Σκουληκότρυπες που επιτρέπουν την διέλευση ανθρώπων. Wormholes Open for Transport

Νέες θεωρίες για τις σήραγγες στον χωροχρόνο (σκουληκότρυπες), διερευνούν αν θα μπορούσαν τις διασχίσουν οι άνθρωποι. New theories of wormholes—postulated tunnels through spacetime—explore whether they could be traversable by humans. Peter Jurik/stock.adobe.com

Η πρώτη (;) αναφορά σε κάποιο είδος σκουληκότρυπας, έστω και παραμυθένια, αποτελεί ο καθρέφτης που χρησιμοποιεί η Αλίκη στη χώρα των θαυμάτων. Στην μια πλευρά του καθρέφτη βρίσκεται η εξοχή της Οξφόρδης στην Αγγλία και στην άλλη πλευρά ο φανταστικός κόσμος των θαυμάτων όπου μεταφέρεται ακαριαία η Αλίκη περνώντας μέσα από τον καθρέφτη.

Οι σκουληκότρυπες είναι το αγαπημένο τέχνασμα στα σενάρια ταινιών επιστημονικής φαντασίας που μεταφέρει ταχύτατα τους πρωταγωνιστές από το ένα άκρο του γαλαξία στο άλλο ή σε άλλους γαλαξίες, παρακάπτοντας τις τεράστιες συμπαντικές αποστάσεις. Όμως, παρά το πλήθος των έργων επιστημονικής φαντασίας που αναφέρονται σ’ αυτές (χτυπητά παραδείγματα ο «Πόλεμος των Άστρων» και το «Interstellar»), τα ταξίδια μέσα από τις σκουληκότρυπες είναι δύσκολο να δικαιολογηθούν επιστημονικά.

Πρόσφατα, δύο διαφορετικές ερευνητικές ομάδες παρουσίασαν θεωρητικά μοντέλα που κάνουν τις σκουληκότρυπες να φαίνονται λιγότερο εξωτικές και κάπως πιο αξιόπιστες στην υποτιθέμενη χρήση τους από ανθρώπους.

Η ιδέα της σκουληκότρυπας είναι περίπου τόσο παλιά όσο και της μαύρης τρύπας. Εμφανίστηκε το 1935, όταν o Einstein δημοσίευσε μια εργασία με τον συνεργάτη του Nathan Rosen , στην οποία επιχείρησαν να αποδείξουν ότι οι ιδιομορφίες Schwarzschild που προανήγγειλαν τις μαύρες τρύπες δεν υπήρχαν. Τελικά, ενώ οι μαύρες τρύπες ανακαλύφθηκαν από τους αστρονόμους, η ύπαρξη σκουληκοτρυπών παραμένει μέχρι σήμερα ανοιχτό ερώτημα.

Ακόμα κι αν μπορούσε να σχηματιστεί μια σκουληκότρυπα, η βαρυτική έλξη της ύλης μέσα σε αυτή θα προκαλούσε πιθανώς το κλείσιμο του λαιμού της (το στενότερο σημείο στη σήραγγα), εμποδίζοντας το ταξίδι από τη μία πλευρά στην άλλη. Οι θεωρητικοί έχουν προτείνει τρόπους για να διατηρηθεί ανοιχτή μια σκουληκότρυπα, συνήθως προσθέτοντας εξωτική ύλη, ένα υποθετικό είδος ύλης που αντιστέκεται στην βαρυτική κατάρρευση.

German physicists explore the possibility of tunnels in spacetime. Researchers present a new theoretical model that makes microscopic wormholes seem less far-fetched than in previous theories.

Ο Jose Blázquez-Salcedo από το πανεπιστήμιο της Μαδρίτης και οι συνεργάτες του, βρήκαν μια λύση διαπερατής σκουληκότρυπας που δεν απαιτεί εξωτική ύλη [Traversable wormholes in Einstein-Dirac-Maxwell theory]. Μοντελοποιούν την σκουληκότρυπα χρησιμοποιώντας ένα ημικλασικό πλαίσιο, στο οποίο η ύλη αντιμετωπίζεται ως ένα σύνολο φερμιονίων (σωματίδια με ημιακέραιο σπιν) που περιγράφονται με κβαντομηχανικές κυματοσυναρτήσεις, αλλά αλληλεπιδρά διαμέσου των κλασικών ηλεκτρομαγνητικών πεδίων, κάτι που απλοποιεί τις εξισώσεις.

Μεταβάλλοντας παραμέτρους, μεταξύ των οποίων το φορτίο και την μάζα των φερμιονίων, ο Blázquez-Salcedo και οι συνεργάτες του διαπίστωσαν ότι θα μπορούσαν να υπάρξουν διαπερατές σκουληκότρυπες, εφόσον ο λόγος του συνολικού φορτίου προς τη συνολική μάζα μέσα στην σκουληκότρυπα υπερβαίνει ένα θεωρητικό όριο που ισχύει για τις μαύρες τρύπες. Οι ερευνητές υποθέτουν ότι αυτή η λύση θα πρέπει να παραμένει αληθής και σε ένα πιο ολοκληρωμένο μοντέλο, όπου τα πεδία που αντιστοιχούν στις αλληλεπιδράσεις ύλης είναι κβαντισμένα.

Αλλά οι σκουληκότρυπες που ο Blázquez-Salcedo και οι συνάδελφοί του οραματίζονται είναι μικροσκοπικές – πολύ μικρές για να «τρυπώσουν» και να τις διασχίσουν άνθρωποι.

Humanly traversable wormholes is a new paper by Juan Maldacena and Alexey Milekhin that points out that there can be humanly traversable wormhole solutions in some previously considered theories for physics beyond the Standard Model, namely the Randall-Sundrum model. But what happens when you go through a humanly traversable wormhole? Is there Time dilation, do you travel faster than light, and are there any limits to how far you can go? Credit: Event Horizon

Στην άλλη πλευρά του Ατλαντικού, ο Juan Maldacena από το Ινστιτούτο Προχωρημένων Μελετών στο New Jersey και ο Alexey Milekhin από το Πανεπιστήμιο του Princeton έχουν διερευνήσει σκουληκότρυπες που θα παρέχουν ασφαλή διέλευση σε τολμηρούς ταξιδιώτες.

Το μοντέλο τους υποθέτει ότι οι σκουληκότρυπες σχηματίζονται σε έναν πενταδιάστατο χωροχρόνο, όπως προτείνουν ορισμένες κοσμολογίες της θεωρίας χορδών. Οι ερευνητές δείχνουν ότι μια φιλική προς τον άνθρωπο σκουληκότρυπα – με επιταχύνσεις μικρότερες από 20g – θα μπορούσε να επιτρέψει το ταξίδι κατά μήκος ενός γαλαξία σε λιγότερο από ένα δευτερόλεπτο. Αυτή η σύντομη διάρκεια θα ισχύει μόνο για το άτομο που διασχίζει την σκουληκότρυπα, καθώς ένας εξωτερικός παρατηρητής θα μετρήσει την διάρκεια του ταξιδιού σε χιλιάδες χρόνια.

Πηγές: Jose Luis Blázquez-Salcedo, Christian Knoll, Eugen Radu. Traversable Wormholes in Einstein-Dirac-Maxwell Theory. Physical Review Letters, 2021; 126 (10) DOI: 10.1103/PhysRevLett.126.101102 - https://scitechdaily.com/not-science-fiction-german-physicists-say-traversable-wormholes-possible/ - Juan Maldacena, Alexey Milekhin: «Humanly traversable wormholes» - https://physicsgg.me/2021/03/11/