Găurile de vierme sunt un element principal în domeniul ficțiunii științifice, oferind eroilor noștri un mod rapid și ușor de a călători instantaneu în jurul Universului. Chiar dacă ficțiunea științifică le-a făcut populare, găurile de vierme și-au avut originea în știință - distorsionarea spațiului ca acesta era posibil teoretic. Dar, conform doctorului Stephen Hsu, de la Universitatea din Oregon, construirea unei găuri de vierme este probabil imposibilă.
Ascultați interviul: găuri de vierme improbabile (4,5 mb)
Sau abonați-vă la Podcast: universetoday.com/audio.xml
Fraser Cain: Acum, am urmărit distribuția mea din episoadele Star Trek. Cât de bine m-a pregătit acest lucru pentru înțelegerea științifică reală a unei găuri de vierme?
Dr. Stephen Hsu: În Star Trek nu folosesc într-adevăr găurile de vierme, dar poate cel mai bun tratament în domeniul științei de știință pentru găurile de vierme a fost în filmul Contact, care se bazează pe o carte de Carl Sagan. Și de fapt istoric, când Sagan scria romanul - Sagan era profesor de astronomie - a contactat un expert în Relativitatea generală, un tip pe nume Kip Thorne, la Caltech și a vrut să se asigure că modul în care au fost tratate găurile de vierme în contact a fost de fapt așa aproape de a fi corect corect din punct de vedere științific. Și asta a stimulat de fapt Thorne să facă o mulțime de cercetări cu privire la găurile de vierme. Munca noastră este de fapt o extensie a lucrurilor pe care le-a făcut.
Fraser: Deci, dacă ai vrea să construiești o gaură de vierme, teoretic, ce ai face?
Hsu: Trebuie să aveți un fel de materie foarte ciudat sau exotic, iar materia respectivă trebuie să aibă o presiune extrem de negativă. Se dovedește că pentru a stabiliza gâtul sau tubul găurii de vierme ai nevoie de materie foarte ciudată, iar munca noastră are de-a face cu cât este posibil acest tip de materie în modelele de fizică a particulelor.
Fraser: Să zicem că construiți o lacrimă în spațiu și o umpleți cu materie exotică pentru a o menține deschisă, apoi puteți muta cele două puncte finale ale găului de vierme în jurul Universului și s-ar conecta atât în spațiu, cât și în timp.
Hsu: Dar în unele povești de ficțiune științifică se postulează că au rămas doar niște găuri de vierme de pe Big Bang și am descoperi doar una și am începe să o folosim. Însă modelul constructiv este acela că oamenii, sau o civilizație extraterestră, își construiesc de fapt propriile, iar în acest caz, cele două capete ale găurii de vierme sunt probabil destul de strâns împreună la început, dar apoi le desprindeți.
Fraser: Unde te-a determinat cercetarea să te uiți la găurile de vierme?
Hsu: Studiam constrângerile fundamentale la ceva numit „ecuația stării materiei” - ce proprietăți, cum ar fi presiunea sau densitatea energetică pot avea. Am descoperit câteva constrângeri foarte puternice și se pare că aceste constrângeri sunt foarte negative pentru posibilitatea construirii unui gă de vierme.
Fraser: Ce efect vor avea asupra găului de vierme?
Hsu: Pentru a obține materia exotică foarte ciudată de care am menționat anterior cu o presiune foarte negativă, se dovedește că ecuațiile arată că atunci când forțați presiunea să fie atât de negativă, există întotdeauna un mod instabil în materie, ceea ce înseamnă că dacă ați fi pentru a vă arunca aparatul, s-ar putea să găsiți materia exotică - care stabilizează gaura de vierme - doar se prăbușește într-o grămadă de fotografii sau ceva de genul.
Fraser: Este o problemă de a nu vă bate aparatul sau este teoretic imposibil să ajungeți la un punct stabil?
Hsu: Aș spune că este teoretic imposibil să construim materie clasică care să fie stabilă și să poată stabiliza o gaură de vierme. Ați putea întreba, poate că voi evita pur și simplu chestia asta, dar dacă ați trimite o persoană prin gaura de vierme, asta ar oferi o denivelare și ar provoca foarte mult ca totul să se destrame.
Fraser: Să zicem că nu ai vrut să trimiți oameni, ci doar ai dorit un fel de a trimite informații - vorbind în timp.
Hsu: Nu este exclus. Se pare că constrângerile pe care le derivăm au legătură cu materia în care efectele cuantice sunt relativ mici. Dacă aveți materie în care efectele cuantice sunt foarte mari, atunci puteți avea totuși un gă de vierme stabil. Gura de vierme în sine ar fi confuză într-un mod cuantic. Tubul găurii de vierme ar fluctua ca o stare cuantică. Acum, asta nu vă împiedică să trimiteți un mesaj înapoi în timp; s-ar putea să fiți nevoit să încercați să trimiteți mesajul de mai multe ori pentru a-l face să meargă acolo unde doriți. Poate că, totuși, ați putea trimite un mesaj. Trimiterea unei persoane poate fi periculoasă dacă gaura de vierme fluctuează, deoarece persoana poate ajunge în locul greșit sau în momentul nepotrivit.
Fraser: Am auzit estimări că construirea unui gă de vierme ar necesita mai multă energie decât întregul Univers. Aveți un fel de calcul în acest sens?
Hsu: calculele noastre nu arată neapărat asta. Este nevoie de o cantitate imensă de densitate de energie pentru a crea o gaură de vierme care este suficient de mare pentru ca un om să se potrivească. Dar, de obicei, luând în considerare acest tip de problemă, presupuneți că orice civilizație încearcă să facă acest lucru are o tehnologie avansată în mod arbitrar. Ceea ce încercăm să înțelegem este dacă există o limitare care nu provine de la tehnologie, ci chiar vine din legile fundamentale ale fizicii.
Fraser: Și unde te va conduce cercetarea din acest moment? Există ceva despre care nu sunteți încă sigur?
Hsu: Rezultatul nostru trebuie să se ocupe în principal de găurile de vierme clasice sau găurile de vierme al căror spațiu nu este foarte mecanic cuantic și suntem încă interesați să vedem dacă putem extinde rezultatele noastre pentru a acoperi găurile de vierme în care spațiu este confuz.
Fraser: Există unele lucrări noi privind energia întunecată, în care spun că efectul de energie întunecată pare să se întâmple în Univers, că se accelerează. Fie există o nouă formă de energie care nu s-a mai văzut până acum, sau poate este o defalcare a teoriilor lui Einstein la un nivel mare. Dacă o parte din acea lucrare începe să arate că poate relativitatea lui Einstein nu este capabilă să o explice la nivel mai mare, va avea o implicație asupra înțelegerii clasice a ceea ce este o gaură de vierme?
Hsu: În contextul energiei întunecate, deoarece este ceva care afectează structura pe scară largă a Universului, comportamentul Universului pe scările de lungime ale megaparsecurilor, este întotdeauna posibil ca Relativitatea generală ca teorie să fie modificată la distanțe foarte mari și pentru că nu am putut să-l testăm pe aceste distanțe. Așadar, este întotdeauna posibil ca concluziile pe care le obțineți de la Relativity să nu fie aplicabile. În cazul nostru, scala de lungime peste care folosim Relativitatea generală este la dimensiunea unui om. Așadar, ar fi oarecum surprinzător dacă Relativitatea generală ar descompune deja la acea scară de lungime, deși este posibil.
Fraser: Deci, privim mai mult ceea ce privești. Încă explică lucrurile destul de frumos la această scară.
Hsu: Corect, există teste experimentale mai puternice ale relativității generale, sau cel puțin a gravitației newtoniene, pe scări de lungime de metri decât pe megaparsecuri. Deci suntem puțin mai siguri că formularea matematică a gravitației pe care o folosim este corectă.
Fraser: Dacă aș fi vrut să traversez Universul destul de rapid, ar trebui să mă uit poate la unitatea de urzire în schimb, sau poate doar să se miște în spațiu obișnuit.
Hsu: Sunt un fan imens al science-fiction-ului și sunt de când eram mic, dar ca om de știință, ar trebui să spun că se pare că Universul nostru pare să nu fie construit într-un mod foarte convenabil pentru ca oamenii să obțină de la stea la stea. Și ficțiunea în care sfârșim rămânând aproape de Soarele nostru, dar facem lucruri uimitoare cu bioinginerie sau tehnologie informațională sau A.I. par mai susceptibile de a fi realizate cu legile noastre fizice, decât Star Trek.
