus kosminius objektus. Jų savybės, atmainos, galimos buvimo vietos kol kas žinomos tik teoriškai, nors, sutikite, ir tai nemažai. Juk turime daugybę pavyzdžių, kaip grynai abstraktūs teoretikų išvedžiojimai padėdavo sukurti naujas technologijas, kurios iš esmės keisdavo žmonijos gyvenimą. Atominė energetika, kompiuteriai, mobilusis ryšys, genų inžinerija... Ir dar daug panašių dalykų.

Kol kas apie “kurmių urvelius”, arba “kirmgraužius”, žinoma štai kas. 1935 metais Albertas Einšteinas ir Amerikos bei Izraelio fizikas Natanas Rozenas iškėlė hipotezę, kad egzistuoja savotiški tuneliai, jungiantys įvairias nutolusias erdvės sritis. Tuo laiku jie dar nebuvo vadinami “kirmgraužomis”, arba “kurmiatakiais”, o tiesiog “Einšteino-Rozeno tiltais”. Kadangi tokiems tiltams atsirasti buvo reikalingas stiprus erdvės iškraipymas, jų egzistavimo laikas buvo labai trumpas. Niekas nespėtų “prabėgti” tokiu tiltu. Veikiamas gravitacijos jis beveik iš karto “prisiplotų”.

Vadinasi, tai buvo visiškai nenaudinga praktine prasme, nors ir įdomi, bendrosios reliatyvumo teorijos pasekmė.

Tačiau vėliau atsirado idėjų, kad kai kurie tarperdviniai tuneliai gali egzistuoti gana ilgą laiką, tik su sąlyga, kad jie būtų pripildyti kažkokios egzotinės materijos su neigiamu energijos tankumu. Tokia materija vietoje traukos sukurtų gravitacinį atstūmimą ir taip neįeitų “užsidaryti” kanalui. Tada atsirado ir pavadinimas “kirmgrauža”. Beje, mokslininkams labiau patinka pavadinimas “kurmių urvelis”: reikšmė ta pati, bet skamba gerokai maloniau...

Amerikiečių fizikas Džonas Arčibaldas Vileris (1911-2008), vystydamas “kirmgraužų” teoriją, iškėlė hipotezę, kad juos persmelkia elektros laukas: dar daugiau, pačios elektros iškrovos iš esmės yra mikroskopinių “kirmgraužų” angos. Rusų astrofizikas akademikas Nikolajus Kerdaševas mano, kad “kurmių urveliai” gali būti milžiniškų dydžių ir kad mūsų galaktikos centre yra ne masyvios juodosios skylės, o tokių “urvelių” žiotys.

Praktinį susidomėjimą būsimiems kosminiams keliautojams kels tie “kurmių urveliai”, kurie stabilūs išliks gana ilgą laiką, ir pro juos galės praskristi kosminiai laivai.

Amerikiečiai Kipas Tomas ir Maiklas Morisas sukūrė teorinį tokių kanalų modelį. Tačiau jų stabilumą užtikrina egzotinė materija, apie kurią iš esmės nieko nežinoma ir į kurią, galbūt, žemiškai technikai geriau nelįsti.

Rusų teoretikai Sergejus Krasnikovas iš Pulkovo observatorijos ir Sergejus Suškovas iš Kazanės federalinio universiteto iškėlė idėją, kad “kurmio urvelio” stabilumas gali būti pasiekiamas ir be jokio neigiamo energijos tankumo, tiesiog poliarizuojant vakuumą “urvelyje” (taip vadinamas Suškovo mechanizmas).

Žodžiu, dabar egzistuoja ištisas “kurmių urvelių” teorijų rinkinys. Gana bendra ir abstrakti klasifikacija skirsto juos į “praeinamus” - stabilūs, Moriso-Tormo kirmgraužos, ir “nepraeinamus” - Einšteino-Rozeno tiltai. Be to, kirmgraužos skiriasi savo dydžiais - nuo mikroskopinių iki gigantiškų, kuriuos galima palyginti su galaktikos juodosiomis skylėmis. Ir, galiausiai, pagal savo paskirtį jos skirstomos į “visatos vidines” (intra-universe), jungiančias įvairias tos pačios iškreivintos visatos vietas, ir “tarpvisatines” (inter-universe), leidžiančias patekti į kitą erdvės ir laiko terpę.