Mærkeligt formede ormehuller fungerer måske bedre end sfæriske

Ormehuller eller tunneler i stof-tid-rummet er grusomt ustabile. Så snart endda et enkelt foton glider ned gennem tunnelen, lukker ormhullet med et blitz. 

Men hvad nu hvis problemet var, at vores forestillede ormehuller ikke var helt underlige nok? 

En ny undersøgelse antyder, at hemmeligheden bag et stabilt ormhul gør dem sjove udseende. Ved at forme ormhullet, så det ikke er en perfekt sfære, kan vi muligvis holde denne tunnel åben længe til at rejse gennem. Den eneste fangst er, at nævnte ormehul skulle være uforståeligt lille.

Ned luken

Ormhuller, hvis de findes, vil give dig mulighed for at rejse fra punkt A til et meget fjernt punkt B uden at bryde dig med al den hårde rejse fra punkt A til punkt B. De er en genvej. En snyderkode til universet. Ser du en stjerne millioner af lysår væk? Du kunne nå det på bare et par minutter, hvis du havde et ormehul, der forbinder dig til den stjerne.

Ikke underligt, at det er et grundlæggende element i science fiction.

Men ormehuller er ikke kun figurer af vores fantasi, der er designet til at skære alle de kedelige dele af interstellar rejser (som det er mest af det). De er født fra matematikken i Einsteins generelle relativitetsteori, vores moderne forståelse af, hvordan tyngdekraften fungerer. På dette sprog bøjes og fordrejes stof og energi stoffets rum-tid. Som svar informerer bøjning og fordrejning af rum-tid sagen, hvordan man bevæger sig.

Relaterede: 8 måder, du kan se Einsteins relativitetsteori i det virkelige liv

Så når det kommer til ormehuller, skal du blot spørge dig selv: Er det muligt at bøje rumtid på en sådan forvrænget måde, at den foldes over sig selv og danner en tunnel i kort afstand mellem to ellers fjerne punkter? 

Svaret, opdaget i 1970'erne, er et overraskende ja. Ormehuller er fuldstændigt mulige og tilladte inden for rammerne af den generelle relativitet.

Én fangst: De har en tendens til at falde fra hinanden, umiddelbart efter at de er dannet.

Nøglerne til stabilitet

Ormehuller er så ustabile, fordi de i det væsentlige består af to sorte huller, der berører hinanden, forbundet ved deres singulariteter for at danne en tunnel. 

Men singulariteter er dårlige nyheder: Det er punkter med uendelig massefylde. Og de er omgivet af regioner kendt som begivenhedshorisonten, envejsbarrierer i kosmos. Hvis du krydser et sorte huls begivenhedshorisont, slipper du aldrig.

For at overvinde dette problem skal indgangen til et ormehul være uden for begivenhedshorisonten. På denne måde kan du krydse ormhullet uden at kaste dig gennem en begivenhedshorisont og aldrig undslippe.

Men så snart du kommer ind i et sådant ormhul, hænger der simpelthen for meget masse rundt, og tyngdekraften i din tilstedeværelse forvrænger ormtunnelen, hvilket får den til at kollapse i sig selv, snap ned som et overdrevet gummibånd og efterlader to ensomme sorte huller adskilt i rummet (og antagelig dele af dit lig spredt over det observerbare univers).

Relaterede: Hvad hvis du faldt i et sort hul?

Det viser sig, at der er en måde at holde ormehulets indgang væk fra begivenhedshorisonten og holde den stabil nok til at du kan rejse igennem. Én fangst: Løsningen kræver tilstedeværelse af et materiale med negativ masse. Negativ masse er ligesom normal masse, men med et minustegn. Og hvis du samlet nok negativ masse sammen på et enkelt sted, kunne du bruge den til at holde et ormehul åbent.

Men så vidt vi ved findes der ikke noget med negativ masse. Vi har ingen beviser for det, og hvis det eksisterede, ville det krænke en masse love i universet, som inerti og bevarelse af momentum. For eksempel, hvis du sparkede i en bold med negativ masse, ville den flyve bagud. Hvis du lægger et objekt med negativ masse ved siden af ​​et objekt med positiv masse, i stedet for at tiltrække, ville de afvise hinanden og øjeblikkeligt accelerere væk fra hinanden til uendelig.

Da negativ masse ser ud til at være et ikke-gå i kosmos, ser det ved første øjekast ud som om det ikke er sandsynligt, at ormehuller findes i universet.

Et kvantet af trøst

Men historien om ormehuller er afhængig af matematikken i den generelle relativitet, som er, som jeg sagde, vores nuværende forståelse af, hvordan tyngdekraften fungerer.

Det vil sige vores nuværende, ufuldstændige forståelse af, hvordan tyngdekraften fungerer.

Vi ved, at generel relativitet ikke beskriver alle gravitationsinteraktioner i universet, fordi det falder fra hinanden, når tyngdekraften bliver meget stærk over små skalaer (som f.eks. Singulariteterne inden i sorte huller). For at løse disse situationer er vi nødt til at henvende os til en kvanteteori om tyngdekraft, som ville smelte vores forståelse af verdenen af ​​subatomære partikler med vores større skala forståelse af tyngdekraften. Og det har vi ikke, da hver gang vi prøver at dele en sammen, falder det i vrøvl.

Men alligevel har vi nogle ledetråde om, hvordan kvantetyngdekraft kan fungere, og jo mere vi lærer, jo mere kan vi forstå om ormhulens potentielle gennemførlighed. Det kan være, at en ny og forbedret forståelse af tyngdekraften afslører, at du overhovedet ikke har brug for negativ masse, og at stabile, gennemkørelige ormehuller er A-OK.

Et par teoretikere ved Tehran University i Iran offentliggjorde en ny undersøgelse af ormehuller til fortryksdatabasen arXiv. De anvendte nogle teknikker, der gjorde det muligt for dem at undersøge, hvordan kvantemekanik kunne ændre det almindelige relativitetsbillede. De fandt, at gennemgåelige ormehuller måske kunne tillades uden negativ masse-stof, men kun hvis indgangene blev strakt lidt fra rene kugler. 

Mens resultaterne er interessante, er der en fangst. Disse hypotetiske, gennemgående ormehuller er små. Som i ekstremt lille. Ormehullerne ville være højst 30% større end Planck-længden eller 1,61 x 10 ^ minus 35 meter. Og det betyder, at den rejsende ikke kan være større end det. 

Åh, og ormehullet rejsende skal flamme med næsten lysets hastighed.

Selvom den er begrænset, åbner den nye forskning en lille knæk i gennemførligheden af ​​ormehuller, der kan åbnes med yderligere arbejde. Og så behøver måske ikke tv-programforfattere at glans over nogen teknik.

Paul M. Sutter er en astrofysiker hos SUNY Stony Brook og Flatiron Institute, vært for Spørg en Spaceman og Space Radio, og forfatter af Dit sted i universet.

• De største fund i sort hul
• Interstellar rumrejser: 7 futuristiske rumfartøjer til at udforske kosmos
• De 18 største uløste mysterier inden for fysik

Oprindeligt offentliggjort den .

TILBUD: Spar 45% på 'Sådan fungerer det' Alt om plads 'og' Alt om historie '!

I en begrænset periode kan du tegne et digitalt abonnement på et af vores mest solgte videnskabsmagasiner for kun $ 2,38 pr. Måned eller 45% rabat på standardprisen for de første tre måneder. Se tilbud