Физики Технологического института Карлсруэ в Германии обнаружили новое решение уравнений общей теории относительности Эйнштейна, которое предсказывает существование нового типа проходимых червоточин (кротовых нор) без обязательного присутствия экзотической материи. Результаты исследования представлены в препринте, опубликованном в репозитории arXiv.
Концепция пространственно-временного туннеля была впервые предложена в 1935 году в виде «мостов» Эйнштейна-Розена, которые, однако, невозможно пересечь из-за наличия сингулярности. Полстолетия спустя, в 1988 году, физик Кип Торн и его аспирант Майк Моррис показал, что некоторые червоточины в рамках теории Эйнштейна принципиально могут быть проходимы, но только при условии существования экзотической материи, которая удерживает их открытыми.
В новой работе было показано, что вместо экзотической материи можно использовать трехмерный дефект пространства-времени. В отличие от типичных кротовых нор, которые имеют горловину, между входами (устьями) в одиночную червоточину, расположенными в разных областях Вселенной или в разных вселенных, располагается пространственно-временной «туннель» нулевой длины.
Ученые рассмотрели сценарий, в котором устья одной и той же червоточины располагаются в условных «верхнем» и «нижнем» мирах. Если существует множество червоточин с вакуумным дефектом, то луч света может проникнуть в одно из устьев и попасть в другой мир, затем перемещаться какое-то время в обычном пространстве, чтобы войти в другое устье и вернуться в первый мир. При этом луч всегда выходит из точки, противоположной точки входа.
В основополагающей статье Торна и Морриса также обсуждалась возможность использования червоточин с экзотической материей для путешествия назад во времени. Машину времени можно построить и в случае множества червоточин с вакуумным дефектом, используя большую локализованную массу. Если разместить эту массу у устья червоточины в одном из миров, то время в этой области будет идти медленнее в результате гравитационного красного смещения.
Можно предположить, что в одном из миров (например, в верхнем) расстояние между соседними червоточинами ничтожно мало по сравнению с расстоянием между ними в той Вселенной, где расположена локализованная масса (в нижнем мире). Ученые показали, что если путешественник двигается через обычное пространство нижнего мира от одного устья к устью, рядом с которым находится замедляющая время масса, а затем быстро проходит через две червоточины, сначала попадая в верхний мир и возвращаясь к первому устью, то он перемещается в точку времени, предшествующей той, когда он начал свой путь.
