Działanie tuneli czasoprzestrzennych

Reklama

Tunele czasoprzestrzenne o dziwnym kształcie mogą działać lepiej niż kuliste

Tunele czasoprzestrzenne lub tunele w strukturze czasoprzestrzeni są wyjątkowo niestabilne. Gdy tylko jeden foton ześlizgnie się z tunelu, tunel czasoprzestrzenny zamyka się błyskawicznie. 

A jeśli problem polegałby na tym, że nasze wyobrażone tunele czasoprzestrzenne nie były wystarczająco dziwne? 

Nowe badanie sugeruje, że sekret stabilnego tunelu czasoprzestrzennego sprawia, że ​​wyglądają śmiesznie. Kształtując tunel czasoprzestrzenny tak, aby nie był idealną kulą, możemy być w stanie utrzymać ten tunel otwarty wystarczająco długo, aby przejść. Jedynym haczykiem jest to, że tunel czasoprzestrzenny musiałby być niezrozumiale mały.

W dół włazu

Tunele czasoprzestrzenne, jeśli istnieją, pozwoliłyby ci podróżować z Punktu A do jakiegoś bardzo odległego Punktu B, nie zawracając sobie głowy trudnymi podróżami z Punktu A do Punktu B. Są one skrótem. Cheat-code do wszechświata. Widzisz gwiazdę oddaloną o miliony lat świetlnych? Możesz do niego dotrzeć w ciągu kilku minut, jeśli masz tunel czasoprzestrzenny łączący cię z tą gwiazdą.

Nic dziwnego, że to podstawa fantastyki naukowej.

Ale tunele czasoprzestrzenne nie są tylko wytworami naszej wyobraźni, zaprojektowanymi do wycinania wszystkich nudnych części podróży międzygwiezdnych (co jest w większości). Rodzą się z matematyki od Einsteina ogólnej teorii względności , nasz nowoczesny zrozumienia jak grawitacyjnych prac. W tym języku materia i energia wyginają się i wypaczają tkankę czasoprzestrzeni. W odpowiedzi zgięcie i wypaczenie czasoprzestrzeni informuje materię, jak się poruszać.

Powiązane: 8 sposobów postrzegania teorii względności Einsteina w prawdziwym życiu

Jeśli chodzi o tunele czasoprzestrzenne, musisz po prostu zadać sobie pytanie: czy można zgiąć czasoprzestrzeń w tak zniekształcony sposób, że składa się na siebie, tworząc tunel na krótką odległość między dwoma skądinąd odległymi punktami? 

Odpowiedź, odkryta w latach siedemdziesiątych, jest zaskakująca. Tunele czasoprzestrzenne są całkowicie możliwe i dozwolone w ramach ogólnej teorii względności.

Jeden haczyk: mają tendencję do rozpadania się, natychmiast po utworzeniu.

Klucze do stabilności

Tunele czasoprzestrzenne są tak niestabilne, ponieważ w istocie składają się z dwóch czarnych dziur stykających się ze sobą, połączonych ze sobą w osobliwości, tworząc tunel. 

Ale osobliwości są złą wiadomością: są punktami o nieskończonej gęstości. I są otoczone regionami znanymi jako horyzont zdarzeń, jednokierunkowe bariery w kosmosie. Jeśli przekroczysz horyzont zdarzeń czarnej dziury, nigdy nie uciekniesz.

Aby rozwiązać ten problem, wejście do tunelu czasoprzestrzennego musi znajdować się poza horyzontem zdarzeń. W ten sposób możesz przemierzać tunel czasoprzestrzenny bez zagłębiania się w horyzont zdarzeń i nigdy nie uciekając.

Ale gdy tylko wejdziesz do takiego tunelu czasoprzestrzennego, wokół jest po prostu zbyt duża masa, a grawitacja twojej obecności zniekształca tunel czasoprzestrzenny, powodując, że zapada się on sam, zatrzaskując się jak nadmiernie rozciągnięta gumka, pozostawiając dwie samotne czarne dziury oddzielone w przestrzeni (i prawdopodobnie fragmenty twojego zwłok rozrzucone po obserwowalnym wszechświecie).

Powiązane: Co jeśli wpadniesz w czarną dziurę?

Okazuje się, że istnieje sposób na to, aby wejście do tunelu czasoprzestrzennego znajdowało się z dala od horyzontu wydarzenia i utrzymywało go na tyle stabilnym, aby można było przez niego przejść. Jeden haczyk: rozwiązanie wymaga obecności materiału o masie ujemnej. Masa ujemna jest jak zwykła masa, ale ze znakiem minus. A jeśli zgromadzisz wystarczającą masę ujemną razem w jednym miejscu, możesz użyć jej do otwarcia tunelu czasoprzestrzennego.

Ale o ile wiemy, materia o masie ujemnej nie istnieje. Nie mamy na to żadnych dowodów, a gdyby istniał, naruszyłoby wiele praw wszechświata, takich jak bezwładność i zachowanie pędu. Na przykład, jeśli kopniesz piłkę o ujemnej masie, odleci ona do tyłu. Jeśli umieścisz obiekt o masie ujemnej obok obiektu o masie dodatniej, zamiast przyciągać, odpychają się, natychmiast przyspieszając od siebie do nieskończoności.

Ponieważ w kosmosie wydaje się, że masa ujemna nie nadaje się do użytku, na pierwszy rzut oka wygląda na to, że tunele czasoprzestrzenne prawdopodobnie nie będą istnieć we wszechświecie.

Kwant pocieszenia

Ale ta historia tuneli czasoprzestrzennych opiera się na matematyce ogólnej teorii względności, która jest, jak powiedziałem, naszym obecnym zrozumieniem działania grawitacji.

To jest nasze obecne, niepełne zrozumienie działania grawitacji.

Wiemy, że ogólna teoria względności nie opisuje wszystkich oddziaływań grawitacyjnych we wszechświecie, ponieważ rozpada się, gdy grawitacja staje się bardzo silna w małych skalach (np. Osobliwości wewnątrz czarnych dziur). Aby rozwiązać te sytuacje, musimy zwrócić się do kwantowej teorii grawitacji, która połączyłaby nasze rozumienie świata cząstek subatomowych z naszym rozumieniem grawitacji na większą skalę. I tego nie mamy, ponieważ za każdym razem, gdy próbujemy złożyć jedną całość, rozpada się to w bzdury.

Ale wciąż mamy kilka wskazówek na temat działania grawitacji kwantowej, a im więcej się uczymy, tym bardziej rozumiemy potencjalną wykonalność tuneli czasoprzestrzennych. Możliwe, że nowe i ulepszone rozumienie grawitacji ujawni, że wcale nie potrzebujesz materii o ujemnej masie, a stabilne, ruchome tunele czasoprzestrzenne są OK.

Para teoretyków z Teheran University w Iranie opublikowała nowe badanie tuneli czasoprzestrzennych w bazie danych preprint arXiv . Zastosowali pewne techniki, które pozwoliły im zbadać, w jaki sposób mechanika kwantowa może zmienić standardowy ogólny obraz względności. Odkryli, że tunele czasoprzestrzenne mogą być dozwolone bez materii o ujemnej masie, ale tylko wtedy, gdy wejścia były nieco rozciągnięte od czystych kul. 

Chociaż wyniki są interesujące, jest jeden haczyk. Te hipotetyczne tunele czasoprzestrzenne są niewielkie. Jak w, bardzo małe. Tunele czasoprzestrzenne byłyby co najwyżej 30% większe niż długość Plancka, czyli 1,61 x 10 ^ minus 35 metrów. A to oznacza, że ​​podróżnik nie może być większy. 

Och, a podróżnik czasoprzestrzenny musi płonąć niemal z prędkością światła.

Nowe badania, choć ograniczone, otwierają drobną lukę w wykonalności tuneli czasoprzestrzennych, które można by otworzyć przy dalszej pracy. A może pisarze programów telewizyjnych nie będą musieli już dłużej omijać żadnych szczegółów technicznych.

Paul M. Sutter  jest astrofizykiem w  SUNY  Stony Brook i Flatiron Institute, prowadzącym  Ask a Spaceman  i  Space Radio , a także autorem  Your Place in the Universe .

Leave a Comment