Tunele czasoprzestrzenne lub tunele w strukturze czasoprzestrzeni są strasznie niestabilne. Gdy tylko trafi w nie co najmniej jeden foton, tunel czasoprzestrzenny natychmiast się zamyka. Nowe badania sugerują, że sekret stabilnego tunelu czasoprzestrzennego tkwi w ich formie.
Tunele czasoprzestrzenne, jeśli istnieją, pozwolą nam podróżować z punktu A do bardzo odległego punktu B bez martwienia się o czas podróży. Przejście byłoby niezwykle szybkie. Prawdziwy kod wszechświata. Widzisz gwiazdę oddaloną o miliony lat świetlnych? Mógłbyś do niego dotrzeć w kilka minut, gdybyś prowadził do niego tunelem czasoprzestrzennym. Nic dziwnego, że jest to bardzo popularny temat science fiction.
Ale tunele czasoprzestrzenne nie są tylko wytworem naszej wyobraźni, stworzonym po to, by wyciąć wszystkie nudne sceny z podróży międzygwiezdnych (a to już wieki i tysiąclecia). Dowiedzieliśmy się o nich dzięki ogólnej teorii względności Einsteina: materia i energia zaginają i deformują strukturę czasoprzestrzeni, której krzywizna mówi materii, jak się poruszać.
Więc jeśli chodzi o tunele czasoprzestrzenne, wystarczy zadać sobie pytanie: czy możliwe jest wypaczenie czasoprzestrzeni w taki sposób, że zachodzi na siebie, tworząc tunel między dwoma odległymi punktami? Odpowiedź została udzielona w latach 70. - tak. Tunele czasoprzestrzenne są całkiem możliwe i nie są zabronione przez ogólną teorię względności.
Ale tunele czasoprzestrzenne są bardzo niestabilne, ponieważ w istocie składają się z dwóch czarnych dziur stykających się ze sobą i tworzących tunel. Oznacza to, że mówimy o punktach o nieskończonej gęstości, otoczonych obszarami zwanymi horyzontem zdarzeń - jednostronnymi barierami przestrzeni. Jeśli przekroczysz horyzont zdarzeń czarnej dziury, nigdy nie wrócisz.
Aby rozwiązać ten problem, wejście do wormholu musi znajdować się poza horyzontem zdarzeń. W ten sposób możesz przejść przez tunel bez uderzania w barierę. Ale gdy tylko wejdziesz do tunelu czasoprzestrzennego położonego między ogromnymi masami, grawitacja twojej obecności zniekształci tunel czasoprzestrzenny, zapadając go. Po zamknięciu tunel pozostawi dwie samotne czarne dziury, oddzielone przestrzenią, w której zawisną resztki twojego ciała.
Okazuje się jednak, że istnieje sposób na umieszczenie wejścia do tunelu dalej od horyzontu zdarzeń i uczynienie tunelu wystarczająco stabilnym, abyś mógł przez niego przejść. Wymaga to materiału o ujemnej masie. To jest wspólna masa, ale ze znakiem minus. A jeśli w jednym miejscu zebrano wystarczającą ilość masy ujemnej, można ją wykorzystać do utrzymania otwartego tunelu czasoprzestrzennego.
O ile wiemy, nie ma substancji o ujemnej masie. Zresztą nie ma na to dowodów. Co więcej, gdyby tak było, naruszyłoby to wiele praw Wszechświata, takich jak bezwładność i zachowanie pędu. Na przykład, jeśli kopniesz piłkę o ujemnej masie, poleci ona do tyłu. Jeśli umieścisz ujemny obiekt masowy obok dodatniego obiektu masowego, nie będą one grawitować. Wręcz przeciwnie, obiekty będą się odpychać, natychmiast przyspieszając.
Film promocyjny:
Ponieważ ujemna masa wydaje się mitem, można założyć, że we wszechświecie praktycznie nie istnieją tunele czasoprzestrzenne.
Ale idea tuneli czasoprzestrzennych opiera się na matematyce ogólnej teorii względności - naszym obecnym rozumieniu tego, jak działa grawitacja. Dokładniej, nasze obecne, niepełne zrozumienie działania grawitacji.
Wiemy, że ogólna teoria względności nie opisuje wszystkich oddziaływań grawitacyjnych we wszechświecie. W przypadku małych ciał poddaje się silnej grawitacji. Na przykład przed jelitami czarnych dziur. Aby rozwiązać ten problem, musimy zwrócić się do kwantowej teorii grawitacji, która połączyłaby nasze rozumienie świata cząstek subatomowych z naszym szerszym rozumieniem grawitacji. Ale za każdym razem, gdy naukowcy próbują to poskładać, wszystko po prostu rozpada się w pył.
Mamy jednak pewne wskazówki, jak może działać grawitacja kwantowa, i możemy zrozumieć tunele czasoprzestrzenne. Jest możliwe, że nowe i lepsze zrozumienie grawitacji pokaże, że w ogóle nie potrzebujemy materii o ujemnej masie, a stabilne, przejezdne tunele czasoprzestrzenne są rzeczywiste.
Kilku teoretyków z Uniwersytetu w Teheranie w Iranie opublikowało nowe badanie tuneli czasoprzestrzennych. Zastosowali pewne techniki, które pozwoliły im zrozumieć, w jaki sposób mechanika kwantowa może zmienić standardowy ogólny obraz względności. Naukowcy odkryli, że tunele czasoprzestrzenne mogą istnieć bez substancji o ujemnej masie, ale tylko wtedy, gdy wejście nie stanowi idealnej kuli, ale jest nieco wydłużone.
Wyniki są interesujące, ale jest jeden haczyk. Te hipotetyczne, przejezdne tunele czasoprzestrzenne są małe. Bardzo malutki. Tunele czasoprzestrzenne będą tylko o 30% dłuższe niż długość Plancka - 1,6x10 (do potęgi -35) metrów. Podróżnik powinien mieć ten sam rozmiar. Tak, poza tym ten mikroskopijny podróżnik musi latać prawie z prędkością światła.
Pomimo problemów, które się ujawniły, badanie otwiera, by tak rzec, małą szczelinę w świetle istnienia tuneli czasoprzestrzennych, którą można rozszerzyć w dalszych badaniach.