Nous sommes habitués au fait que dans les films de science-fiction hollywoodiens, les personnages parcourent des distances interstellaires en quelques secondes. En même temps, nous savons qu'en réalité cela est impossible, car même la lumière se déplace vers les étoiles les plus proches pendant plus de quatre ans. Existe-t-il des moyens de surmonter les barrières posées par la nature et de faire de la fiction une réalité?
BRANA EN VRAC
Dans sa théorie générale de la relativité, Albert Einstein a montré que les corps massifs modifient non seulement l'écoulement du temps, mais aussi plient l'espace. Les deux positions théoriques ont été presque immédiatement prouvées en observant Mercure et des étoiles, dont la lumière est déviée dans le champ gravitationnel du Soleil. Mais pendant longtemps, la précision des appareils existants ne nous a pas permis de mesurer les dimensions de la déformation spatiale créée par notre luminaire.
En 1976-1977, les physiciens américains Robert Riesenberg et Irwin Shapiro ont mené une expérience dans laquelle les modules des vaisseaux spatiaux Viking-1 et Viking-2, qui étaient sur des orbites près de Mars, ont été utilisés. Ils ont envoyé des signaux radio vers les véhicules lorsque la planète rouge était près du Soleil, vue de la Terre. Les Vikings ont intercepté les signaux, les ont amplifiés et les ont renvoyés. En mesurant la vitesse réelle du signal radio avec celle calculée, les Américains ont établi: le retard est de centaines de microsecondes, ce qui en recalcul donne une augmentation de la distance de transmission du signal de 50 km. Un tel "ajout" à la distance ne serait pas possible si l'espace était aussi plat qu'une feuille de papier. Par conséquent, il est courbé près de la surface du Soleil.
Les scientifiques ont établi théoriquement et expérimentalement que l'espace se plie. Mais où? Ils ont émis l'hypothèse qu'il s'affaisse dans un hyperspace multidimensionnel appelé le «volume». Notre espace, dans cette interprétation, apparaît comme une brane, c'est-à-dire une membrane tridimensionnelle. L'existence prouvée de dimensions supérieures donne l'espoir qu'un jour on trouvera un moyen de percer littéralement l'espace, surmontant instantanément les distances colossales qui nous séparent des autres mondes.
PONT SUR LE MONDE
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En 1916, c'est-à-dire juste un an après qu'Einstein a publié ses principaux articles sur la relativité générale, le physicien autrichien Ludwig Flamm a trouvé une solution à ses équations, décrivant une telle courbure de l'espace dans laquelle une transition "courte" d'un point de l'Univers à un autre devient possible, et pour autant que vous le souhaitez, à travers des "ponts" spéciaux.
La conclusion exotique de Flamm a été ignorée à l'époque. Beaucoup plus de résonance a été causée par le soi-disant "pont espace-temps", qui a été décrit en 1935 par Albert Einstein lui-même et son assistant Nathan Rosen. Contrairement à leur prédécesseur, ils ont réfléchi à la signification du modèle proposé pour le monde réel, mais sont parvenus à la conclusion que le «pont» ne peut pas exister sur notre brane en tant qu'objet matériel accessible à l'observation. Néanmoins, presque immédiatement, l'idée a été utilisée par les écrivains de science-fiction comme moyen de transport hypothétique, ce qui a contribué à sa vulgarisation.
En 1957, le physicien américain John Wheeler proposa sa propre version du «pont». Pour le décrire, il a recouru à une analogie avec une fourmi sur une pomme, qui peut prendre très longtemps pour atteindre la partie opposée du fruit, ou peut utiliser le tunnel rongé par des vers pour la vitesse. Sur la base de cette analogie, Wheeler a appelé les tunnels spatiaux des «trous de ver»; parmi les physiciens soviétiques, le terme «trous de ver» est devenu plus tard enraciné. En plus d'introduire de nouveaux mots, l'Américain, avec son élève Robert Fuller, a développé un modèle de la naissance, de l'expansion et de l'effondrement des «trous de ver» à travers la masse, et bien qu'il semble montrer l'inévitabilité de la «mort» quasi instantanée de ces formations, la justification théorique de leur existence a fourni la base de recherches ultérieures.
L'HYPOTHÈSE DE THORN
L'étape suivante a été franchie par Kip Thorne, l'élève de Wheeler. Il s'est tourné vers le problème des trous de ver après que le célèbre vulgarisateur Carl Sagan lui ait envoyé en mai 1985 un manuscrit de son roman de science-fiction Contact pour examen. Dans le texte original, les personnages du roman, des scientifiques, ont été envoyés à une réunion avec des représentants de l'ancienne supercivilisation à travers un «trou noir». Thorne savait qu'il était impossible de voyager dans l'Univers de cette manière, puisque tout objet matériel à l'intérieur des "trous noirs" serait détruit, il a donc suggéré que Sagan les remplace par les "trous de ver" de Wheeler. Cela nécessitait de justifier dans quelles conditions un tunnel à travers la masse serait possible.
Thorne a pu prouver mathématiquement qu'un "trou de ver" peut exister dans notre monde pendant un temps arbitrairement long, s'il y a à l'intérieur de la "matière exotique", c'est-à-dire une substance de masse négative et d'énergie négative. Bien qu'à première vue une telle pensée semble absurde, la présence de «matière exotique» ne contredit pas les lois de la physique que nous connaissons.
En 1988, Kip Thorne, co-écrit avec ses étudiants, Mark Morris et Ulvi Yartsever, a publié un article appelant la communauté scientifique à discuter de la création et de la stabilisation des trous de ver. Pendant quatre décennies, comme Thorne l'admet lui-même, aucune réponse satisfaisante n'a été reçue, ce qui n'a pas empêché le physicien de participer à la consultation du film fantastique Interstellar, où l'apparition d'un «trou de ver» artificiel au voisinage de Saturne est devenue l'une des hypothèses de l'intrigue.
Cependant, il y a encore des réalisations. Par exemple, il a été démontré que l'apparition naturelle de «trous de ver» est extrêmement improbable. Contrairement aux «trous noirs», dont le processus de naissance à partir d'étoiles massives a été décrit et calculé, il n'y a pas d'objets dans l'Univers qui pourraient être «liés» à des «trous de ver». L'hypothèse a été considérée que des "trous de ver" peuvent apparaître au niveau subatomique sous la forme de la soi-disant "mousse quantique", mais cette option est également sujette à de sérieuses critiques.
Il s'avère que si des "trous de ver" apparaissent, ils seront le produit de la technologie de supercivilisation, comme le montrent le roman "Contact" de Carl Sagan et le film "Interstellaire" de Christopher Nolan. Kip Thorne a même proposé un schéma sur la façon dont une telle civilisation pourrait les construire: «Il suffit de prendre et de pousser une partie de notre brane (Univers) dans la masse et d'obtenir une bosse, puis de plier la brane dans la masse, de percer un trou dedans, comme sous une bosse, piquer un autre trou au bas de la bosse et enfin la couture des bords des trous. Delov quelque chose!"
TROUVEZ UN «VER»
Tous les scientifiques n'étaient pas d'accord avec les conclusions pessimistes de Kip Thorne. Par exemple, l'astrophysicien russe Nikolai Semenovich Kardashev, connu pour sa classification des civilisations extraterrestres hypothétiques, développe la théorie du multivers comme un ensemble d'un ensemble infini de mondes avec des constantes physiques différentes et, en conséquence, déployé sur d'autres branes.
Selon les calculs du groupe Kardashev, des «trous de ver» se forment avec de nombreux univers et persistent, les reliant à mesure qu'ils grandissent. Bien sûr, les «trous de ver» évoluent, mais ils peuvent être trouvés par leurs traits caractéristiques: en particulier, ils peuvent ressembler à des «trous noirs» aux propriétés anormales. Parmi les objets suspects, Kardashev appelle le quasar Q0957 + 561.
Actuellement, l'orbiteur Radioastron (Spektr-R) est engagé dans la recherche de "trous de ver"; en 2025, l'observatoire orbital Millimetron (Spectrum-M) le rejoindra. Les physiciens russes croient au succès. S'ils parviennent à confirmer leurs calculs théoriques, alors l'ouverture d'un tunnel dans l'univers voisin surpassera même la théorie d'Einstein dans sa signification. Et là, vous voyez, en utilisant l'exemple d'un "trou de ver" naturel, ils apprendront à en créer des artificiels.
Anton Pervushin