В 2014 году на экраны вышел научно-фантастический фильм «Интерстеллар» режиссера Кристофера Нолана. Идея сюжета, в основе которого лежит современная физика, а не красочные компьютерные спецэффекты, принадлежит американскому физику и астроному Кипу Торну. В одном эпизоде герои фильма отправляются в далекую область вселенной через объект, который называется кротовой норой. Кротовая нора – такая особенность пространства-времени, которая позволяет сразу попасть из одной точки пространства в другую, физически не преодолевая расстояние между ними. Это как если бы, шагнув за порог своей квартиры, вы сразу оказались на берегу океана в противоположной стороне Земного шара. Кажется фантастикой, однако физики всерьез изучают подобные явления, и может так получится, что Вселенная устроена намного сложнее и интереснее, чем нам кажется.
В начале прошлого века Альберт Эйнштейн публикует свою Общую Теорию Относительности, главная идея которой состоит в том, что все объекты, обладающие массой и энергией, способны изменять вокруг себя свойства пространства-времени. На сегодняшний день теория Эйнштейна лучше других описывает наблюдаемые гравитационные эффекты. Взять, к примеру, спутники навигационной системы GPS. Оказалось, что время на часах спутников, находящихся на высоте 20 000 километров, идет быстрее, чем на поверхности Земли. После года, проведенного на орбите, земные часы отстают от часов на спутнике на 0.014 секунды. Не так уж и много, но если не учитывать даже такое небольшое отставание, точность определения координат заметно бы снизилась. Происходит это из-за того, что вблизи массивных объектов (в случае спутника такой объект – Земля), время течет медленнее, чем на удалении от них.
Другим следствием из Общей Теории Относительности стала возможность существования таких космических объектов, как черные дыры и кротовые норы. Небезызвестный нам Кип Торн еще 25 лет назад математически показал, что может существовать кротовая нора, сквозь которую возможно путешествовать в пространстве. Как это понимать, и почему тогда астрономы до сих пор не показали фотографию с телескопа и не сказали, что вот она, та самая кротовая нора?
Уравнения Эйнштейна устанавливают закон, по которому свойства пространства и времени связаны со свойствами материи. Например, мы хотим посмотреть, не будет ли существование кротовой норы противоречить теории. Для этого нужно определить условия, которые сделают возможным перемещения по этой самой норе. Ее размер должен быть достаточно большим, она должна быть стабильна во времени и как минимум не должна иметь сильную гравитацию, иначе космических путешественников просто напросто разорвет на части при приближении к норе. Если мы найдем решение уравнений Эйнштейна, которое будет удовлетворять нашим условиям, то можно сказать, что теоретически возможно существование такого объекта. То есть теория говорит, что да, кротовая нора может существовать, но не дает ни малейшего намека на то, как ее найти.
В современной астрономии есть ряд неразрешенных проблем. Одна из них – это существование темной материи, загадочного вещества, которое имеет массу, но никак не взаимодействует с излучением, другими словами, ее нельзя увидеть. Наблюдая за движением галактик, астрофизики установили, что их масса никак не согласуется с распределением скорости движения звезд в пространстве. Единственным объяснением этого может быть существование некой невидимой материи, которая вносит свой вклад в гравитационное взаимодействие. Поразителен тот факт, что на долю видимой материи приходится всего лишь 5% вещества во вселенной. Остальное приходится на темное вещество и темную энергию, природа которой до сих пор– загадка.
Вот тут-то мы и подошли к тому интересному результату, который получили физики и математики из Индии, Италии и США. Они сопоставили карту распределения темной материи в нашей галактике с математическими параметрами, описывающими такой объект, как кротовая нора. И оказалось, что предположение о том, что вся галактика Млечный Путь есть не что иное, как самая настоящая огромная кротовая нора, не противоречит теории Эйнштейна. Любопытно, не правда ли?
