ທິດສະດີຂອງຮູໜອນ ແລະ ອະວະກາດ-ເວລາ
ໂຄງສ້າງທີ່ລຶກລັບຂອງອະວະກາດ-ເວລາໄດ້ສ້າງຄວາມປະທັບໃຈໃຫ້ນັກຟີຊິກສາດ, ນັກວິທະຍາສາດຈັກກະວານ, ແລະຜູ້ທີ່ມັກນິຍາຍວິທະຍາສາດມາດົນແລ້ວ. ໃນບັນດາທິດສະດີຫຼາຍຢ່າງທີ່ເກີດຂື້ນຈາກທິດສະດີສຳພັນພາບທົ່ວໄປ ແລະ ກົນຈັກຄວອນຕຳ, ຮູໜອນໂດດເດັ່ນເປັນແນວຄວາມຄິດທີ່ໜ້າສົນໃຈ ແລະ ສັບສົນໂດຍສະເພາະ. ໂດຍເປັນຕົວແທນຂອງເສັ້ນທາງສົມມຸດຕິຖານຜ່ານອະວະກາດ-ເວລາ, ພວກມັນສັນຍາວ່າຈະມີການເຊື່ອມຕໍ່ລະຫວ່າງຈຸດທີ່ແຕກຕ່າງກັນໃນຈັກກະວານ, ເຊິ່ງອາດຈະເຮັດໜ້າທີ່ເປັນທາງລັດຂອງຈັກກະວານ ຫຼື ເສັ້ນທາງໄປສູ່ມິຕິທາງເລືອກ. ໃນການສຳຫຼວດ 1000 ຄຳນີ້, ພວກເຮົາຈະຄົ້ນຄວ້າທິດສະດີຂອງຮູໜອນ, ຕົ້ນກຳເນີດຂອງມັນ, ຜົນສະທ້ອນຂອງມັນ, ແລະ ຖານະຂອງມັນໃນການສົນທະນາທາງວິທະຍາສາດທີ່ທັນສະໄໝ.
ໄອນ໌ສະໄຕນ໌ ແລະ ໂຣເຊັນ: ປະຖົມມະການຂອງຮູໜອນ
ແນວຄວາມຄິດຂອງຮູໜອນໄດ້ເກີດຂຶ້ນຈາກພື້ນຖານທີ່ວາງໄວ້ໂດຍທິດສະດີສຳພັນພາບທົ່ວໄປຂອງ Albert Einstein. ໃນປີ 1935, Einstein, ໂດຍຮ່ວມມືກັບເພື່ອນຮ່ວມງານຂອງລາວ Nathan Rosen, ໄດ້ນຳສະເໜີແນວຄວາມຄິດຂອງ "ຂົວ" ຜ່ານອະວະກາດ-ເວລາ, ເຊິ່ງຕໍ່ມາເປັນທີ່ຮູ້ຈັກກັນໃນນາມຂົວ Einstein-Rosen. ໃນສູດເດີມຂອງພວກມັນ, ຂົວເຫຼົ່ານີ້ເປັນວິທີແກ້ໄຂຕໍ່ສົມຜົນຂອງສຳພັນພາບທົ່ວໄປ, ໂດຍອະທິບາຍໂຄງສ້າງຄ້າຍຄືອຸໂມງທີ່ເຊື່ອມຕໍ່ພາກພື້ນຕ່າງໆຂອງອະວະກາດ-ເວລາ.
ໃນທາງທິດສະດີແລ້ວໂຄງສ້າງເຫຼົ່ານີ້ສາມາດສ້າງທາງລັດທີ່ເຊື່ອມຕໍ່ຈຸດຕ່າງໆຫຼາຍພັນລ້ານປີແສງ ຫຼື ແມ່ນແຕ່ສະໜອງເສັ້ນທາງລະຫວ່າງຈັກກະວານທີ່ແຕກຕ່າງກັນ. ເພື່ອໃຫ້ເຫັນພາບນີ້, ໃຫ້ພິຈາລະນາອະວະກາດ-ເວລາຄືກັບເຈ້ຍສອງມິຕິ. ຖ້າທ່ານພັບເຈ້ຍເພື່ອໃຫ້ຈຸດທີ່ຢູ່ໄກສອງຈຸດແຕະກັນ, ຈາກນັ້ນເຈາະມັນດ້ວຍປາກກາ, ຮູທີ່ສ້າງຂຶ້ນຈະເຮັດໜ້າທີ່ເປັນທາງລັດ. ການປຽບທຽບນີ້ຈັບເອົາສາລະສຳຄັນຂອງຮູໜອນ.
Schwarzschild ແລະ ວິທີແກ້ໄຂ
ເພື່ອເຂົ້າໃຈຮູໜອນ, ຄົນເຮົາຕ້ອງໄດ້ພະຍາຍາມແກ້ໄຂບັນຫາທີ່ສັບສົນຂອງສົມຜົນພາກສະໜາມຂອງໄອນ໌ສະໄຕນ໌. ຄາລ ຊວາດສ໌ໄຊລ໌, ນັກຟີຊິກສາດເຢຍລະມັນ, ເປັນຜູ້ທຳອິດທີ່ພົບວິທີແກ້ໄຂທີ່ແນ່ນອນສຳລັບສົມຜົນເຫຼົ່ານີ້, ໂດຍໄດ້ອະທິບາຍຮູບແບບງ່າຍໆຂອງຮູດຳ. ເມື່ອຂະຫຍາຍວິທີແກ້ໄຂຂອງຊວາດສ໌ໄຊລ໌, ໂດຍສະເພາະຜ່ານໂຄງສ້າງທາງທິດສະດີທີ່ຮູ້ຈັກກັນໃນນາມ "ເມຕຣິກ ເທັນເຊີ," ຄົນເຮົາມາຮອດຮູບແບບທີ່ຊີ້ບອກເຖິງຄວາມເປັນໄປໄດ້ຂອງຮູໜອນ.
ເຖິງຢ່າງໃດກໍ່ຕາມ, ຮູໜອນເຫຼົ່ານີ້ບໍ່ແມ່ນທາງຜ່ານທີ່ບໍ່ມີບັນຫາ. ຕົວຢ່າງເຊັ່ນ ຮູໜອນ Schwarzschild ແບບຄລາສສິກແມ່ນຮູທີ່ບໍ່ສາມາດຜ່ານໄດ້. ມັນປະກອບດ້ວຍຈຸດເດັ່ນ - ຈຸດດຽວກັນຂອງຄວາມໜາແໜ້ນທີ່ບໍ່ມີຂອບເຂດ ແລະ ແຮງດຶງດູດທີ່ສັງເກດເຫັນໃນຮູດຳ. ສິ່ງໃດກໍ່ຕາມທີ່ຜ່ານຮູໜອນດັ່ງກ່າວຈະຖືກທຳລາຍໂດຍແຮງໂນ້ມຖ່ວງອັນມະຫາສານ, ເຮັດໃຫ້ມັນບໍ່ສາມາດໃຊ້ສຳລັບການເດີນທາງ ຫຼື ການສື່ສານຕົວຈິງໄດ້.
ຮູໜອນທີ່ສາມາດຂ້າມຜ່ານໄດ້ ແລະ ວັດຖຸແປກປະຫຼາດ
ເພື່ອໃຫ້ຮູໜອນສາມາດເຊື່ອມຕໍ່ຜ່ານອະວະກາດ-ເວລາໄດ້, ພວກມັນຕ້ອງສາມາດຜ່ານໄດ້. ສິ່ງນີ້ຮຽກຮ້ອງໃຫ້ມີການເອົາຊະນະອຸປະສັກທີ່ສຳຄັນຫຼາຍຢ່າງ, ເຊິ່ງສຳຄັນທີ່ສຸດໃນນັ້ນແມ່ນບັນຫາຄວາມໝັ້ນຄົງ. ນັກຟີຊິກທິດສະດີ Kip Thorne ແລະເພື່ອນຮ່ວມງານຂອງລາວໄດ້ສະເໜີແນວຄວາມຄິດຂອງ "ຮູໜອນທີ່ສາມາດຜ່ານໄດ້" ໃນທ້າຍສະຕະວັດທີ 20. ອີງຕາມຮູບແບບຂອງພວກເຂົາ, ຮູໜອນທີ່ສາມາດຜ່ານໄດ້ຈະຕ້ອງການ "ສານແປກປະຫຼາດ" - ຮູບແບບທາງທິດສະດີຂອງສານທີ່ມີຄວາມໜາແໜ້ນຂອງພະລັງງານ ແລະ ຄວາມກົດດັນທາງລົບ, ເຊິ່ງສາມາດຕ້ານກັບແຮງໂນ້ມຖ່ວງທີ່ຈະເຮັດໃຫ້ຮູໜອນພັງທະລາຍ.
ວັດຖຸທີ່ແປກປະຫຼາດນີ້ຍັງບໍ່ທັນໄດ້ຖືກຄົ້ນພົບ ຫຼື ພິສູດວ່າມີຢູ່; ມັນຈະຕ້ອງມີຄຸນສົມບັດທີ່ກົງກັນຂ້າມກັບວັດຖຸທີ່ຄຸ້ນເຄີຍ, ເຊັ່ນ: ການຕ້ານທານແທນທີ່ຈະດຶງດູດ. ຖ້າວັດຖຸດັ່ງກ່າວສາມາດຖືກນຳໃຊ້ໄດ້, ມັນອາດຈະເຮັດໃຫ້ "ຄໍ" ຂອງຮູໜອນເປີດຢູ່, ຊ່ວຍໃຫ້ຜ່ານໄດ້ຢ່າງປອດໄພ. ເຖິງຢ່າງໃດກໍ່ຕາມ, ສິ່ງນີ້ຍັງຄົງຢູ່ໃນຂອບເຂດຂອງການຄາດເດົາ ແລະ ຟີຊິກທິດສະດີ.
ຮູໜອນ, ກົນຈັກຄວອນຕຳ, ແລະ ໂຮໂລແກຣມ
ຈຸດຕັດກັນຂອງຮູໜອນ ແລະ ກົນຈັກຄວອນຕຳ ສະແດງໃຫ້ເຫັນເຖິງຊັ້ນຄວາມສັບສົນທີ່ໜ້າສົນໃຈຍິ່ງຂຶ້ນ. ການພັດທະນາທາງທິດສະດີຊີ້ໃຫ້ເຫັນເຖິງການເຊື່ອມຕໍ່ຢ່າງເລິກເຊິ່ງລະຫວ່າງການພັນລະນາຄວອນຕຳ - ປະກົດການທີ່ສະຖານະຂອງອະນຸພາກຍັງຄົງເຊື່ອມຕໍ່ກັນໃນໄລຍະທາງກວ້າງ - ແລະ ຮູໜອນ. ການຄາດເດົາ ER=EPR, ທີ່ສະເໜີໂດຍນັກຟີຊິກສາດ Juan Maldacena ແລະ Leonard Susskind ໃນປີ 2013, ໄດ້ສະເໜີວ່າຂົວ Einstein-Rosen (ER) ແມ່ນທຽບເທົ່າກັບການພັນລະນາຄວອນຕຳ (ຄູ່ EPR). ການລວມຕົວທີ່ກ້າຫານນີ້ຊີ້ໃຫ້ເຫັນວ່າອະນຸພາກທີ່ພັນລະນາອາດຈະເຊື່ອມຕໍ່ກັນຜ່ານຮູໜອນຂະໜາດນ້ອຍ.
ຍິ່ງໄປກວ່ານັ້ນ, ຫຼັກການໂຮໂລແກຣມ, ເຊິ່ງເກີດຂື້ນຈາກທິດສະດີສາຍ, ສະເໜີຂອບການເຮັດວຽກທີ່ມີຄວາມຫວັງອີກອັນໜຶ່ງ. ມັນຊີ້ໃຫ້ເຫັນວ່າຂໍ້ມູນທັງໝົດທີ່ຢູ່ພາຍໃນປະລິມານຂອງອະວະກາດສາມາດເປັນຕົວແທນຢູ່ໃນຂອບເຂດຂອງອະວະກາດນັ້ນ. ນັກຄົ້ນຄວ້າບາງຄົນເຊື່ອວ່າຖ້າພວກເຮົາເຂົ້າໃຈຫຼັກການນີ້ຢ່າງເຕັມສ່ວນ, ມັນສາມາດປົດລັອກກົນໄກສຳລັບການສ້າງ ຫຼື ເຮັດໃຫ້ຮູໜອນມະຫາພາກມີຄວາມໝັ້ນຄົງ, ເຊິ່ງສາມາດປະຕິວັດຄວາມເຂົ້າໃຈຂອງພວກເຮົາກ່ຽວກັບອະວະກາດ-ເວລາ.
ການນຳໃຊ້ທີ່ມີທ່າແຮງ ແລະ ການພິຈາລະນາດ້ານຈັນຍາບັນ
ເຖິງວ່າຈະມີລັກສະນະການຄາດເດົາ, ແຕ່ຮູໜອນໄດ້ດຶງດູດຈິນຕະນາການສຳລັບການນຳໃຊ້ທີ່ມີທ່າແຮງຂອງພວກມັນ. ຖ້າຖືກນຳໃຊ້, ພວກມັນສາມາດປະຕິວັດການສຳຫຼວດອະວະກາດໂດຍການອະນຸຍາດໃຫ້ເດີນທາງໄວກວ່າແສງ, ເຮັດໃຫ້ການເດີນທາງລະຫວ່າງດວງດາວ ແລະ ອາດຈະເປັນໄປໄດ້ພາຍໃນໄລຍະເວລາຂອງມະນຸດ. ສິ່ງນີ້ບໍ່ພຽງແຕ່ຈະປ່ຽນແປງວິທີການຂອງພວກເຮົາໃນການສຳຫຼວດອະວະກາດທາງໄກເທົ່ານັ້ນ ແຕ່ຍັງອາດຈະອຳນວຍຄວາມສະດວກໃນການຕິດຕໍ່ກັບອາລະຍະທຳນອກໂລກ, ຖ້າມີຢູ່.
ຍິ່ງໄປກວ່ານັ້ນ, ຮູໜອນອາດຈະສະເໜີການເຊື່ອມຕໍ່ຊົ່ວຄາວ, ເຊື່ອມຕໍ່ຈຸດຕ່າງໆໃນເວລາ. ຄວາມໝາຍຂອງການເດີນທາງຂ້າມເວລາດັ່ງກ່າວເຮັດໃຫ້ເກີດຄຳຖາມດ້ານຈັນຍາບັນ, ປັດຊະຍາ, ແລະ ການປະຕິບັດທີ່ເລິກເຊິ່ງ. ທ່າແຮງທີ່ຈະປ່ຽນແປງເຫດການໃນອະດີດ ຫຼື ຜົນສະທ້ອນຂອງການພົວພັນກັບຕົວຕົນທາງຊົ່ວຄາວຂອງຄົນເຮົາອາດຈະນຳໄປສູ່ຄວາມຂັດແຍ້ງ ແລະ ຜົນສະທ້ອນທີ່ບໍ່ຄາດຄິດ, ເຊິ່ງທ້າທາຍຄວາມເຂົ້າໃຈຂອງພວກເຮົາກ່ຽວກັບສາເຫດ ແລະ ຄວາມຕັ້ງໃຈເສລີ.
ສິ່ງທ້າທາຍ ແລະ ອະນາຄົດຂອງການຄົ້ນຄວ້າຮູໜອນ
ເຖິງວ່າຈະມີຄວາມກ້າວໜ້າທາງທິດສະດີ, ການສ້າງ ຫຼື ການກວດຈັບຮູໜອນໃນຫ້ອງທົດລອງ ຫຼື ສະພາບແວດລ້ອມທາງດາລາສາດຍັງຄົງຢູ່ໄກຈາກຄວາມສາມາດດ້ານເຕັກໂນໂລຢີໃນປະຈຸບັນຂອງພວກເຮົາ. ຄວາມຕ້ອງການພະລັງງານສຳລັບການສ້າງຮູໜອນຂະໜາດໃຫຍ່, ບໍ່ຕ້ອງເວົ້າເຖິງຄວາມຈຳເປັນຂອງວັດຖຸແປກປະຫຼາດ, ແມ່ນສູງຫຼາຍ. ຍິ່ງໄປກວ່ານັ້ນ, ເຖິງແມ່ນວ່າພວກເຮົາຈະເອົາຊະນະອຸປະສັກເຫຼົ່ານີ້ໄດ້, ການຮັກສາຮູໜອນໃຫ້ໝັ້ນຄົງກໍ່ຈະສ້າງສິ່ງທ້າທາຍອັນໃຫຍ່ຫຼວງ.
ການຄົ້ນຄວ້າຮ່ວມສະໄໝຍັງສືບຕໍ່ຄົ້ນຫາຮູບແບບຄະນິດສາດ ແລະ ທິດສະດີທາງກາຍະພາບທີ່ໃຫ້ເຫດຜົນກ່ຽວກັບການມີຢູ່ຂອງຮູໜອນ. ຄວາມກ້າວໜ້າໃນການຄິດໄລ່ແບບ quantum, ຟີຊິກຂອງອະນຸພາກ ແລະ ຈັກກະວານວິທະຍາ ໃນທີ່ສຸດອາດຈະໃຫ້ຄວາມເຂົ້າໃຈທີ່ຈຳເປັນເພື່ອກຳນົດວ່າຮູໜອນທີ່ສາມາດຂ້າມຜ່ານໄດ້ສາມາດມີຢູ່ໄດ້ ແລະ ວ່າພວກເຮົາສາມາດກວດພົບ ຫຼື ສ້າງພວກມັນໄດ້ຫຼືບໍ່.
ໃນການສະຫຼຸບ
ທິດສະດີກ່ຽວກັບຮູໜອນ ແລະ ອະວະກາດ-ເວລາ ຢືນຢູ່ຈຸດຕັດກັນຂອງຄວາມລຶກລັບທີ່ເລິກເຊິ່ງທີ່ສຸດໃນຟີຊິກສາດ. ພວກມັນເປັນຕົວແທນຂອງ "ຈະເປັນແນວໃດຖ້າ" ທີ່ຂະຫຍາຍຄວາມເຂົ້າໃຈຂອງພວກເຮົາກ່ຽວກັບໂຄງສ້າງຂອງຈັກກະວານ, ທ້າທາຍຄວາມເຂົ້າໃຈຂອງພວກເຮົາກ່ຽວກັບອະວະກາດ, ເວລາ, ແລະສານ. ໃນຂະນະທີ່ພວກມັນຍັງຄົງເປັນໂຄງສ້າງທາງທິດສະດີ, ການສະແຫວງຫາຄວາມເຂົ້າໃຈກ່ຽວກັບຮູໜອນຊຸກຍູ້ຂອບເຂດຂອງວິທະຍາສາດ, ຊຸກຍູ້ຄວາມຢາກຮູ້ຢາກເຫັນຂອງມະນຸດໄປສູ່ທີ່ສຸດຂີດ. ບໍ່ວ່າພວກເຮົາຈະພົບ ຫຼື ສ້າງຮູໜອນທີ່ສາມາດຂ້າມຜ່ານໄດ້ຫຼືບໍ່, ການເດີນທາງຂອງການສືບສວນອຸໂມງອະວະກາດເຫຼົ່ານີ້ຍັງສືບຕໍ່ເສີມສ້າງຄວາມຮູ້ ແລະ ຈິນຕະນາການຂອງພວກເຮົາ.
