«Κυνηγώντας» σκουληκότρυπες για χωροχρονικά ταξίδια. Chasing Wormholes: The Hunt for Tunnels in Space-Time

A theatrical poster for the 2014 film "Interstellar" shows the spaceship Endurance flying through a wormhole. Credit: Paramount Pictures

Οι σκουληκότρυπες πρωταγωνιστούν συχνά στα βιβλία και τις ταινίες επιστημονικής φαντασίας, όπως για παράδειγμα στο φιλμ «Interstellar» του Κρίστοφερ Νόλαν, στο οποίο χρησιμοποιείται μία τέτοια συμπαντική «σήραγγα» που οδηγεί σε κόσμους πολύ πιο μακρινούς από το ηλιακό μας σύστημα.

Einstein believed worm holes could open up a window into a different era. The problem with his theory is that, if worm holes exist, they don't stay open long enough for anything to pass through them. But a new study at Cambridge University suggests unusually-shaped wormholes could stay open longer than normal.

Παρόλο που σε ορισμένες περιπτώσεις σενάρια σαν το παραπάνω έχουν δόσεις υπερβολής, βασίζονται σε ένα φαινόμενο που προβλέπεται από τους νόμους της φυσικής, και πιο συγκεκριμένα από τη Γενική Θεωρία της Σχετικότητας του Αϊνστάιν. Έτσι, εκτός από συγγραφείς και σκηνοθέτες, αρκετοί επιστήμονες σε όλο τον κόσμο μελετούν θεωρητικά τους τρόπους με τους οποίους θα μπορούσε όντως να χρησιμοποιηθεί μια σκουληκότρυπα για διαστρικά ταξίδια.

Ένας τέτοιος επιστήμονας είναι ο Έρικ Ντέιβις, φυσικός από το Ίδρυμα Tau Zero Tau που εδρεύει στο Κλίβελαντ, ο οποίος χρησιμοποιεί τις εξισώσεις της Γενικής Σχετικότητας για να περιγράψει τις ιδιότητες που θα έχει μια κοσμική «σήραγγα», όπως και τι θα συνέβαινε αν οποιοδήποτε αντικείμενο ή πληροφορία περνούσε το «κατώφλι» της.

The folding of space-time could create wormholes that could be used for faster-than-light journeys and time travel. Credit: edobric | Shutterstock

«Οι σκουληκότρυπες είναι τούνελ που μπορεί να συνδέουν δύο απομακρυσμένα σημεία (είτε στο σύμπαν μας είτε σε διαφορετικά σύμπαντα), δύο διαφορετικές χρονικές στιγμές για ταξίδια στον χρόνο, ή ακόμη και διαφορετικές χωρικές διαστάσεις», λέει ο Ντέιβις στο σάιτ Space.com.

Η ύπαρξή τους προβλέφθηκε για πρώτη φορά το 1916 από τον μαθηματικό Λούντβιχ Φλαμ, ο οποίος μελετούσε ποια φαινόμενα θα μπορούσαν να απορρέουν από τη Γενική Σχετικότητα. Παρόλο που αποτελούν μία εντυπωσιακή συνέπεια της θεωρίας, σύμφωνα με τον ομότιμο καθηγητή του Caltech Κιπ Θορν, ακόμη δεν έχει προταθεί κάποιος μηχανισμός δημιουργίας τους, ο οποίος να είναι γενικά αποδεκτός από την επιστημονική κοινότητα. Και βέβαια, μέχρι σήμερα δεν έχει ανιχνευθεί καμία τέτοια κοσμική δομή.

Theoretical physicist Kip Thorne, who helped bring real science to the movie "Interstellar." Some of Thorne's scientific theories seem to border on science fiction.

Ο Θορν έχει επίσης δείξει μαζί με την ομάδα του πως, ακόμη κι αν σχηματιζόταν μία σκουληκότρυπα, πιθανότατα θα κατέρρεε πριν μπορέσει οποιοδήποτε αντικείμενο να περάσει από μέσα της. Για να παραμείνει αυτή η συμπαντική «πύλη» ανοιχτή για αρκετό χρονικό διάστημα, θα χρειαζόταν κάποιο είδος σκαλωσιάς – κατασκευασμένης μάλιστα από κάποιο είδος «εξωτικής» ύλης.

Ένα υποψήφιο υλικό είναι η σκοτεινή ύλη, η οποία είναι πέντε φορές περισσότερη στο σύμπαν από τη συμβατική ύλη. Βέβαια, οι επιστήμονες δεν έχουν καμία εικόνα για τη φύση της σκοτεινής ύλης, αφού μέχρι σήμερα δεν έχει ανιχνευθεί άμεσα. Ωστόσο, μελετώντας τον τρόπο που αλληλεπιδρά με τη συμβατική ύλη μπορούν να «ψηλαφίσουν» τις ιδιότητές της.

Έτσι, σύμφωνα με άλλους θεωρητικούς φυσικούς, είναι πιθανό οι σκουληκότρυπες να σχηματίζονται σε περιοχές με μεγάλη συγκέντρωση σκοτεινής ύλης, όπως για παράδειγμα στα εξωτερικά όρια του Γαλαξία μας. Μάλιστα, με τη βοήθεια προσομοιώσεων, επιστήμονες έχουν δείξει πως σε μία τέτοια περίπτωση θα μπορούσαν όντως να λειτουργούν σαν συμπαντικές σήραγγες.

An artist's image of a hypothetical spacecraft that could be used to travel through a wormhole. Credit: NASA

Ακόμη όμως κι αν υπάρχουν τέτοια τούνελ στο σύμπαν, τι θα πάθαινε ένα αντικείμενο ή ένας άνθρωπος που θα περνούσε μέσα από αυτές; «Τίποτα», απαντά αφοπλιστικά ο Ντέιβις. «Το ταξίδι θα είναι ασφαλές για ένα διαστημόπλοιο και τους επιβάτες του, αφού στο εσωτερικό τους δεν θα υπάρχουν ισχυρές, παραμορφωτικές βαρυτικές δυνάμεις».

«Έτσι, αν βρεθούν στην είσοδο, π.χ. κάπου στη “γειτονιά” της Γης, απλώς θα περάσουν μέσα από το τούνελ και θα εμφανισθούν στην έξοδό του».

Καθώς αυτές οι χωροχρονικές σήραγγες θα συνδέουν δύο απομακρυσμένα σημεία, παρακάμπτοντας ουσιαστικά τη μεταξύ τους διαδρομή, για έναν εξωτερικό παρατηρητή θα σήμαινε πως οι «ταξιδιώτες» κινούνται με ταχύτητα μεγαλύτερη του φωτός. Επομένως, αν υπάρχουν, θα επιτρέψουν στον άνθρωπο να εξερευνήσει περιοχές του σύμπαντος στις οποίες είναι αδύνατον να φθάσει αλλιώς, αφού έχουν τόσο μεγάλη απόσταση από τον πλανήτη μας που ακόμη και το φως χρειάζεται χιλιάδες ή και εκατομμύρια χρόνια για να τη διανύσει.Βέβαια, για να γίνει αυτό, θα πρέπει πρώτα να έχουν βρεθεί σκουληκότρυπες στο σύμπαν. 

The worm hole would be open just long enough, Dr Butcher suggests, to send a photon through to the other side. Because the ends of a wormhole can exist at different points in time, if Professor Butcher's theory proves correct, a message could be sent through time.

Ωστόσο, ο Ντέιβις υποστηρίζει πως θα μπορούσαν να γίνουν πειράματα που να ψάξουν για χωροχρονικά τούνελ, ανιχνεύοντας έμμεσες ενδείξεις οι οποίες θα «προδίδουν» την ύπαρξή τους. Τέτοιες ενδείξεις  θα ήταν διαφορές στις περιοχές εισόδου και εξόδου, οι οποίες να παραπέμπουν στη σχέση αντικειμένου-ειδώλου ενός κοίλου καθρέφτη. Επίσης, θα μπορούσαν να αναζητηθούν ακτίνες φωτός με ιδιότητες που, όπως προβλέπεται θεωρητικά, θα αποκτούσαν αν είχαν ταξιδέψει μέσα από μία σκουληκότρυπα.

Πηγές: naftemporiki.gr – www.space.com