W science fiction tunele czasoprzestrzenne są często używane do pokonywania dużych odległości w kosmosie. Czy te magiczne mosty są możliwe w rzeczywistości?
Z całym entuzjazmem przyszłość ludzkości w kosmosie (tutaj przez kosmos nie oznacza Układu Słonecznego ani nawet galaktyki) wygląda mglisto. Jesteśmy workami z mięsem i wodą, jest jeszcze więcej wody, a gwiazdy są bardzo, bardzo daleko. Uzbrojony w najbardziej optymistyczną technologię lotów kosmicznych, jaką można sobie wyobrazić, osiągnięcie kolejnej gwiazdy w życiu jest mało prawdopodobne.
Rzeczywistość mówi nam, że nawet najbliższe gwiazdy są niewyobrażalnie daleko, a podróż zajmie ogromną ilość energii i czasu. Rzeczywistość mówi, że potrzebujemy statku, który jakimś cudem może przetrwać setki lub tysiące lat, podczas których będą się rodzić pokolenia i pokolenia astronautów, żyć i umrzeć w drodze do kolejnej gwiazdy.
Z drugiej strony science fiction drażni nas uwodzicielskimi technikami zaawansowanego ruchu. Włącz napęd warp i obserwuj przelatujące gwiazdy, a podróż do Alpha Centauri jest jak rejs.
Jeszcze łatwiej jest wziąć tunel czasoprzestrzenny. Magiczny most łączący ze sobą dwa punkty w czasie i przestrzeni. Po prostu określ miejsce docelowe, poczekaj, aż wrota się ustabilizują i ruszy. Przenieś się w miejsce oddalone od ciebie o pół galaktyki.
Byłoby miło. Ktoś z pewnością musi wymyślić te tunele czasoprzestrzenne, torując - nie, przecinając - drogę do nowej, wspaniałej przyszłości międzygalaktycznej podróży. Skąd się wzięły te tunele czasoprzestrzenne i dlaczego nadal ich nie używamy?
Tunel czasoprzestrzenny, znany również jako most Einsteina-Rosena, to teoretyczna metoda przebijania przestrzeni i czasu, dzięki czemu można połączyć ze sobą dwa punkty w przestrzeni. A potem natychmiast przechodź od jednego do drugiego.
Film promocyjny:
Klasyczny przykład demonstracji tunelu czasoprzestrzennego został pokazany w filmie Interstellar: rysujesz dwie kropki na papierze, a następnie składasz papier i przecinasz obie kropki ołówkiem. Ok, wszystko jest jasne na papierze, ale co z fizyką?
Einstein wykazał, że grawitacja nie jest siłą, która przyciąga materię jak magnetyzm, ale raczej zakrzywia czasoprzestrzeń. Księżyc myśli, że porusza się po linii prostej w przestrzeni, ale w rzeczywistości podąża zakrzywioną ścieżką utworzoną przez ziemską grawitację.
Albert Einstein i fizyk Nathan Rosen zdecydowali, że możliwe jest tak ścisłe pomieszanie czasoprzestrzeni, że dwa punkty będą miały tę samą fizyczną lokalizację. Jeśli następnie uda ci się ustabilizować całość, możesz ostrożnie oddzielić dwa regiony czasoprzestrzeni, tak aby znajdowały się w tym samym miejscu, ale w dowolnej odległości od siebie.
Zanurkuj do studni grawitacyjnej po jednej stronie tunelu i od razu znajdź się po drugiej stronie. Miliony lub miliardy lat świetlnych stąd. I chociaż teoretycznie tunele czasoprzestrzenne są w pełni możliwe do stworzenia, to w praktyce z tego, co obecnie wiemy, jest to prawie niemożliwe.
Pierwszym poważnym problemem jest to, że tunele czasoprzestrzenne są nieprzejezdne zgodnie z ogólną teorią względności. Pomyśl o tym: fizyka, która przewiduje te rzeczy, nie pozwala na użycie ich jako środka transportu. To jest mocny argument przeciwko nim.
Po drugie, nawet jeśli możliwe jest utworzenie tuneli czasoprzestrzennych, będą one całkowicie niestabilne i zapadną się natychmiast po utworzeniu. Jeśli spróbujesz iść w jedną stronę, możesz łatwo znaleźć się w czarnej dziurze.
Po trzecie, nawet jeśli są przejezdne i stabilne, próba przejścia przez nie dowolnego materiału - nawet fotonów światła - może doprowadzić do zapaści.
Jest jednak iskierka nadziei, ponieważ fizycy nie do końca wymyślili, jak połączyć grawitację i mechanikę kwantową.
Oznacza to, że sam wszechświat może ukrywać fakty dotyczące tuneli czasoprzestrzennych, których jeszcze nie rozumiemy. Istnieje możliwość, że pojawiły się one naturalnie jako część Wielkiego Wybuchu, kiedy czasoprzestrzeń całego wszechświata została uwikłana w osobliwość.
Astronomowie zasugerowali poszukiwanie tuneli czasoprzestrzennych w kosmosie, obserwując, jak ich grawitacja zniekształca światło gwiazd za nimi. Ale jak dotąd nic nie zostało znalezione.
Istnieje również możliwość, że tunele czasoprzestrzenne pojawiają się naturalnie, podobnie jak wirtualne cząstki, o których wiemy, że istnieją. Tylko że będą bardzo małe, w skali Plancka. Będziesz potrzebował małego statku kosmicznego.
Jedną z najbardziej fascynujących konsekwencji tuneli czasoprzestrzennych jest to, że można ich używać do podróży w czasie.
Tak to działa. Najpierw utwórz tunel czasoprzestrzenny w laboratorium. Następnie weź jeden koniec tunelu czasoprzestrzennego, umieść go na statku kosmicznym i leć z prędkością bliską prędkości światła, aby zadziałał efekt dylatacji czasu.
Dla ludzi na statku kosmicznym minie tylko kilka lat, podczas gdy na Ziemi miną setki, a nawet tysiące lat. Jeśli uda ci się utrzymać stabilny, otwarty i umożliwiający chodzenie tunel czasoprzestrzenny, podróżowanie przez niego byłoby bardzo interesujące.
Idąc w jednym kierunku, nie tylko pokonasz odległość między tunelami czasoprzestrzennymi, ale także będziesz podróżować z jednego miejsca do drugiego. Ponadto powinien działać w obu kierunkach, tam iz powrotem. Niektórzy fizycy, na przykład Leonard Susskind, uważają, że to nie zadziała, ponieważ narusza dwie podstawowe zasady fizyki: zachowanie energii lokalnej i zasadę niepewności energia-czas.
Niestety wydaje się, że tunele czasoprzestrzenne powinny pozostać w science fiction w dającej się przewidzieć przyszłości, a być może na zawsze. Nawet jeśli nadarzy się okazja do stworzenia tunelu czasoprzestrzennego, będzie musiał być stabilny i otwarty oraz jak zapobiec zawaleniu się materii w nim. Jeśli jednak kiedykolwiek dokonamy tego wyczynu, problem podróży w kosmos zostanie rozwiązany.