Găurile de vierme în formă de ciudat ar putea funcționa mai bine decât cele sferice

Găurile de vierme sau tunelurile din țesătura spațiului-timp sunt instabile. De îndată ce chiar și un singur foton alunecă pe tunel, gaura de vierme se închide într-o clipă. 

Dar dacă problema ar fi că găurile de vierme imaginate nu erau destul de ciudate? 

Un nou studiu sugerează că secretul pentru o gaură de vierme stabilă îi face să arate amuzant. Formând gaura de vierme, astfel încât să nu fie o sferă perfectă, am putea fi capabili să menținem acel tunel suficient de lung pentru a călători. Singura captură este aceea că gaura de vierme ar trebui să fie de neînțeles minusculă.

Dă-o pe gât

Găurile de vierme, dacă există, v-ar permite să călătoriți de la punctul A la un punct B extrem de îndepărtat, fără a vă deranja cu toată călătoria dificilă de la punctul A la punctul B. Sunt o scurtătură. Un cod înșelător către univers. Vedeți o stea la milioane de ani-lumină? Puteți ajunge la ea în doar câteva minute, dacă aveți o gaură de vierme care vă leagă de steaua respectivă.

Nu este de mirare că este o bază de știință-ficțiune.

Dar găurile de vierme nu sunt doar niște imagini ale imaginației noastre concepute pentru a tăia toate părțile plictisitoare ale călătoriei interstelare (care este cea mai mare parte a acesteia). Ele sunt născute din matematica teoriei generale a relativității lui Einstein, înțelegerea noastră modernă a modului în care funcționează gravitația. În acest limbaj, materia și energia se îndoaie și deformează materialul spațiu-timp. Ca răspuns, îndoirea și deformarea spațiului-timp informează materia cum să se miște.

Legate de: 8 moduri prin care poți vedea teoria relativității din Einstein în viața reală

Așadar, atunci când vine vorba de găuri de vierme, trebuie doar să vă întrebați: este posibil să îndoiți spațiul timpului într-un mod atât de contorsionat, încât să se plieze pe el însuși, formând un tunel pe distanțe scurte între două puncte îndepărtate.? 

Răspunsul, descoperit în anii '70, este un da surprinzător. Găurile de vierme sunt în întregime posibile și permise în cadrul relativității generale.

O singură captură: tind să se desprindă imediat după formare.

Cheile stabilității

Găurile de vierme sunt atât de instabile, deoarece, în esență, ele constau în două găuri negre care se ating între ele, conectate la singularitățile lor pentru a forma un tunel. 

Dar singularitățile sunt vești proaste: sunt puncte de densități infinite. Și sunt înconjurați de regiuni cunoscute sub numele de orizont de eveniment, bariere unidirecționale în cosmos. Dacă traversați orizontul de eveniment al unei găuri negre, nu veți scăpa niciodată.

Pentru a depăși această problemă, intrarea într-un orificiu de vierme trebuie să se afle în afara orizontului evenimentului. Astfel poți traversa gaura de vierme fără să te arunci printr-un orizont de eveniment și fără să scapi niciodată.

Dar, de îndată ce intri într-un astfel de gaură de vierme, pur și simplu stă prea multă masă și gravitatea prezenței tale distorsionează tunelul, provocând ca acesta să se prăbușească în sine, închizându-se ca o bandă de cauciuc supra-întinsă, lăsând în urmă două negre solitare găuri separate în spațiu (și, probabil, bucăți din cadavrul tău împrăștiate în universul observabil).

Legate de: Ce-ar fi dacă ai cădea într-o gaură neagră?

Se dovedește că există o modalitate de a păstra intrarea găului de vierme departe de orizontul evenimentului și de a-l menține suficient de stabil pentru a putea călători. O singură captură: soluția necesită prezența unui material cu masă negativă. Masa negativă este la fel ca masa normală, dar cu un semn minus. Și dacă adunați suficientă masă negativă împreună într-un singur loc, o puteți folosi pentru a menține deschis un gă de vierme.

Dar, din câte știm, materia cu masă negativă nu există. Nu avem dovezi în acest sens și, dacă ar exista, ar încălca o mulțime de legi ale universului, cum ar fi inerția și conservarea impulsului. De exemplu, dacă ai lovit o minge cu masă negativă, aceasta ar zbura înapoi. Dacă așezați un obiect de masă negativă lângă un obiect de masă pozitivă, în loc să se atragă, ei se vor repulsa reciproc, accelerandu-se imediat unul de celălalt la infinit.

Întrucât masa negativă pare a fi un no-go în cosmos, la prima vedere se pare că găurile de vierme sunt puțin probabil să existe și în univers..

O cantitate de confort

Dar acea poveste a găurilor de vierme se bazează pe matematica relativității generale, care este, așa cum am spus, înțelegerea noastră actuală a modului în care funcționează gravitația.

Adică înțelegerea noastră actuală, incompletă, a modului în care funcționează gravitația.

Știm că relativitatea generală nu descrie toate interacțiunile gravitaționale din univers, deoarece se destramă când gravitația devine foarte puternică pe scări mici (cum ar fi, să zicem, singularitățile din interiorul găurilor negre). Pentru a rezolva aceste situații, trebuie să apelăm la o teorie cuantică a gravitației, care ar topi înțelegerea lumii particulelor subatomice cu înțelegerea noastră pe scară mai mare a gravitației. Și asta, nu avem, deoarece de fiecare dată când încercăm să împărțim unul, acesta se destramă în prostii.

Cu toate acestea, avem câteva indicii despre cum poate funcționa gravitația cuantică și, cu cât învățăm mai multe, cu atât putem înțelege mai mult despre fezabilitatea potențială a găurilor de vierme. S-ar putea ca o nouă și îmbunătățită înțelegere a gravitației să dezvăluie că nu aveți nevoie deloc de materie cu masă negativă și că găurile de vierme stabile și traversabile sunt A-OK.

O pereche de teoreticieni de la Universitatea Teheran din Iran a publicat o nouă investigație a găurilor de vierme în baza de date de preimprimare arXiv. Au aplicat câteva tehnici care le-au permis să studieze modul în care mecanica cuantică ar putea modifica tabloul standard al relativității generale. Ei au descoperit că găurile de vierme traversabile ar putea fi permise fără materie negativă, dar numai dacă intrările ar fi fost întinse puțin din sferele pure. 

În timp ce rezultatele sunt interesante, există o singură captură. Aceste ipotetice găuri de vierme traversabile sunt minuscule. Ca și în, extrem de mic. Găurile de vierme ar fi cel mult cu 30% mai mari decât lungimea Planck, sau 1,61 x 10 ^ minus 35 de metri. Și asta înseamnă că călătorul nu poate fi mai mare decât atât. 

Oh, și călătorul găurilor de vierme trebuie să aprindă aproape aproape viteza luminii.

Deși este limitată, noua cercetare deschide o mică fisură în fezabilitatea găurilor de vierme care ar putea fi deschise cu lucrări suplimentare. Și atunci poate că scriitorii de emisiuni TV nu vor mai fi nevoiți să mai analizeze tehnicile.

Paul M. Sutter este astrofizician la SUNY Stony Brook și Institutul Flatiron, gazdă Întrebați un Spaceman și Radio spațială, și autor al Locul tău în Univers.

• Cele mai mari descoperiri ale găurilor negre
• Călătorie spațială interstelară: 7 nave spațiale futuriste pentru a explora cosmosul
• Cele mai mari 18 mistere nesoluționate din fizică

Publicat inițial la .

OFERTA: Economisiți 45% pe „Cum funcționează„ Tot despre spațiu ”și„ Tot despre istorie ”!

Pentru o perioadă limitată de timp, puteți extrage un abonament digital la oricare dintre cele mai vândute reviste științifice pentru doar 2,38 USD pe lună sau 45% din prețul standard pentru primele trei luni.