Τι είναι οι σκουληκότρυπες;

Η σκουληκότρυπα είναι μια προτεινόμενη συντόμευση μέσω του χωροχρόνου. Εάν υπάρχουν σκουληκότρυπες, είναι το αποτέλεσμα μιας αρχέγονης μικροσκοπικής σκουληκότρυπας που επεκτάθηκε στην αρχή του σύμπαντος, αμέσως μετά τη Μεγάλη Έκρηξη. Πολλοί επιστήμονες και αστρονόμοι πιστεύουν ότι οι σκουληκότρυπες είναι πραγματικές.

Πολλοί επιστήμονες και αστρονόμοι πιστεύουν ότι οι σκουληκότρυπες είναι πραγματικές. Πολλά πράγματα στην αστροφυσική και τη θεωρητική φυσική δεν έχουν ανακαλυφθεί ποτέ, αλλά, όπως λένε, «τα μαθηματικά λειτουργούν», που σημαίνει ότι είναι δυνατόν. Πιστεύεται ότι αν υπάρχουν σκουληκότρυπες, είναι το αποτέλεσμα μιας αρχέγονης μικροσκοπικής σκουληκότρυπας που επεκτάθηκε στην αρχή του σύμπαντος, αμέσως μετά τη Μεγάλη Έκρηξη.

Η δημοφιλής μυθοπλασία και το Χόλιγουντ φαίνεται να έχουν εμμονή με τον χώρο και τον χρόνο. Από πρόσφατες επιτυχίες όπως το Interstellar και The Martian στο πρόσφατο κύμα απίστευτων ανακαλύψεων στον γαλαξία μας και πέρα ​​από αυτό, όλα τα βλέμματα φαίνεται να είναι στραμμένα στον απέραντο ωκεανό του διαστήματος. Ενώ η αναζήτησή μας για την κατανόηση του σύμπαντος δεν θα τελειώσει ποτέ, υπάρχουν μερικές αινιγματικές προτάσεις που έχουν κεντρίσει το ενδιαφέρον μας σε όλη την ιστορία. Ένα από τα πιο διάσημα παραδείγματα αυτού είναι η ιδέα των σκουληκότρυπων.

Μερικοί άνθρωποι τα αναφέρουν ως συντομεύσεις στο σύμπαν, ενώ άλλοι ισχυρίζονται ότι μπορεί να είναι ένα μέσο ταξιδιού στο χρόνο. Το γεγονός είναι ότι είναι συναρπαστικά και περίπλοκα και πολύ μπερδεμένα για μερικούς ανθρώπους, ακόμα κι αν έχουν δει Interstellar.

Ακόμα μπερδεμένος? Λοιπόν, ας ρίξουμε μια πιο βαθιά ματιά σε ένα από τα μεγαλύτερα μυστήρια – και τις πιο συναρπαστικές υποθέσεις – σε ολόκληρο το σύμπαν.

Η επιστήμη μιας σκουληκότρυπας

Πίστωση φωτογραφίας:Flickr.com

Χωρίς να εμβαθύνουμε πολύ στα βάθη της θεωρίας της γενικής σχετικότητας και της αστροφυσικής εξαιρετικά υψηλού επιπέδου, ας προσπαθήσουμε να κατανοήσουμε μια σκουληκότρυπα στην πιο βασική της μορφή - μια γέφυρα. Στην πραγματικότητα, οι σκουληκότρυπες αναφέρονται πιο τεχνικά ως γέφυρες Einstein-Rosen, όπως προτάθηκαν για πρώτη φορά από τους Albert Einstein και Nathan Rosen το 1935. Αυτές οι γέφυρες στο χωροχρόνο πιστεύεται ότι είναι δυνατές λόγω του φαινομένου κάμψης που έχουν όλα τα τεράστια αντικείμενα στο χωροχρόνο .

Η πρόταση είναι ότι δύο τεράστιας μάζας αντικείμενα (στόματα) θα μπορούσαν να λυγίσουν τον χωροχρόνο σε τέτοιο σημείο ώστε να συνδέονται μεταξύ τους μέσω μιας γέφυρας (λαιμό). Θεωρητικά, φυσικά, αυτό θα μείωνε σημαντικά τον χρόνο ταξιδιού μεταξύ αυτών των δύο σημείων του σύμπαντος, τα οποία θα μπορούσαν να απέχουν δισεκατομμύρια έτη φωτός ή μόνο λίγα πόδια. Μια άλλη, ακόμη πιο εξαιρετική εξήγηση, είναι ότι οι σκουληκότρυπες μπορούν όχι μόνο να συνδέσουν δύο απομακρυσμένα μέρη στο σημερινό μας σύμπαν, αλλά μπορούν να συνδεθούν με ολόκληρα άλλα σύμπαντα!

Αυτός ο λαιμός θα μπορούσε να είναι μια απευθείας διαδρομή ή ένα κυρτό μονοπάτι που διασχίζει μια υψηλότερη διάσταση στην πολύ μακρινή «άλλη πλευρά». Ένα καμπύλο δισδιάστατο επίπεδο είναι συνήθως ο καλύτερος τρόπος για να φανταστεί κανείς αυτό το σενάριο. Όταν δύο αντικείμενα σημαντικής μάζας κάμπτουν αυτό το επίπεδο προς την αντίθετη πλευρά, θα μπορούσε θεωρητικά να γίνει μια σύνδεση. Λέμε "θεωρητικά" γιατί, παρά το γεγονός ότι οι σκουληκότρυπες ταιριάζουν στις αρχές της γενικής σχετικότητας, δεν έχει ακόμη ανακαλυφθεί καμία σκουληκότρυπα.

Τώρα μπορεί να σκέφτεστε, "Αν δεν έχουμε βρει ποτέ ένα, τότε πώς ξέρουμε ότι υπάρχουν;" Λοιπόν, αυτό είναι ένα καλό σημείο. Πολλά πράγματα στην αστροφυσική και τη θεωρητική φυσική δεν έχουν ανακαλυφθεί ποτέ, αλλά, όπως λένε, «τα μαθηματικά λειτουργούν», που σημαίνει ότι είναι δυνατόν. Πιστεύεται ότι αν υπάρχουν σκουληκότρυπες, είναι το αποτέλεσμα μιας αρχέγονης μικροσκοπικής σκουληκότρυπας που επεκτάθηκε στην αρχή του σύμπαντος, αμέσως μετά τη Μεγάλη Έκρηξη.

Εντάξει, λοιπόν, με την υπόθεση ότι οι σκουληκότρυπες μπορούν και υπάρχουν, το ερώτημα στο μυαλό όλων είναι…πότε μπορούμε να αρχίσουμε να τις χρησιμοποιούμε; Λοιπόν, η περίεργη και εξωτική φύση των σκουληκότρυπων κάνει την ιδέα της χρήσης τους πολύ μακριά στο μέλλον. Υπάρχουν ορισμένα βασικά προβλήματα με την εύρεση, τη χρήση ή ακόμα και την εκμετάλλευση των σκουληκότρυπων.

Το πρόβλημα με τις σκουληκότρυπες

Μια από τις πιο δημοφιλείς θεωρίες για το πώς θα σχηματίζονταν οι σκουληκότρυπες επικεντρώνεται στο γεγονός ότι μια σκουληκότρυπα θα μπορούσε να σχηματιστεί με δύο μαύρες τρύπες ως "στόματα" της σκουληκότρυπας και τα άγνωστα κέντρα αυτών των μαύρων τρυπών και πιθανώς τις ιδιαιτερότητές τους, σχηματίζοντας το λαιμό . Το πρόβλημα με αυτήν την πρόταση, φυσικά, είναι η φαινομενική αδυναμία να μπορέσουμε ποτέ να μελετήσουμε το εσωτερικό αυτής της σκουληκότρυπας ή να δούμε ποτέ την αντίθετη πλευρά, αφού τίποτα δεν μπορεί να ξεφύγει από την έλξη της βαρύτητας μέσα σε μια μαύρη τρύπα – ούτε καν το ίδιο το φως.

Οι γέφυρες Einstein-Rosen παρουσιάζουν πραγματικό πρόβλημα επειδή καταρρέουν και εξαφανίζονται εξαιρετικά γρήγορα, επομένως ο εντοπισμός, ο εντοπισμός και η μελέτη τους είναι σχεδόν αδύνατη. Επιπλέον, ορισμένοι θεωρητικοί υποστηρίζουν ότι οι σκουληκότρυπες μπορεί να συμβαίνουν σε μικροσκοπική κλίμακα, να εισέρχονται και να εξαφανίζονται σε ένα κβαντικό επίπεδο ύπαρξης που προς το παρόν δεν μπορούμε να παρατηρήσουμε.

Τούτου λεχθέντος, κάθε φορά που υπάρχει ένα πρόβλημα ή ένα εμπόδιο στη θεωρητική φυσική, κάποιος σκέφτεται μια λύση. Εάν το κύριο πρόβλημα με τη μελέτη και τη χρήση των σκουληκότρυπων είναι το μέγεθός τους και η σύντομη διάρκειά τους, εάν αυτό το ζήτημα μπορούσε να αντιμετωπιστεί, τότε θα μπορούσε να σημειωθεί πρόοδος. Έχοντας αυτό κατά νου, υπάρχει μια θεωρία ότι η «εξωτική ύλη» θα μπορούσε ενδεχομένως να σταθεροποιήσει μια σκουληκότρυπα έτσι ώστε να μπορεί να χρησιμοποιηθεί για μεγαλύτερο χρονικό διάστημα και να παρέχει μεγαλύτερη σταθερότητα. Η εξωτική ύλη δεν είναι το ίδιο πράγμα με τη σκοτεινή ύλη, αλλά περιέχει μια τεράστια ποσότητα αρνητικής πίεσης και πυκνότητας αρνητικής ενέργειας. Αυτός ο τύπος ύλης έχει παρατηρηθεί μόνο σε περιορισμένα πειράματα σε κατάσταση κενού, αλλά εάν προστέθηκε φυσικά ή τεχνητά σε μια σκουληκότρυπα, θεωρείται ότι η σκουληκότρυπα θα μπορούσε να γίνει ευρύτερη -και ακόμη και να παραμείνει ανοιχτή- έτσι ώστε οι ταξιδιώτες στο διάστημα ή ο εξοπλισμός θα μπορούσε να σταλεί μέσω.

Πέρα από αυτό, προβλέπεται ότι θα υπήρχαν τεράστιες ποσότητες ακτινοβολίας στο στόμα και μοναδικότητα ορισμένων σκουληκότρυπων, οι οποίες θα αποδεικνύονταν ακαριαία θανατηφόρες και θα κατέστρεφαν οτιδήποτε πλησίαζε. Οι έντονες βαρυτικές δυνάμεις είναι επίσης πιθανό να σχίσουν οποιοδήποτε πλοίο ή άνθρωπο πριν περάσουν μέσα από τη σκουληκότρυπα. Εάν μια μαύρη τρύπα μπορεί να διαλύσει ένα αστέρι, δεν θέλω να φανταστώ τι θα μπορούσε να κάνει σε έναν άνθρωπο.

Υπάρχουν διαφορετικοί τύποι σκουληκότρυπων;

Υπάρχουν διάφοροι τύποι σκουληκότρυπων που θα μπορούσαν να υπάρχουν, μερικές από τις οποίες θα θέλαμε να χρησιμοποιήσουμε ως άνθρωποι και άλλες που θα σήμαιναν βέβαιο θάνατο. Είναι ίσως σημαντικό να γνωρίζετε τη διαφορά.

Διαβατές σκουληκότρυπες: Αυτός είναι ο τύπος σκουληκότρυπας όπου τα ανθρώπινα όντα θα μπορούσαν να ταξιδέψουν μέσα από τη γέφυρα του χωροχρόνου πολλές φορές, και προς τις δύο κατευθύνσεις, χωρίς να προκαλέσουν βλάβη. Απαιτείται εξωτική ύλη για να παραμείνει σταθερός και ανοιχτός αυτός ο τύπος σκουληκότρυπας, καθώς η εξωτική ύλη θα αντισταθεί στη φυσική τάση της σκουληκότρυπας να συστέλλεται αμέσως.

Εικόνα μιας προσομοιωμένης διασχίσιμης σκουληκότρυπας που συνδέει την πλατεία μπροστά από τα φυσικά ινστιτούτα του Πανεπιστημίου του Tübingen με τους αμμόλοφους κοντά στη Boulogne sur Mer στη βόρεια Γαλλία (Πηγή εικόνας:Wikimedia Commons)

Σκουληκότρυπες Schwarzschild: Αυτά μπορούν να διασχιστούν μόνο προς μία κατεύθυνση και είναι ένα παράδειγμα γέφυρας Αϊνστάιν-Ρόζεν. Αφού συμπυκνωθείτε σε μια απίστευτη και πεπερασμένη πυκνότητα στην ιδιομορφία, θα εκτελέσατε την ίδια διαδικασία αντίστροφα στο στόμιο της άλλης μαύρης τρύπας.

Είναι δυνατό το ταξίδι στο χρόνο μέσω μιας σκουληκότρυπας;

Αν και η κριτική επιτροπή εξακολουθεί να είναι εκτός αυτής της ερώτησης, καθώς υπάρχουν ακόμη τόσα αναπάντητα μυστήρια όσον αφορά τις σκουληκότρυπες, η γενικά αποδεκτή πεποίθηση είναι ότι δεν θα επέτρεπαν στους ταξιδιώτες να γυρίσουν πίσω στο χρόνο. Για να το θέσω με απλά λόγια, το ταξίδι στο χρόνο φαίνεται να είναι δυνατό εντός των ορίων της γενικής σχετικότητας, αλλά αυτό δεν επηρεάζει τις πραγματικότητες της κβαντικής φυσικής.

Αν και η ανακάλυψη μιας σκουληκότρυπας θα ήταν μια απίστευτη στιγμή στην ιστορία της αστρονομίας, τα πολλά άλλα προβλήματα και οι ιδιοσυγκρασίες των σκουληκότρυπων πιθανότατα θα εμποδίσουν τους ανθρώπους να δοκιμάσουν οποιαδήποτε από τις θεωρίες μας για το ταξίδι στο χρόνο για τις επόμενες δεκαετίες.