Кротовые норы, или мосты Эйнштейна-Розена, представляют собой гипотетические структуры пространства-времени, соединяющие удалённые регионы Вселенной или даже различные вселенные. Они возникают как решения уравнений Эйнштейна в общей теории относительности при особых условиях метрики. В простейшей форме кротовая нора может быть представлена как туннель, соединяющий две области пространства с минимальной кривизной, называемой «горловиной» или «шейкой» кротовой норы.
Ключевой особенностью кротовых нор является их топологическая нестандартность. В обычном пространстве-времени геодезические линии — это траектории наименьшего расстояния, а кротовые норы предоставляют сокращённый путь, по которому объекты могут перемещаться быстрее, чем вдоль обычного пространства.
Шварцшильдовская кротовая нора Образуется в результате метрики Шварцшильда (не вращающаяся, нейтральная по заряду чёрная дыра). Эта кротовая нора нестабильна: её горловина мгновенно коллапсирует, не позволяя передвижение через неё.
Вормсхолды Мориса-Тхорна В 1988 году Майкл Моррис и Кип Торн предложили модель стационарной, устойчивой кротовой норы, поддерживаемой экзотической материей с отрицательной энергией, которая препятствует коллапсу горловины. Эта модель создала теоретическую основу для обсуждения машин времени.
Ротирующие и заряженные кротовые норы Метрики Керра (вращение) и Рейснера–Нордстрёма (заряд) позволяют создавать более сложные структуры кротовых нор с возможностью изменения временных координат. В таких системах геометрия пространства-времени может привести к формированию замкнутых кривых времени.
Замкнутые кривые времени (Closed Timelike Curves, CTC) — это траектории в пространстве-времени, которые возвращают объект в точку собственного прошлого. Кротовые норы в некоторых условиях теоретически допускают формирование CTC.
Представим кротовую нору с двумя входами: один неподвижен, а другой движется относительно первого с большой скоростью. Согласно специальной теории относительности, время на движущемся входе замедляется из-за эффекта замедления времени (time dilation). При возвращении в исходную систему координат, объект, проходящий через кротовую нору, может оказаться в прошлом относительно собственного отправления.
Использование кротовых нор для путешествия во времени сталкивается с рядом фундаментальных проблем:
Парадокс дедушки Классический временной парадокс: если путешественник во времени изменяет события прошлого, это может сделать невозможным собственное путешествие.
Энергетические ограничения Существование экзотической материи с необходимыми свойствами остаётся гипотетическим. Реальные квантовые поля создают флуктуации, которые могут разрушать горловину кротовой норы.
Хроно-защита Стивен Хокинг выдвинул гипотезу, что квантовые эффекты природы времени защищают причинность, делая образование замкнутых кривых времени невозможным на практике.
Квантовая теория поля и вакуумные флуктуации вблизи кротовой норы создают эффект резонансного роста энергии, что может приводить к самоуничтожению конструкции. Исследования показывают, что квантовая гравитация необходима для полной оценки возможности путешествия во времени через кротовые норы.
Хотя кротовые норы и машины времени остаются гипотетическими, их изучение позволяет глубже понять структуру пространства-времени, связь общей теории относительности с квантовой механикой и природу причинности. Анализ моделей Эйнштейна-Розена, Морриса-Торна и других решений показывает, что даже в рамках строгой математики физики возникают условия, при которых время перестаёт быть универсально линейным, открывая возможности для исследования фундаментальных ограничений пространства-времени.