Οι σκουληκότρυπες είναι το βασικό στήριγμα της επιστημονικής φαντασίας, παρέχοντας στους ήρωες μας έναν γρήγορο και εύκολο τρόπο να ταξιδεύουν αμέσως στο Σύμπαν. Παρόλο που η επιστημονική φαντασία τους έκανε δημοφιλείς, οι σκουληκότρυπες είχαν την προέλευσή τους στην επιστήμη - η παραμόρφωση του χωροχρόνου έτσι ήταν θεωρητικά δυνατή. Ωστόσο, σύμφωνα με τον Δρ Stephen Hsu από το Πανεπιστήμιο του Όρεγκον, η κατασκευή μιας σκουληκότρυπας είναι πιθανώς αδύνατη.
Ακούστε τη συνέντευξη: Unlikely Wormholes (4,5 mb)
Ή εγγραφείτε στο Podcast: universetoday.com/audio.xml
Fraser Cain: Τώρα, έχω παρακολουθήσει το μερίδιό μου στα επεισόδια Star Trek. Πόσο καλά με έχει προετοιμάσει για την πραγματική επιστημονική κατανόηση μιας σκουληκότρυπας;
Δρ Stephen Hsu: Στο Star Trek δεν χρησιμοποιούν πραγματικά σκουληκότρυπες, αλλά ίσως η καλύτερη θεραπεία στο sci-fi για σκουληκότρυπες ήταν στην ταινία Contact, η οποία βασίζεται σε ένα βιβλίο του Carl Sagan. Και στην πραγματικότητα ιστορικά, όταν ο Sagan έγραφε το μυθιστόρημα - ο Sagan ήταν καθηγητής αστρονομίας - ήρθε σε επαφή με έναν εμπειρογνώμονα στη Γενική Σχετικότητα, έναν τύπο Kip Thorne, στο Caltech, και ήθελε να βεβαιωθεί ότι ο τρόπος αντιμετώπισης των σκουληκιών ήταν στην πραγματικότητα πλησιάζει στο να είναι επιστημονικά σωστό δυνατόν. Και αυτό πραγματικά ώθησε τον Thorne να κάνει πολλή έρευνα για σκουληκότρυπες. Η δουλειά μας είναι στην πραγματικότητα μια επέκταση των πραγμάτων που έκανε.
Fraser: Άρα αν θελήσατε να φτιάξετε μια σκουληκότρυπα, τι θα κάνατε;
Hsu: Πρέπει να έχετε ένα πολύ περίεργο ή εξωτικό είδος ύλης και αυτό το θέμα πρέπει να έχει πολύ αρνητική πίεση. Αποδεικνύεται ότι για τη σταθεροποίηση του λαιμού ή του σωλήνα της σκουληκότρυπας χρειάζεστε πολύ περίεργη ύλη και η δουλειά μας έχει να κάνει με το πόσο πιθανό είναι αυτό το είδος ύλης σε μοντέλα φυσικής σωματιδίων.
Fraser: Ας υποθέσουμε ότι χτίζετε ένα δάκρυ στο χωροχρόνο και το γεμίζετε με εξωτική ύλη για να το κρατήσετε ανοιχτό και, στη συνέχεια, μπορείτε να μετακινήσετε τα δύο τελικά σημεία της σκουληκότρυπας γύρω από το Σύμπαν και θα μπορούσαν να συνδεθούν τόσο στο διάστημα όσο και στο χρόνο.
Hsu: Αλλά σε μερικές ιστορίες επιστημονικής φαντασίας υποστηρίζουν ότι υπάρχουν μόνο μερικά σκουληκότρυπα που έχουν απομείνει από το Big Bang και θα ανακαλύψαμε μόνο ένα και θα αρχίσουμε να το χρησιμοποιούμε. Αλλά το εποικοδομητικό μοντέλο είναι ότι οι άνθρωποι, ή κάποιος εξωγήινος πολιτισμός, στην πραγματικότητα χτίζουν το δικό τους, και σε αυτήν την περίπτωση τα δύο άκρα της σκουληκότρυπας πιθανώς είναι αρκετά κοντά μεταξύ τους στην αρχή, αλλά τότε τα χωρίζεις.
Fraser: Πού σας οδήγησε η έρευνά σας να κοιτάξετε τις σκουληκότρυπες;
Hsu: Μελετήσαμε θεμελιώδεις περιορισμούς σε κάτι που ονομάζεται «εξίσωση της κατάστασης της ύλης» - ποιες ιδιότητες, όπως η πίεση ή η ενεργειακή πυκνότητα μπορεί να έχει η σημασία. Βρήκαμε μερικούς πολύ ισχυρούς περιορισμούς και αποδεικνύεται ότι αυτοί οι περιορισμοί είναι πολύ αρνητικοί για τη δυνατότητα κατασκευής σκουληκότρυπας.
Fraser: Τι επίδραση θα έχουν στη σκουληκότρυπα;
Hsu: Για να πάρετε την πολύ περίεργη εξωτική ύλη που ανέφερα προηγουμένως με πολύ αρνητική πίεση, αποδεικνύεται ότι οι εξισώσεις δείχνουν ότι όταν αναγκάζετε την πίεση να είναι τόσο αρνητική, πάντα υπάρχει κάποια ασταθής λειτουργία στην υπόθεση, πράγμα που σημαίνει ότι εάν ήσασταν για να χτυπήσετε τη συσκευή σας, μπορεί να βρείτε την εξωτική ύλη - η οποία σταθεροποιεί την σκουληκότρυπα - μόλις καταρρέει σε μια δέσμη φωτογραφιών ή κάτι τέτοιο.
Fraser: Είναι θέμα να μην χτυπήσετε τη συσκευή σας ή είναι θεωρητικά αδύνατο να φτάσετε σε ένα σταθερό σημείο;
Hsu: Θα έλεγα ότι είναι θεωρητικά αδύνατο να οικοδομήσουμε κλασική ύλη που είναι σταθερή και μπορεί να σταθεροποιήσει μια σκουληκότρυπα. Ίσως να ρωτήσετε, καλά ίσως απλώς να αποφύγω να χτυπήσω το πράγμα, αλλά αν στείλατε ένα άτομο μέσω της σκουληκότρυπας, αυτό από μόνο του θα πρόσφερε ένα χτύπημα και πιθανότατα θα έκανε το όλο πράγμα να καταρρεύσει.
Fraser: Ας πούμε ότι δεν θέλατε να στείλετε άτομα, απλώς θέλατε κάποιο τρόπο αποστολής πληροφοριών - μιλώντας πίσω στο παρελθόν.
Hsu: Δεν αποκλείεται. Αποδεικνύεται ότι οι περιορισμοί που αντλούμε αφορούν την ύλη στην οποία τα κβαντικά αποτελέσματα είναι σχετικά μικρά. Εάν έχετε θέμα στην οποία τα κβαντικά εφέ είναι πολύ μεγάλα, τότε θα μπορούσατε να έχετε ακόμα μια σταθερή σκουληκότρυπα. Η ίδια η σκουληκότρυπα θα ήταν ασαφής με κβαντικό τρόπο. Ο σωλήνας του σκουληκότρυπα θα κυμαινόταν σαν κβαντική κατάσταση. Τώρα, αυτό δεν σας εμποδίζει να στείλετε ένα μήνυμα στο παρελθόν. ίσως χρειαστεί να προσπαθήσετε να στείλετε το μήνυμα πολλές φορές για να φτάσετε εκεί που θέλετε. Αλλά, ίσως θα μπορούσατε ακόμα να στείλετε ένα μήνυμα. Η αποστολή ενός ατόμου μπορεί να είναι επικίνδυνη εάν η σκουληκότρυπα κυμαίνεται επειδή το άτομο μπορεί να καταλήξει σε λάθος μέρος ή σε λάθος χρόνο.
Fraser: Έχω ακούσει εκτιμήσεις ότι η κατασκευή σκουληκότρυπας θα απαιτούσε περισσότερη ενέργεια από ολόκληρο το Σύμπαν. Έχετε κάποιους υπολογισμούς σχετικά;
Hsu: Οι υπολογισμοί μας δεν το δείχνουν απαραίτητα. Παίρνει μια τεράστια ποσότητα ενεργειακής πυκνότητας για να δημιουργήσει μια σκουληκότρυπα που είναι αρκετά μεγάλη για να ταιριάζει ένας άνθρωπος. Όμως, συνήθως λαμβάνοντας υπόψη αυτό το είδος προβλήματος, υποθέτετε ότι όποιος πολιτισμός προσπαθεί να κάνει αυτό έχει αυθαίρετα προηγμένη τεχνολογία. Αυτό που προσπαθούμε να καταλάβουμε είναι αν υπάρχει ένας περιορισμός που δεν προέρχεται από την τεχνολογία, αλλά πραγματικά προέρχεται από τους θεμελιώδεις νόμους της φυσικής.
Fraser: Και από πού θα σας οδηγήσει η έρευνά σας από εδώ και πέρα; Υπάρχει κάτι για το οποίο δεν είστε ακόμα σίγουροι;
Hsu: Το αποτέλεσμα μας αφορά κυρίως τις κλασικές σκουληκότρυπες ή τις σκουληκότρυπες των οποίων ο χωροχρόνος δεν είναι πολύ κβαντικός μηχανικός και εξακολουθούμε να ενδιαφερόμαστε να δούμε αν μπορούμε να επεκτείνουμε τα αποτελέσματά μας για να καλύψουμε τις σκουληκότρυπες στις οποίες ο χωροχρόνος είναι ασαφής.
Fraser: Υπάρχει κάποια νέα δουλειά για τη σκοτεινή ενέργεια όπου λένε ότι το φαινόμενο της σκοτεινής ενέργειας φαίνεται να συμβαίνει στο Σύμπαν, ότι επιταχύνεται. Είτε υπάρχει μια νέα μορφή ενέργειας που δεν έχει ξαναδεί, είτε ίσως είναι μια ανάλυση των θεωριών του Αϊνστάιν σε μεγάλο επίπεδο. Εάν κάποια από αυτές τις εργασίες αρχίσει να δείχνει ότι ίσως η σχετικότητα του Αϊνστάιν δεν είναι σε θέση να το εξηγήσει σε μεγαλύτερο επίπεδο, θα έχει επιπτώσεις στην κλασική κατανόηση του τι είναι μια σκουληκότρυπα;
Hsu: Στο πλαίσιο της σκοτεινής ενέργειας, δεδομένου ότι είναι κάτι που επηρεάζει τη δομή μεγάλης κλίμακας του Σύμπαντος, τη συμπεριφορά του Σύμπαντος σε κλίμακες μήκους megaparsecs, είναι πάντα πιθανό η Γενική Σχετικότητα ως θεωρία να τροποποιηθεί σε πολύ μεγάλες αποστάσεις και επειδή δεν μπορέσαμε να το δοκιμάσουμε σε αυτές τις αποστάσεις. Επομένως, είναι πάντοτε πιθανό να μην ισχύουν τα συμπεράσματα από τη σχετικότητα. Στην περίπτωσή μας, η κλίμακα μήκους στην οποία χρησιμοποιούμε τη Γενική Σχετικότητα είναι στο μέγεθος ενός ανθρώπου. Έτσι, θα ήταν κάπως περίεργο εάν η Γενική Σχετικότητα είχε ήδη καταρρεύσει σε αυτές τις κλίμακες μήκους, αν και είναι δυνατό.
Fraser: Επομένως, περισσότερο από τη μικρή πλευρά είναι αυτό που βλέπετε. Εξακολουθεί να εξηγεί πολύ καλά τα πράγματα σε αυτήν την κλίμακα.
Hsu: Σωστά, υπάρχουν ισχυρότερες πειραματικές δοκιμές της Γενικής Σχετικότητας, ή τουλάχιστον της Νεύτωνας βαρύτητας, σε κλίμακες μήκους των μέτρων από ό, τι στα megaparsecs. Είμαστε λοιπόν λίγο πιο σίγουροι ότι η μαθηματική διατύπωση της βαρύτητας που χρησιμοποιούμε είναι σωστή.
Fraser: Αν ήθελα να διασχίσω το Σύμπαν αρκετά γρήγορα, θα έπρεπε να κοιτάξω ίσως τη μονάδα στρέβλωσης, ή ίσως απλώς παλιά να κινούνται σε κανονικό χώρο.
Hsu: Είμαι ένας τεράστιος θαυμαστής επιστημονικής φαντασίας και από τότε που ήμουν παιδί, αλλά ως επιστήμονας, θα έπρεπε να πω ότι μοιάζει με το Σύμπαν μας να φαίνεται ότι δεν έχει κατασκευαστεί με πολύ βολικό τρόπο για να πάρει ο άνθρωπος από αστέρι σε αστέρι. Και η επιστημονική τεχνολογία που καταλήγουμε να μένουμε κοντά στον Ήλιο μας, αλλά κάνουμε καταπληκτικά πράγματα με τη βιομηχανική ή την τεχνολογία πληροφοριών ή το A.I. φαίνεται πιο πιθανό να πραγματοποιηθεί με τους φυσικούς μας νόμους, από το Star Trek.
