Fyzici právě vydali návod krok za krokem, jak postavit červí díru

Každý chce mít červí díru. Vždyť kdo by se chtěl obtěžovat dlouhými a pomalými cestami napříč vesmírem, které trvají desítky tisíc let, jen aby dosáhl další nudné hvězdy? Ne, když můžete skočit do nejbližšího otvoru červí díry, udělat si krátkou procházku a skončit v nějakém exotickém vzdáleném koutě vesmíru.

Je tu však malý technický problém: Červí díry, což jsou ohýbání časoprostoru tak extrémní, že vzniká zkratový tunel, jsou katastrofálně nestabilní. Jakmile do díry pošlete jediný foton, zhroutí se rychleji, než je rychlost světla.

Nedávná práce, publikovaná 29. července v preprintovém časopise arXiv, však našla způsob, jak vytvořit téměř stabilní červí díru, která se sice zhroutí, ale dostatečně pomalu na to, aby se do ní daly posílat zprávy – a případně i věci – dříve, než se sama roztrhne. Stačí k tomu pár černých děr a několik nekonečně dlouhých kosmických strun.

Jednoduché.

Problém červí díry

V zásadě je sestavení červí díry docela jednoduché. Podle Einsteinovy obecné teorie relativity hmota a energie deformují strukturu časoprostoru. A určitá zvláštní konfigurace hmoty a energie umožňuje vytvoření tunelu, zkratky mezi dvěma jinak vzdálenými částmi vesmíru.

Související:

Naneštěstí i na papíře jsou tyto červí díry fantasticky nestabilní. I jediný foton procházející červí dírou vyvolá katastrofickou kaskádu, která červí díru roztrhá. Nicméně zdravá dávka záporné hmoty – ano, to je hmota, ale s opačnou hmotností – může neutralizovat destabilizující účinky běžné hmoty, která se snaží projít červí dírou, a učinit ji průchodnou.

OK, hmota se zápornou hmotností neexistuje, takže potřebujeme nový plán.

Začněme samotnou červí dírou. Potřebujeme vstup a výstup. Teoreticky je možné spojit černou díru (oblast prostoru, ze které nemůže nic uniknout) s bílou dírou (teoretická oblast prostoru, do které nemůže nic vstoupit). Když se tyto dvě podivné bytosti spojí, vytvoří zcela novou věc: červí díru. Můžete tedy skočit do obou konců tohoto tunelu a místo toho, abyste byli rozdrceni do zapomnění, prostě neškodně vypochodujete na druhé straně.

Oh, ale bílé díry také neexistují. Páni, to začíná být složité.

Nabijte to

Protože bílé díry neexistují, potřebujeme nový plán. Naštěstí chytrá matematika odhaluje možnou odpověď: nabitá černá díra. Černé díry mohou nést elektrický náboj (není to běžné vzhledem ke způsobu jejich přirozeného vzniku, ale bereme, co se dá). Vnitřek nabité černé díry je zvláštní místo, kde je normální bodová singularita černé díry roztažená a deformovaná, což jí umožňuje vytvořit most k jiné opačně nabité černé díře.

Voila: červí díra s využitím pouze věcí, které by mohly skutečně existovat.

Tato červí díra přes nabité černé díry má ale dva problémy. Zaprvé je stále nestabilní, a pokud se ji něco nebo někdo skutečně pokusí použít, rozpadne se. Druhý spočívá v tom, že dvě opačně nabité černé díry se budou navzájem přitahovat – jak gravitačními, tak elektrickými silami – a pokud spadnou dohromady, získáte prostě jednu velkou, neutrálně nabitou a zcela nepoužitelnou černou díru.

Přiložte k tomu kosmickou mašli

Aby to všechno fungovalo, musíme zajistit, aby obě nabité černé díry zůstaly bezpečně daleko od sebe a aby se tunel červí díry udržel otevřený. Potenciální řešení: kosmické struny.

Kosmické struny jsou teoretické defekty, podobné trhlinám, které vznikají při zmrznutí ledu, ve struktuře časoprostoru. Tyto kosmické zbytky vznikly v prvních opojných dnech prvních zlomků sekundy po velkém třesku. Jsou to skutečně exotické objekty, které nejsou širší než proton, ale jejich délka o jediný centimetr převyšuje Mount Everest. Sami byste se s nimi nikdy nechtěli setkat, protože by vás rozřízly vejpůl jako kosmický světelný meč, ale nemusíte se příliš obávat, protože si ani nejsme jisti, že existují, a ve vesmíru jsme je nikdy neviděli.

Přesto neexistuje důvod, proč by nemohly existovat, takže jsou férovou hrou.

Mají ještě jednu velmi užitečnou vlastnost, pokud jde o červí díry: obrovské napětí. Jinými slovy, opravdu nemají rády, když je někdo tlačí. Pokud červí díru provléknete kosmickým provázkem a necháte provázek procházet podél vnějších okrajů černých děr a natáhnete ho z obou konců až do nekonečna, pak napětí provázku zabrání tomu, aby se nabité černé díry vzájemně přitahovaly, a udrží oba konce červí díry daleko od sebe. Vzdálené konce kosmické struny v podstatě fungují jako dva proti sobě stojící týmy, které se přetahují o černé díry.

Zklidnění otřesů

Jedna kosmická struna řeší jeden z problémů (udržení otevřených konců), ale nezabrání zhroucení samotné červí díry, pokud byste ji skutečně použili. Přihodíme tedy další kosmickou strunu, která rovněž provlékne červí díru, ale zároveň ji zacyklí v normálním prostoru mezi oběma černými dírami.

Když jsou kosmické struny uzavřeny ve smyčce, kývají se – a to hodně. Tyto vibrace rozechvívají samotnou strukturu časoprostoru kolem nich, a když jsou správně naladěny, mohou vibrace způsobit, že energie prostoru v jejich okolí se dostane do záporných hodnot, což účinně působí jako záporná hmota uvnitř červí díry a potenciálně ji stabilizuje.

Zdá se to trochu složité, ale v nedávné práci tým teoretických fyziků poskytl návod krok za krokem, jak právě takovou červí díru zkonstruovat. Není to dokonalé řešení: Vnitřní vibrace vesmírných strun – stejné, které by mohly udržet červí díru otevřenou – nakonec struně odebírají energii, a tedy i hmotu, a ta se tak stále zmenšuje. V podstatě se časem kosmické struny samy rozvlní a upadnou do zapomnění, přičemž úplné zhroucení červí díry není daleko. Skloubená červí díra však může zůstat stabilní dostatečně dlouho na to, aby zprávy nebo dokonce objekty mohly cestovat tunelem a vlastně nezemřely, což je příjemné.

But first we need to find some cosmic strings.

Paul M. Sutter is an astrophysicist at The Ohio State University, host of Ask a Spaceman and Space Radio, and author of Your Place in the Universe.

• 9 Ideas About Black Holes That Will Blow Your Mind
• Interstellar Space Travel: 7 Futuristic Spacecraft to Explore the Cosmos
• Science Fact or Fiction? The Plausibility of 10 Sci-Fi Concepts

Originally published on Live Science.