En teori ud over standardmodellen kunne tillade ormehuller, som du faktisk kunne flyve igennem

Ormehuller er et populært træk i science fiction, midlerne, hvorigennem rumfartøjer kan opnå hurtigere end lys (FTL) rejse og øjeblikkeligt bevæge sig fra et punkt i rumtiden til et andet. Og mens den generelle relativitetsteori forbyder eksistensen af ​​"gennemskydelige ormehuller, "nyere forskning har vist, at de faktisk er mulige inden for kvantefysikkens domæne.

De eneste ulemper er, at de faktisk ville tage længere tid at krydse end normalt rum og/eller sandsynligvis være mikroskopiske. I en ny undersøgelse udført af et par Ivy League-forskere, eksistensen af ​​fysik hinsides standardmodellen kunne betyde, at der er ormehuller derude, som ikke kun er store nok til at kunne krydses, men helt sikkert for menneskelige rejsende, der ønsker at komme fra punkt A til punkt B.

Studiet, med titlen "Menneskeligt gennemkørelige ormehuller, "blev dirigeret af Juan Maldacena, Carl P. Feinberg professor i teoretisk fysik fra Institute of Advanced Study, og Alexey Milekhin, en kandidat i astrofysik ved Princeton University. Parret har tidligere skrevet meget om emnet ormehuller, og hvordan de kunne være et middel til at rejse sikkert gennem rummet.

Teorien om ormehuller opstod i begyndelsen af ​​det 20. århundrede som svar på Einsteins generelle relativitetsteori. Den første til at postulere deres eksistens var Karl Schwarzschild, en tysk fysiker og astronom, hvis løsninger på Einsteins feltligning (Schwarzschild-metrikken) resulterede i det første teoretiske grundlag for eksistensen af ​​sorte huller.

En konsekvens af Schwarzschild-metrikken var, hvad han omtalte som "evige sorte huller, " som i det væsentlige var forbindelser mellem forskellige punkter i rumtiden. disse Schwarzschild-ormehuller (alias Einstein-Rosen-broer) var ikke stabile, da de ville kollapse for hurtigt til at noget kunne krydse fra den ene ende til den anden.

Som Maldacena og Milekhin forklarede til Universe Today via e-mail, gennemkørbare ormehuller kræver særlige omstændigheder for at eksistere. Dette inkluderer eksistensen af ​​negativ energi, hvilket ikke er tilladt i klassisk fysik - men er muligt inden for kvantefysikkens område. Et godt eksempel på dette, de hævder, er Casimir-effekten, hvor kvantefelter producerer negativ energi, mens de forplanter sig langs en lukket cirkel.

"Imidlertid, denne effekt er typisk lille, fordi den er kvante. I vores tidligere papir, vi indså, at denne effekt kan blive betydelig for sorte huller med stor magnetisk ladning. Den nye idé var at bruge specielle egenskaber ved ladede masseløse fermioner (partikler som elektronen, men med nul masse). For et magnetisk ladet sort hul, disse bevæger sig langs de magnetiske feltlinjer (på en måde svarende til hvordan solvindens ladede partikler skaber nordlyset nær Jordens polare områder)."

Disse partikler kan bevæge sig i en cirkel ved at komme ind på ét sted og dukke op, hvor de startede i det omgivende flade rum. Dette indebærer, at "vakuumenergien" er modificeret og kan være negativ. Tilstedeværelsen af ​​denne negative energi kan understøtte eksistensen af ​​et stabilt ormehul, en bro mellem punkter i rumtiden, der ikke vil kollapse, før noget har en chance for at krydse den.

Sådanne ormehuller er mulige baseret på stof, der er en del af standardmodellen for partikelfysik. Det eneste problem er, at disse ormehuller skulle være mikroskopiske i størrelse og kun ville eksistere over meget små afstande. Til menneskelige rejser, ormehullerne skulle være store, som kræver fysik ud over Standardmodellen.

For Maldacena og Milekhin, det er her Randall-Sundrum II-modellen (også kendt som fem-dimensionel fordrejet geometri-teori) kommer i spil. Opkaldt efter teoretiske fysikere Lisa Randall og Raman Sundrum, denne model beskriver universet i form af fem dimensioner og blev oprindeligt foreslået for at løse et hierarkiproblem i partikelfysik.

"Randall-Sundrom II-modellen var baseret på erkendelsen af, at denne femdimensionelle rumtid også kunne beskrive fysik ved lavere energier end dem, vi normalt udforsker, men at det ville være undsluppet at blive opdaget, fordi det kun kobles sammen med vores stof gennem tyngdekraften. Faktisk, dens fysik svarer til at tilføje mange stærkt interagerende masseløse felter til den kendte fysik. Og af denne grund, det kan give anledning til den nødvendige negative energi."

Udefra, Maldacena og Milekhin konkluderede, at disse ormehuller ville ligne mellemstore, ladede sorte huller, der ville generere tilsvarende kraftige tidevandskræfter, som rumfartøjer skulle være på vagt over for. At gøre det, de hævder, en potentiel rejsende ville have brug for en meget stor boostfaktor, når de passerer gennem midten af ​​ormehullet.

Forudsat at det er muligt, tilbage står spørgsmålet om, hvorvidt disse ormehuller kunne fungere som en genvej mellem to punkter i rumtiden. Som nævnt, tidligere forskning udført af Daniel Jafferis fra Harvard University (som også betragtede Einsteins og Nathan Rosens arbejde) viste, at selvom det var muligt, stabile ormehuller ville faktisk tage længere tid at krydse end normalt rum.

Ifølge Maldacena og Milekhins arbejde, imidlertid, deres ormehuller ville næsten ikke tage tid at krydse fra den rejsendes perspektiv. Fra en outsiders perspektiv, rejsetiden ville være meget længere, hvilket er i overensstemmelse med generel relativitetsteori - hvor mennesker, der rejser tæt på lysets hastighed, vil opleve tidsudvidelse (dvs. tiden går langsommere). Som Maldacena og Milekhin udtrykte det:

"]F]eller astronauter, der går gennem ormehullet, det ville kun tage et sekund af deres tid at rejse 10, 000 lysårs afstand (ca. 5000 milliarder miles eller 1/10 af Mælkevejens størrelse). En observatør, der ikke går gennem ormehullet og bliver udenfor, ser dem tage mere end 10, 000 år. Og alt dette uden brug af brændstof, da tyngdekraften accelererer og bremser rumskibet."

En anden bonus er, at gennemgang af disse ormehuller kunne ske uden brug af brændstof, da tyngdekraften af ​​ormehullet selv ville accelerere og decelerere rumskibet. I et rumudforskningsscenarie, en pilot ville være nødt til at navigere ormehullets tidevandskræfter for at placere deres rumfartøj helt rigtigt, og lad så naturen klare resten. Et sekund senere, de ville dukke op på den anden side af galaksen.

Selvom dette kan lyde opmuntrende for dem, der tror, ​​at ormehuller kan være et middel til rumrejser en dag, Maldacena og Milekhins arbejde præsenterer nogle væsentlige ulemper, såvel. Til at begynde med, de understreger, at gennemkørbare ormehuller skal konstrueres ved hjælp af negativ masse, da der ikke eksisterer nogen plausibel mekanisme for naturlig dannelse.

Selvom dette er muligt (i hvert fald i teorien), de nødvendige rumtidskonfigurationer skal være til stede på forhånd. Ikke desto mindre, den involverede masse og størrelse er så stor, at opgaven ville være hinsides enhver praktisk teknologi, vi kan forudse. Sekund, disse ormehuller ville kun være sikre, hvis rummet var koldt og fladt, hvilket ikke er tilfældet ud over Randall Sundrum II-modellen.

Oven i alt det, ethvert objekt, der kommer ind i ormehullet, ville blive accelereret, og selv tilstedeværelsen af ​​gennemtrængende kosmisk baggrundsstråling ville være en betydelig fare. Imidlertid, Maldacena og Milekhin understreger, at deres undersøgelse blev udført med det formål at vise, at gennemkørelige ormehuller kan eksistere som et resultat af "det subtile samspil mellem generel relativitetsteori og kvantefysik."

Kort sagt, ormehuller bliver sandsynligvis ikke en praktisk måde at rejse gennem rummet på - i det mindste, ikke på nogen måde, der er forudsigelig. Måske ville de ikke være hinsides en Kardashev Type II eller Type III civilisation, men det er kun spekulationer. Ikke desto mindre, at vide, at et væsentligt element i science fiction ikke er uden for mulighedernes område, er bestemt opmuntrende.