Tunele czasoprzestrzenne i podróże kosmiczne

Podróż kosmiczna przez tunele czasoprzestrzenne wydaje się dość ciekawym pomysłem. Kto nie chciałby mieć technologii wskakiwania na statek, znajdowania najbliższego tunelu czasoprzestrzennego i podróżowania w odległe miejsca w krótkim czasie? Dzięki temu podróże kosmiczne byłyby tak proste! Oczywiście pomysł pojawia się w filmach science fiction i książkach przez cały czas. Te „tunele w czasoprzestrzeni” rzekomo pozwalają bohaterom poruszać się w przestrzeni i czasie w mgnieniu oka, a postacie nie muszą się martwić fizyką.

Czy tunele czasoprzestrzenne są prawdziwe? A może są to tylko urządzenia literackie, które napędzają fabułę science fiction. Jeśli istnieją, jakie jest naukowe wytłumaczenie? Odpowiedź może być po trochu każdego z nich. Jednak oni są bezpośrednia konsekwencja ogólna teoria względności, teoria po raz pierwszy opracowana przez Alberta Einsteina na początku XX wieku. Nie musi to jednak oznaczać, że istnieją lub że ludzie mogą podróżować przez nie w statkach kosmicznych. Aby zrozumieć, dlaczego są nawet pomysłem na podróże kosmiczne, ważne jest, aby wiedzieć trochę o nauce, która może je wyjaśnić.

Tunel czasoprzestrzenny ma być sposobem na przejście przez czasoprzestrzeń, która łączy dwa odległe punkty w przestrzeni. Niektóre przykłady z popularnej fikcji i filmów obejmują film Międzygwiezdny, w którym postacie wykorzystywały tunele czasoprzestrzenne jako portale odległych części galaktyki. Jednak nie ma dowodów obserwacyjnych na ich istnienie i nie ma dowodów empirycznych, że gdzieś tam ich nie ma. Sztuką jest ich znaleźć, a następnie dowiedzieć się, jak działają.

Jednym ze sposobów na istnienie stabilnego tunelu czasoprzestrzennego jest stworzenie go i wspieranie go jakimś egzotycznym materiałem. Łatwo powiedzieć, ale co to jest egzotyczny materiał? Jaką specjalną właściwość musi mieć, aby zrobić tunele czasoprzestrzenne? Teoretycznie takie „tunele czasoprzestrzenne” muszą mieć „ujemną” masę. Tak to właśnie brzmi: materia, która ma wartość ujemną, a nie zwykła materia, która ma wartość dodatnią. Jest to również coś, czego naukowcy nigdy nie widzieli.

Teraz możliwe jest, że tunele czasoprzestrzenne pojawią się spontanicznie za pomocą tej egzotycznej materii. Ale jest inny problem. Nie byłoby nic, co by je wspierało, więc natychmiast padliby na siebie. Nie tak świetnie dla każdego statku, który akurat przepływa w tym czasie.

Jeśli więc spontaniczne tunele czasoprzestrzenne nie są wykonalne, czy istnieje inny sposób ich utworzenia? Teoretycznie tak i mamy za to czarne dziury. Są zaangażowani w zjawisko zwane mostem Einsteina-Rosen. Zasadniczo jest to tunel czasoprzestrzenny utworzony z powodu ogromnego wypaczenia czasoprzestrzeni przez działanie a czarna dziura. W szczególności musi to być czarna dziura Schwarzschilda, która ma statyczną (niezmienną) ilość masy, nie obraca się i nie ma ładunku elektrycznego.

Jak to by działało? Zasadniczo, gdy światło wpada do czarnej dziury, przechodzi przez tunel czasoprzestrzenny i wydostaje się na drugą stronę, przez obiekt znany jako biała dziura. Biała dziura jest podobna do czarnej, ale zamiast zasysać materiał, odpycha materiał. Światło byłoby przyspieszane z dala od „portalu wyjściowego” białej dziury w, cóż, w prędkość światła, co czyni go jasnym przedmiotem, stąd termin „biała dziura”.

Oczywiście rzeczywistość gryzie tutaj: byłoby niepraktyczne nawet próbować przejść przez tunel czasoprzestrzenny. To dlatego, że przejście wymagałoby wpadnięcia do czarnej dziury, co jest niezwykle śmiertelnym doświadczeniem. Wszystko, co przekroczy horyzont zdarzeń, zostanie rozciągnięte i zmiażdżone, w tym żywe istoty. Krótko mówiąc, nie ma sposobu na przetrwanie takiej podróży.

Jest jeszcze jedna sytuacja, w której może powstać tunel czasoprzestrzenny, z czegoś zwanego czarną dziurą Kerra. Wyglądałoby to zupełnie inaczej niż normalna „osobliwość punktowa”, którą według astronomów tworzą czarne dziury. Czarna dziura Kerr zorientowałaby się w uformowaniu pierścienia, skutecznie równoważąc ogromną siłę grawitacji z bezwładnością obrotową osobliwości.

Ponieważ czarna dziura jest „pusta” w środku, możliwe jest przejście przez ten punkt. Wypaczanie czasoprzestrzeni na środku pierścienia może działać jak tunel czasoprzestrzenny, umożliwiając podróżnym przejście do innego punktu w kosmosie. Być może po drugiej stronie wszechświata lub w innym wszechświecie razem. Osobliwości Kerr mają wyraźną przewagę nad innymi proponowanymi tunelami czasoprzestrzennymi, ponieważ nie wymagają istnienia i użycia egzotycznej „masy ujemnej” w celu utrzymania ich stabilności. Jednak nie zostały jeszcze zaobserwowane, tylko teoretycznie.

Pomijając techniczne aspekty mechaniki tuneli czasoprzestrzennych, istnieją również pewne twarde fizyczne prawdy na temat tych obiektów. Nawet jeśli istnieją, trudno powiedzieć, czy ludzie mogliby nauczyć się nimi manipulować. Co więcej, ludzkość tak naprawdę nie ma jeszcze statków kosmicznych, więc wymyślanie sposobów wykorzystania tuneli czasoprzestrzennych do podróżowania naprawdę stawia wózek przed koniem.

Istnieje również oczywista kwestia bezpieczeństwa. W tym momencie nikt nie wie dokładnie, czego się spodziewać w tunelu czasoprzestrzennym. Nie wiemy też dokładnie, GDZIE tunel czasoprzestrzenny mógłby wysłać statek. Może być w naszej własnej galaktyce, a może gdzieś indziej w bardzo odległym wszechświecie. Tutaj też jest coś do przeżuwania. Jeśli tunel czasoprzestrzenny zabrał statek z naszej galaktyki do innej miliardów lat świetlnych stąd, należy rozważyć całą kwestię czasu. Czy tunel czasoprzestrzenny transportuje się natychmiast? Jeśli tak, KIEDY dotrzemy na odległy brzeg? Czy podróż ignoruje ekspansję czasoprzestrzeni?

Tak może być możliwy aby tunele czasoprzestrzenne istniały i działały jako portale we wszechświecie, znacznie mniej prawdopodobne jest, że ludzie kiedykolwiek będą w stanie znaleźć sposób na ich wykorzystanie. Fizyka po prostu nie działa. Jeszcze.

Edytowane i zaktualizowane przez Carolyn Collins Petersen