Crvotočine su oslonac u znanstvenoj fantastici i pružaju našim herojima brz i jednostavan način da odmah putuju Svemirom. Iako ih je znanstvena fantastika učinila popularnima, crvotočine su imale svoje porijeklo u znanosti - iskrivljavajući prostor kao što je ovo teoretski bilo moguće. Ali prema dr. Stephenu Hsuu sa Sveučilišta u Oregonu, izgradnja crvotočine vjerojatno je nemoguća.
Slušajte intervju: Malo vjerojatno crvotočine (4,5 mb)
Ili se pretplatite na Podcast: universetoday.com/audio.xml
Fraser Cain: Gledao sam svoj dio epizoda Star Trek-a. Koliko me je to dobro pripremilo za stvarno znanstveno razumijevanje crvotočine?
Dr. Stephen Hsu: U Star Trek-u zapravo ne koriste crvotočine, ali možda je najbolji tretman u znanstvenoj fantastiki za crvotočine bio u filmu Contact, koji je zasnovan na knjizi Carla Sagana. I zapravo povijesno, kad je Sagan pisao roman - Sagan je bio profesor astronomije - kontaktirao je stručnjaka za opću relativnost, momka po imenu Kip Thorne, iz Caltecha i želio se uvjeriti da je način na koji su crvotočine tretirane u kontaktu zapravo kao blizu da je moguće znanstveno ispravna. A to je zapravo potaknulo Thornea da napravi puno istraživanja na crvotočinama. Naš rad je zapravo produžetak stvari koje je učinio.
Fraser: Dakle, ako biste htjeli teoretski izgraditi crvotočinu, što biste učinili?
Hsu: Morate imati vrlo čudnu ili egzotičnu vrstu materije i na tu tvar mora postojati vrlo negativan pritisak. Ispada da vam je za stabilizaciju grla ili cjevčice crvotočina potrebna vrlo čudna materija, a naš rad ima veze s tim koliko bi takva vrsta bila u modelima fizike čestica.
Fraser: Recimo da sagradite suzu u svemirskom vremenu i napunite je egzotičnom materijom kako biste je držali otvorenom, a zatim biste mogli pomaknuti dvije krajnje točke crvotočine oko Svemira i one bi se povezale i u prostoru i u vremenu.
Hsu: Ali u nekim pričama znanstvene fantastike oni postuliraju da su od Velikog praska preostale samo neke crvotočine, a mi bismo je tek otkrili i počeli koristiti. Ali konstruktivni model je taj da ljudi ili neka vanzemaljska civilizacija zapravo grade svoje, i u tom slučaju su dva kraja crvotočne rupe vjerojatno u početku prilično blizu, ali onda ih razdvojite.
Fraser: Gdje vas je vaše istraživanje dovelo do gledanja crvotočina?
Hsu: Proučavali smo temeljna ograničenja u pogledu nečega što se naziva „jednadžba stanja materije“ - koja svojstva, poput tlaka ili gustoće energije, mogu imati. Pronašli smo nekoliko vrlo jakih ograničenja i ispada da su ta ograničenja vrlo negativna za mogućnost izgradnje crvotočine.
Fraser: Kakav će učinak imati na crvotočnu rupu?
Hsu: Da biste dobili vrlo čudnu egzotičnu materiju koju sam prije spomenuo s vrlo negativnim pritiskom, ispada se da jednadžbe pokazuju da kad prisilite pritisak da bude toliko negativan, uvijek postoji neki nestabilan mod u pitanju, što znači da ako ste bili da nagrizete svoj aparat, možda ćete pronaći da je egzotična materija - koja stabilizira crvotočina - samo propala u gomilu fotografija ili nešto slično.
Fraser: Je li stvar u tome što vam ne puknu aparati ili je teoretski nemoguće postići stabilnu točku?
Hsu: Rekao bih da je teoretski nemoguće izgraditi klasičnu materiju koja je stabilna i može stabilizirati crvotočina. Mogli biste pitati, možda ću jednostavno izbjeći da nešto naletim, ali ako biste nekoga poslali kroz crvotočnu rupu, to bi samo po sebi stvorilo udarac i vrlo vjerojatno bi cijelu stvar propalo.
Fraser: Recimo da niste htjeli slati ljude, već ste samo željeli neki način slanja informacija - razgovor unatrag.
Hsu: To nije isključeno. Ispada da ograničenja koja proizlaze imaju veze s materijom u kojoj su kvantni učinci relativno mali. Ako imate materiju u kojoj su kvantni efekti vrlo veliki, tada biste još mogli imati stabilnu crvotočinu. Sama crvotočina na kvantni bi način bila neizrazita. Cijev crvotočne rupe fluktuirala bi poput kvantnog stanja. Dakle, to vas ne sprječava da pošaljete poruku na vrijeme; možda ćete morati pokušati poruku poslati više puta da biste je poslali tamo gdje želite. Ali, možda biste ipak mogli poslati poruku. Slanje osobe može biti opasno ako crvotočina fluktuira jer bi osoba mogla završiti na krivom mjestu ili u krivo vrijeme.
Fraser: Čuo sam procjene da će za izgradnju crvotočine biti potrebno više energije nego cijeli Univerzum. Imate li nekakve izračune u tom smislu?
Hsu: Naši proračuni to ne pokazuju nužno. Potrebna je ogromna gustoća energije da se stvori crvotočina koja je dovoljno velika da se čovjek može uklopiti u nju. Ali, obično uzimajući u obzir ovu vrstu problema, pretpostavljate da sve što civilizacija ovo radi ima proizvoljno naprednu tehnologiju. Ono što pokušavamo razumjeti je da li ograničenje ne proizlazi iz tehnologije, već stvarno dolazi iz temeljnih zakona fizike.
Fraser: A kamo će vas od ovog trenutka voditi vaše istraživanje? Postoji li nešto u što još uvijek niste sigurni?
Hsu: Naš se rezultat uglavnom mora odnositi na klasične crvotočine, ili crvotočine čiji prostor u vremenu nije baš kvantno mehanički, a mi smo još uvijek zainteresirani vidjeti možemo li proširiti svoje rezultate i na crvotočne rupe u kojima je prostor neizvjestan.
Fraser: Postoji novi rad na tamnoj energiji, gdje kažu da se čini da se efekt tamne energije događa u Univerzumu, da se ubrzava. Ili postoji novi oblik energije koji nije viđen ranije, ili je možda to slom Einsteinove teorije na velikoj razini. Ako neki od tih djela pokaže da možda Einsteinova relativnost ne može to objasniti na široj razini, hoće li to imati implikacije na klasično razumijevanje što je crvotočina?
Hsu: U kontekstu tamne energije, budući da je to nešto što utječe na strukturu svemira velikih razmjera, ponašanje Svemira na duljim ljestvicama megaparcesa, uvijek je moguće da se Opća relativnost kao teorija mijenja na vrlo velikim udaljenostima i zato nismo ga mogli testirati na tim udaljenostima. Tako da je uvijek moguće da zaključci koje dobijete iz Relativnosti jednostavno nisu primjenjivi. U našem slučaju duljina skale preko koje koristimo Opću relativnost je u veličini čovjeka. Dakle, bilo bi pomalo iznenađujuće kada bi se opšta relativnost probila već na tim mjerilima, iako je to moguće.
Fraser: Dakle, na maloj je strani više ono što gledate. To još uvijek lijepo objašnjava stvari u ovoj mjeri.
Hsu: Da, postoje jači eksperimentalni testovi opće relativnosti ili barem Newtonove gravitacije na duljinama ljestvica od metra nego na megaparsecima. Pa smo malo sigurniji da je matematička formulacija gravitacije koju koristimo ispravna.
Fraser: Ako bih htio brzo preći Svemir, trebao bih pogledati možda warp pogon, ili možda samo običan stari koji se kreće u redovnom prostoru.
Hsu: Ja sam veliki obožavalac znanstvene fantastike, i od kad sam bio dijete, ali kao znanstvenik, moram reći da izgleda kao da naš Svemir nije izgrađen na vrlo prikladan način da ga ljudi dobiju od zvijezde do zvijezde. I sci-fi koji smo na kraju ostajali blizu našeg Sunca, ali radimo zadivljujuće stvari bio-inženjeringom ili informacijskom tehnologijom ili A.I. čini se vjerojatnijim za ostvarivanje naših fizičkih zakona, nego Zvjezdane staze.
