Fizycy opublikowali właśnie instrukcję, jak krok po kroku zbudować tunel czasoprzestrzenny

Każdy chciałby mieć tunel czasoprzestrzenny. Kto chciałby przemierzać wszechświat długimi i powolnymi trasami, zabierającymi dziesiątki tysięcy lat tylko po to, by dotrzeć do kolejnej nudnej gwiazdy? Nie, gdy można wskoczyć do najbliższego otworu tunelu, odbyć krótki spacer i znaleźć się w jakimś egzotycznym, odległym zakątku wszechświata.

Jest jednak mała techniczna trudność: Tunele czasoprzestrzenne, które są zagięciami czasoprzestrzeni tak ekstremalnymi, że tworzą tunel na skróty, są katastrofalnie niestabilne. Jak tylko wyślesz pojedynczy foton w dół dziury, zapada się ona szybciej niż prędkość światła.

Ale w najnowszej pracy, opublikowanej w czasopiśmie ArXiv 29 lipca, znaleziono sposób na zbudowanie prawie stabilnej dziury czasoprzestrzennej, która zapada się, ale na tyle wolno, że można wysyłać przez nią wiadomości – a potencjalnie nawet przedmioty – zanim się rozpadnie. Wszystko czego potrzebujesz to kilka czarnych dziur i kilka nieskończenie długich kosmicznych sznurków.

Easy-peasy.

Problem z tunelem czasoprzestrzennym

W zasadzie zbudowanie tunelu czasoprzestrzennego jest całkiem proste. Zgodnie z Ogólną Teorią Względności Einsteina, masa i energia wypaczają czasoprzestrzeń. A pewna szczególna konfiguracja materii i energii pozwala na utworzenie tunelu, skrótu pomiędzy dwoma odległymi od siebie częściami wszechświata.

Powiązane: 8 Ways You Can See Einstein’s Theory of Relativity in Real Life

Niestety, nawet na papierze, te tunele czasoprzestrzenne są fantastycznie niestabilne. Nawet pojedynczy foton przechodzący przez tunel wywołuje katastrofalną kaskadę, która rozrywa tunel na strzępy. Jednak zdrowa dawka masy ujemnej – tak, to materia, ale o przeciwnej masie – może przeciwdziałać destabilizującemu wpływowi zwykłej materii próbującej przejść przez tunel, czyniąc go możliwym do przebycia.

Materia o masie ujemnej nie istnieje, więc potrzebujemy nowego planu.

Zacznijmy od samego tunelu. Potrzebujemy wejścia i wyjścia. Teoretycznie możliwe jest połączenie czarnej dziury (obszar przestrzeni, z którego nic nie może uciec) z białą dziurą (teoretyczny obszar przestrzeni, do którego nic nie może wejść). Gdy te dwa dziwne twory połączą się ze sobą, powstaje zupełnie nowa rzecz: tunel czasoprzestrzenny. Możesz więc wskoczyć na dowolny koniec tego tunelu i zamiast zostać zmiażdżonym w zapomnienie, po prostu nieszkodliwie wyjdziesz po drugiej stronie.

Och, ale białe dziury też nie istnieją. Człowieku, to zaczyna być trudne.

Naładuj to

Ponieważ białe dziury nie istnieją, potrzebujemy nowego planu. Na szczęście, sprytna matematyka ujawnia możliwą odpowiedź: naładowana czarna dziura. Czarne dziury mogą przenosić ładunek elektryczny (nie jest to powszechne ze względu na sposób, w jaki powstają naturalnie, ale weźmiemy to, co możemy dostać). Wnętrze naładowanej czarnej dziury jest dziwnym miejscem, gdzie normalna punktowa osobliwość czarnej dziury jest rozciągnięta i zniekształcona, co pozwala na utworzenie mostu do innej, przeciwnie naładowanej czarnej dziury.

Woila: tunel ślimakowy, wykorzystujący tylko rzeczy, które mogą istnieć.

Ale ten tunel ślimakowy przez naładowane czarne dziury ma dwa problemy. Po pierwsze, wciąż jest niestabilny i jeśli coś lub ktoś spróbuje go użyć, rozpadnie się. Drugim jest to, że dwie przeciwnie naładowane czarne dziury będą przyciągane do siebie – zarówno przez siły grawitacyjne, jak i elektryczne – i jeśli wpadną razem, otrzymamy jedną, wielką, neutralnie naładowaną i całkowicie bezużyteczną czarną dziurę.

Przypnij do tego kosmiczną kokardę

Aby to wszystko zadziałało musimy upewnić się, że dwie naładowane czarne dziury pozostają bezpiecznie daleko od siebie i upewnić się, że tunel wormhole może utrzymać się otwarty. Potencjalne rozwiązanie: kosmiczne struny.

Kosmiczne struny to teoretyczne defekty, podobne do pęknięć, które powstają, gdy lód zamarza, w czasoprzestrzeni. Te kosmiczne resztki uformowały się we wczesnych, upojnych dniach pierwszych ułamków sekundy po Wielkim Wybuchu. To prawdziwie egzotyczne obiekty, nie szersze niż proton, ale o długości jednego cala przewyższającej Mount Everest. Nie chciałbyś nigdy spotkać takiego obiektu, ponieważ przeciąłby cię na pół niczym kosmiczny miecz świetlny, ale nie musisz się tym zbytnio przejmować, ponieważ nie jesteśmy nawet pewni, czy istnieją i nigdy nie widzieliśmy żadnego we wszechświecie.

Nie ma jednak powodu, dla którego nie mogłyby istnieć, więc są uczciwą grą.

Mają jeszcze jedną bardzo użyteczną właściwość, jeśli chodzi o tunele czasoprzestrzenne: ogromne napięcie. Innymi słowy, nie lubią, gdy się je popycha. Jeśli nawleczemy na tunel kosmiczną strunę i pozwolimy, by przechodziła ona wzdłuż zewnętrznych krawędzi czarnych dziur i rozciągała się z obu ich końców aż do nieskończoności, to napięcie w strunie uniemożliwi przyciąganie się naładowanych czarnych dziur, utrzymując oba końce tunelu daleko od siebie. Zasadniczo odległe końce kosmicznego sznurka działają jak dwie przeciwstawne drużyny holownicze, powstrzymując czarne dziury.

Uspokojenie wstrząsów

Jeden kosmiczny sznurek rozwiązuje jeden z problemów (utrzymywanie otwartych końców), ale nie zapobiega zapadaniu się samego tunelu czasoprzestrzennego, gdybyśmy go faktycznie użyli. Wrzućmy więc jeszcze jeden kosmiczny sznurek, który również nawleka tunel, ale jednocześnie zapętla go w normalnej przestrzeni między dwiema czarnymi dziurami.

Kiedy kosmiczne struny są zamknięte w pętli, drgają – i to bardzo. Wibracje te wprawiają w drgania tkaninę czasoprzestrzeni wokół nich, a gdy są odpowiednio dostrojone, mogą spowodować, że energia przestrzeni w ich pobliżu będzie ujemna, działając jak ujemna masa w tunelu, co potencjalnie może go ustabilizować.

Wydaje się to nieco skomplikowane, ale w najnowszej pracy zespół fizyków teoretycznych przedstawił instrukcje krok po kroku, jak skonstruować taki tunel. Nie jest to rozwiązanie idealne: W końcu nieodłączne wibracje w kosmicznych strunach – te same, które mogą utrzymać tunel otwarty – odciągają energię, a więc i masę, od struny, czyniąc ją coraz mniejszą. Zasadniczo z biegiem czasu kosmiczne struny same z siebie popadają w zapomnienie, a całkowite załamanie się tunelu nie jest odległe. Ale ten sklecony tunel może pozostać stabilny na tyle długo, by wiadomości, a nawet obiekty mogły podróżować tunelem i nie zginąć, co jest miłe.

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.