Οι σκουληκότρυπες και το διαστημικό ταξίδι

Το διαστημικό ταξίδι μέσα από τις σκουληκότρυπες ακούγεται σαν μια αρκετά ενδιαφέρουσα ιδέα. Ποιος δεν θα ήθελε να έχει την τεχνολογία να hop σε ένα πλοίο, να βρει την πλησιέστερη σκουληκότρυπα και να ταξιδέψει σε μακρινά μέρη σε σύντομο χρονικό διάστημα; Θα έκανε το διαστημικό ταξίδι τόσο εύκολο! Φυσικά, η ιδέα αναδύεται συνεχώς σε ταινίες και βιβλία επιστημονικής φαντασίας. Αυτές οι «σήραγγες στο διάστημα» υποτίθεται ότι επιτρέπουν στους χαρακτήρες να κινούνται μέσα από το χώρο και το χρόνο σε ένα κτύπο της καρδιάς και οι χαρακτήρες δεν χρειάζεται να ανησυχούν για τη φυσική.

Είναι πραγματικές σκουληκότρυπες; Ή μήπως είναι μόνο λογοτεχνικές συσκευές για να διατηρήσουν διαδρομές επιστημονικής φαντασίας. Εάν υπάρχουν, ποια είναι η επιστημονική εξήγηση πίσω από αυτές; Η απάντηση θα μπορούσε να είναι λίγο από καθένα. Ωστόσο, αυτοί είναι άμεση συνέπεια της γενική σχετικότητα, η θεωρία που αναπτύχθηκε αρχικά από τον Albert Einstein στις αρχές του 20ου αιώνα. Ωστόσο, αυτό δεν σημαίνει απαραίτητα ότι υπάρχουν ή ότι οι άνθρωποι μπορούν να ταξιδέψουν μέσα από αυτά στα διαστημόπλοια. Για να κατανοήσουν γιατί είναι ακόμη και μια ιδέα για διαστημικά ταξίδια, είναι σημαντικό να γνωρίζουμε λίγα πράγματα για την επιστήμη που θα μπορούσε να τους εξηγήσει.

Μια σκουληκότρυπα υποτίθεται ότι είναι ένας τρόπος διέλευσης μέσω του χωροχρόνου που συνδέει δύο απομακρυσμένα σημεία στο διάστημα. Μερικά παραδείγματα από δημοφιλή φαντασία και ταινίες περιλαμβάνουν την ταινία Διάστερος, όπου οι χαρακτήρες χρησιμοποιούσαν σκουληκότρυπες ως πύλες σε μακρινά μέρη του γαλαξία. Ωστόσο, δεν υπάρχουν αποδείξεις παρατήρησης ότι υπάρχουν και δεν υπάρχουν εμπειρικές αποδείξεις ότι δεν είναι κάπου εκεί έξω. Το κόλπο είναι να τα βρείτε και στη συνέχεια να καταλάβετε πώς λειτουργούν.

Ένας τρόπος για να υπάρχει μια σταθερή σκουληκότρυπα είναι να δημιουργηθεί και να υποστηριχθεί από κάποιο είδος εξωτικού υλικού. Εύκολα είπε, αλλά τι είναι εξωτικό υλικό; Τι ειδική ιδιότητα χρειάζεται να έχει για να κάνει σκουληκότρυπες; Θεωρητικά, ένα τέτοιο "υλικό της σκουληκότρυπας" πρέπει να έχει "αρνητική" μάζα. Αυτό ακριβώς μοιάζει: η ύλη που έχει αρνητική αξία, παρά κανονική ύλη, η οποία έχει θετική αξία. Είναι επίσης κάτι που οι επιστήμονες δεν έχουν δει ποτέ.

Τώρα, είναι δυνατό οι σκουληκότρυπες να εμφανιστούν αυθόρμητα χρησιμοποιώντας αυτή την εξωτική ύλη. Αλλά, υπάρχει ένα άλλο πρόβλημα. Δεν θα υπήρχε τίποτα που να τους στηρίζει, κι έτσι θα καταρρεύσουν στιγμιαία στον εαυτό τους. Δεν είναι τόσο μεγάλη για κάθε πλοίο που περνάει εκείνη τη στιγμή.

Έτσι, αν οι αυθόρμητες σκουληκότρυπες δεν είναι εφικτές, υπάρχει ένας άλλος τρόπος για να τις δημιουργήσετε; Θεωρητικά ναι, και έχουμε μαύρες τρύπες για να ευχαριστήσουμε γι 'αυτό. Συμμετέχουν σε ένα φαινόμενο γνωστό ως γέφυρα του Einstein-Rosen. Είναι ουσιαστικά μια σκουληκότρυπα που δημιουργείται λόγω της τεράστιας στρέβλωσης του χωροχρόνου από τα αποτελέσματα ενός α μαύρη τρύπα. Συγκεκριμένα, πρέπει να είναι μια μαύρη τρύπα Schwarzschild, η οποία έχει στατική (αμετάβλητη) ποσότητα μάζας, δεν περιστρέφεται και δεν έχει ηλεκτρικό φορτίο.

Λοιπόν, πώς θα λειτουργήσει αυτό; Ουσιαστικά, καθώς το φως πέφτει στη μαύρη τρύπα, θα περάσει μέσα από μια σκουληκότρυπα και θα ξεφύγει από την άλλη πλευρά, μέσα από ένα αντικείμενο που είναι γνωστό ως λευκή τρύπα. Μια λευκή τρύπα είναι παρόμοια με μια μαύρη τρύπα, αλλά αντί να απορροφά υλικό, απωθεί το υλικό μακριά. Το φως θα επιταχυνόταν μακριά από την "πύλη εξόδου" της λευκής τρύπας στο, καλά, το ταχύτητα του φωτός, καθιστώντας το ένα φωτεινό αντικείμενο, εξ ου και ο όρος "άσπρη τρύπα".

Φυσικά, η πραγματικότητα τσιρίζει εδώ: δεν θα ήταν πρακτικό να προσπαθήσουμε να περάσουμε από τη σκουληκότρυπα. Αυτό συμβαίνει επειδή το πέρασμα θα απαιτούσε την πτώση σε μια μαύρη τρύπα, η οποία είναι μια αξιοθαύμαστη θανατηφόρα εμπειρία. Οτιδήποτε περνάει από τον ορίζοντα της εκδήλωσης θα είναι τεντωμένο και συνθλίβεται, που περιλαμβάνει τα ζωντανά όντα. Για να το πούμε απλά, δεν υπάρχει τρόπος να επιβιώσετε ένα τέτοιο ταξίδι.

Υπάρχει μια άλλη κατάσταση στην οποία μπορεί να προκύψει μια σκουληκότρυπα, από κάτι που ονομάζεται μαύρη τρύπα Kerr. Θα φαινόταν τελείως διαφορετική από μια φυσιολογική "μοναδικότητα σημείων" που είναι αυτό που οι αστρονόμοι σκέφτονται να συνθέτουν μαύρες τρύπες. Μια μαύρη τρύπα Kerr θα προσανατολίσει τον εαυτό της σε ένα σχηματισμό δαχτυλιδιών, εξισορροπώντας αποτελεσματικά την τεράστια βαρυτική δύναμη με την περιστροφική αδράνεια της ιδιαιτερότητας.

Δεδομένου ότι η μαύρη τρύπα είναι "κενή" στη μέση θα μπορούσε να περάσει από αυτό το σημείο. Η στρέβλωση του χωροχρόνου στη μέση του δακτυλίου μπορεί να λειτουργήσει ως σκουληκότρυπα, επιτρέποντας στους ταξιδιώτες να περάσουν σε ένα άλλο σημείο του χώρου. Ίσως στην απέναντι πλευρά του σύμπαντος, ή σε ένα διαφορετικό σύμπαν όλοι μαζί. Οι ιδιαιτερότητες του Kerr έχουν ένα ξεχωριστό πλεονέκτημα σε σχέση με άλλες προτεινόμενες σκουληκότρυπες, καθώς δεν απαιτούν την ύπαρξη και τη χρήση εξωτικής «αρνητικής μάζας» για να τους κρατήσει σταθερούς. Ωστόσο, δεν έχουν ακόμη παρατηρηθεί, θεωρηθούν μόνο.

Αφήνοντας κατά μέρος τις τεχνικές πτυχές της μηχανικής των σκουληκιών, υπάρχουν και κάποιες σκληρές φυσικές αλήθειες για αυτά τα αντικείμενα. Ακόμα κι αν υπάρχουν, είναι δύσκολο να πούμε αν οι άνθρωποι θα μπορούσαν ποτέ να μάθουν να τους χειραγωγήσουν. Επιπλέον, η ανθρωπότητα δεν έχει καν ακόμη αστικά σκάφη, οπότε ο υπολογισμός των τρόπων χρήσης των σκουληκότρυπων για να ταξιδέψουν θέτει πραγματικά το καλάθι στο πούλμαν.

Υπάρχει επίσης το προφανές ζήτημα της ασφάλειας. Σε αυτό το σημείο, κανείς δεν γνωρίζει ακριβώς τι να περιμένει μέσα σε μια σκουληκότρυπα. Ούτε γνωρίζουμε επακριβώς ΟΠΩΣ μια σκουληκότρυπα μπορεί να στείλει ένα πλοίο. Θα μπορούσε να βρίσκεται στον δικό μας γαλαξία ή ίσως κάπου αλλού στο πολύ μακρινό σύμπαν. Επίσης, εδώ είναι κάτι για να μασάτε. Αν μια σκουληκότρυπα πήρε ένα πλοίο από τον γαλαξία μας σε άλλο ένα δισεκατομμύριο έτη φωτός μακριά, υπάρχει ένα ολόκληρο ζήτημα χρόνου για να το εξετάσουμε. Μήπως η σκουληκότρυπα μεταφέρει στιγμιαία; Αν ναι, ΠΟΤΕ φτάνουμε στη μακρινή ακτή; Μήπως το ταξίδι αγνοεί την επέκταση του χωροχρόνου;

Έτσι, ενώ σίγουρα μπορεί να είναι δυνατόν για να υπάρχουν wormholes και λειτουργούν ως πύλες σε όλο το σύμπαν, είναι πολύ λιγότερο πιθανό ότι οι άνθρωποι θα είναι πάντα σε θέση να βρουν έναν τρόπο να τους χρησιμοποιήσουν. Η φυσική απλά δεν λειτουργεί. Ακόμη.

Επεξεργάστηκε και ενημερώθηκε από Carolyn Collins Petersen