Tunele czasoprzestrzenne mogą być stabilne

Napisane przez Amon w grudzień - 23 - 2021


Dla wielu może to brzmieć jak science fiction, ale pomysł stworzenia tunelu czasoprzestrzennego jest czymś, nad czym pracują renomowani naukowcy. Tak zwane tunele czasoprzestrzenne odgrywają główną rolę w prawie wszystkich filmach science fiction, gdy chodzi o podróżowanie na ogromne odległości w przestrzeni w zerowym czasie. Są to hipotetyczne „tunele” przez wszechświat, o których spekuluje się od dziesięcioleci, ale których istnienie nie zostało jeszcze bezpośrednio udowodnione. Jednakże, nawet jeśli nie ma na nie bezpośrednich dowodów, są one przynajmniej teoretycznie możliwe dzięki ogólnej teorii względności Alberta Einsteina.

Albert Einstein i Nathan Rosen po raz pierwszy opisali tunele czasoprzestrzenne w 1935 roku jako tymczasowe kanały czasoprzestrzenne pomiędzy rozmaitościami Schwarzschilda, dlatego też są one znane jako mosty Einsteina-Rosena.

Ponieważ podczas gdy czarne dziury wsysają wszystko i nie pozwalają niczemu (nawet światłu) uciec, białe dziury zachowują się odwrotnie i odpychają wszystko. Aby stworzyć tunel czasoprzestrzenny, teoretycznie wystarczyłoby wziąć czarną i białą dziurę i połączyć ich osobliwości (punkty, w których zawieszona jest czasoprzestrzeń). Tworzy to tunel w czasoprzestrzeni.

Fizycy od dawna podejrzewają, że tunele czasoprzestrzenne mogą rzeczywiście istnieć. Z zewnątrz wyglądałyby one podobnie do czarnych dziur, ale w przeciwieństwie do nich nie wszystko, co wpadłoby do tunelu, pozostałoby w nim uwięzione, lecz zostałoby „wyplute” z powrotem na jego drugim końcu. Te tunele czasoprzestrzenne mogłyby stanowić skrót pomiędzy dwoma odległymi miejscami w przestrzeni i czasie, a może nawet pomiędzy dwoma różnymi wszechświatami. Jednak tunele czasoprzestrzenne mają również pewne własności, które stawiają nas przed – przynajmniej jak dotąd – nierozwiązywalnymi problemami. Po pierwsze, grawitacyjne przyciąganie pomiędzy tunelem a materią przechodzącą przez niego zmusiłoby go do natychmiastowego zamknięcia, więc potrzebowalibyśmy jakiejś formy tak zwanej „egzotycznej materii”, aby utrzymać go otwartym na tyle długo, abyśmy mogli przez niego przejść. Taka egzotyczna materia byłaby substancją, która wykazuje ujemną energię lub ujemną masę, ale takiej masy nie zaobserwowano jeszcze nigdzie we wszechświecie, a jej sztuczne wytworzenie w ilościach zaspokajających zapotrzebowanie jest problemem nie do pokonania. Z drugiej strony, ujemna energia jest nieco łatwiejsza do osiągnięcia, ale tunel byłby dostępny tylko na mikroskopijnym, kwantowo-mechanicznym poziomie ze względu na zachodzące procesy.

Te pozornie niemożliwe do pokonania problemy nie powstrzymały jednak naukowców od pracy nad ich rozwiązaniem. A badania z wykorzystaniem splątania kwantowego, na przykład, pokazują pewną obietnicę utrzymania stabilności. Jednak nawet tutaj powiększenie tunelu nadal stanowi poważne wyzwanie.

Fizyk Pascal Koiran z Ecole Normale Superieure de Lyon we Francji również zajął się stworzeniem sztucznego tunelu czasoprzestrzennego i przedstawił swoje rozwiązanie dotyczące stabilności w pracy opublikowanej na serwerze dokumentów arXiv.org. Zgodnie z tym, byłoby to teoretycznie możliwe na podstawie tzw. metryki Eddingtona-Finkelsteina, którą Einstein już w swojej ogólnej teorii względności opisał jako to, co dzieje się z cząstką, gdy tylko przekroczy ona horyzont zdarzeń czarnej dziury.

Spekuluje on, że można by skonstruować tunel czasoprzestrzenny tworząc most Einsteina-Rosena. Jednak w przeciwieństwie do Alberta Einsteina i Rosena, którzy skonstruowali swój tunel wykorzystując zwykłą metrykę Schwarzschilda, Koiran spróbował czegoś innego: użył metryki Eddingtona-Finkelsteina. Koiran odkrył, że używając metryki Eddingtona-Finkelsteina, może łatwiej śledzić drogę cząstki przez hipotetyczny tunel czasoprzestrzenny i stwierdził, że cząstki przekraczające horyzont zdarzeń mogą wejść do tunelu czasoprzestrzennego i wyjść po drugiej stronie, a wszystko to w bardzo krótkim czasie.

Czy to teraz oznacza, że mosty Einsteina-Rosena są stabilne? Nie do końca. W końcu ogólna teoria względności mówi nam coś o zachowaniu grawitacji, ale nie o innych prawach natury. Termodynamika, teoria zachowania się ciepła i energii, mówi nam na przykład, że białe dziury są niestabilne. A gdyby fizycy spróbowali stworzyć kombinację czarnej i białej dziury w prawdziwym wszechświecie z prawdziwą materią, gęstość energii spowodowałaby rozpad wszystkiego na kawałki, według różnych obliczeń.

Ale jeśli Koiran ma rację, to może przyszłe pokolenia znajdą sposób na wykorzystanie go do badania wszechświata.


Opracował: Amon
www.strefa44.pl
0 Udostępnień
Kategorie: Nauka / Kosmos

Zostaw komentarz


*

code


  • Facebook

Szukaj temat