Θα ταξιδέψουμε ποτέ μέσα από “σκουληκότρυπες”;
Το Σύμπαν είναι τεράστιο. Ταξιδεύοντας με την ταχύτητα του φωτός στο πλησιέστερο προς τη Γη αστέρι (πέραν του ήλιου), θα διαρκούσε περισσότερο από τέσσερα χρόνια. Κι αν θέλαμε ταξίδια στην άλλη πλευρά του γαλαξία; Θα απαιτούνταν σίγουρα περισσότερα από 100.000 χρόνια. Τι πρέπει λοιπόν να κάνει είναι ένας ατρόμητος ταξιδιώτης του διαστήματος ώστε να είναι σε θέση να πραγματοποιήσει τέτοια ταξίδια;
Μια απάντηση στο προηγούμενο ερώτημα θα μπορούσε να είναι μια κοσμική συντόμευση, που ονομάζεται σκουληκότρυπα, ένα τούνελ δηλαδή μέσα από το πλέγμα του χώρου και του χρόνου που μπορεί να συνδέει απομακρυσμένες γωνιές του Σύμπαντος. Είναι ο δρόμος που ακολουθούν πολλοί φανταστικοί διαστημικοί ταξιδιώτες, και μαζί με όλους αυτούς και οι πρωταγωνιστές στη ταινία Interstellar, σε σκηνοθεσία Κρίστοφερ Νόλαν.
Το να περάσει κανείς μέσα από μια σκουληκότρυπα θα ήταν εξαιρετικά δύσκολο, λένε οι επιστήμονες, ωστόσο, θα πρέπει προς το παρόν να το αποκλείσουμε. Λοιπόν, τι θα γίνονταν στην πραγματικότητα, και τι ακριβώς μας εμποδίζει τώρα;
Για να φανταστείτε μια σκουληκότρυπα, φανταστείτε ότι το Σύμπαν είναι ένα δισδιάστατο φύλλο. Καμπυλώστε το φύλλο και ανοίξτε δύο τρύπες ώστε να σχηματίσουν δύο χοάνες. Τα άκρα των χοανών ενώνονται, και έτσι μπορείτε να θεωρήσετε μια σκουληκότρυπα σαν ένα σωλήνα (βλέπε εικόνα).
Η χειραγώγηση του χώρου με αυτόν τον τρόπο, σημαίνει ότι μπορείτε να μεταβείτε από το ένα άκρο μιας σκουληκότρυπας, διανύοντας σχετικά μικρή απόσταση, ως το άλλο άκρο το οποίο ενδεχομένως να βρίσκεται ακόμη και σε άλλο γαλαξία ή στην “άκρη” του σύμπαντος. Το στόμα μιας σκουληκότρυπας, λειτουργεί επίσης ως ένα κοσμικό παράθυρο, επιτρέποντάς σας να θαυμάσετε τα αστέρια στο άλλο άκρο του Σύμπαντος.
Αυτή είναι η θεωρία έτσι κι αλλιώς. Τι λέει όμως η επιστήμη σχετικά με τη πραγματοποίηση αυτών των ταξιδιών;
Οι σκουληκότρυπες προκύπτουν φυσικά από τις εξισώσεις που διέπουν τη γενική θεωρία της σχετικότητας, την επαναστατική ιδέα του Αϊνστάιν, που περιγράφει τη βαρύτητα σαν την στρέβλωση του χώρου και του χρόνου, δύο έννοιες που αποτελούν τη δομή του Σύμπαντος και που συχνά τις συναντάμε ως χωροχρόνος.
Ο Αϊνστάιν και ο Nathan Rosen δημοσίευσαν μια εργασία το 1935, που περιγράφουν αυτές τις σκουληκότρυπες, οι οποίες τελικά ονομάστηκαν γέφυρες Einstein-Rosen. Αυτά τα περίεργα αντικείμενα, όμως, αναπτύσσουν τέτοιες βαρυτικές δυνάμεις που ούτε το φως δεν μπορεί να ξεφύγει μέσα από αυτά. Επομένως, με μια πρόχειρη σκέψη, για τα διαστημικά ταξίδια, θα ήταν άχρηστες.
Στη δεκαετία του 1980, ο αστρονόμος Καρλ Σαγκάν έγραφε το μυθιστόρημα Contact (η βάση για την ταινία που πρωταγωνίστησε η Τζόντι Φόστερ), στο οποίο η ηρωίδα του ταξιδεύει σε όλο το Σύμπαν. Ζήτησε τη βοήθεια του φυσικού Kip Thorne, για να δει αν υπήρχε ένας επιστημονικά ορθός τρόπος για τον χαρακτήρα του μυθιστορήματος, να κάνει αυτό το διαστρικό ταξίδι.
Ο Thorne διαπίστωσε ότι μια σκουληκότρυπα θα μπορούσε να λειτουργήσει καλύτερα για το σκοπό αυτό. Αλλά για να εξασφαλιστεί ότι η σκουληκότρυπα θα έμεινε ανοιχτή, ανακάλυψε, ότι θα χρειάζονταν να ισχύουν κάποιες περίεργες προϋποθέσεις – πράγματα που τελικά τα ονόμασε εξωτική ύλη. (Ακολουθώντας την κινηματογραφική κληρονομιά του Σαγκάν, οι ιδέες του Thorne ενέπνευσαν επίσης τον σεναριογράφο της ταινίας Interstallar.)
Η εξωτική ύλη είναι περίεργη, διότι έχει αρνητική ενέργεια, ή αρνητική μάζα, δίνοντάς της τη δυνατότητα να δρα ως ένα είδος αντιβαρύτητας. Εάν η Γη για παράδειγμα, είχε αρνητική μάζα και ήθελες να αφήσεις μια μπάλα στην επιφάνεια του πλανήτη, αυτή θα επιτάχυνε προς τα πάνω, και όχι προς τα κάτω όπως συμβαίνει τώρα. Και, ακόμη περισσότερο παραδόξως, το να χτυπήσεις μιας αρνητικής μάζας μπάλα του τένις, δεν θα έπρεπε να σπρώξεις τη ρακέτα σου προς την μπάλα, αλλά να την τραβήξεις μακριά από αυτή. Είναι ένα είδος συμπεριφοράς που μπερδεύει το μυαλό, αλλά που επιτρέπει στην εξωτική ύλη να αποτρέπει μια σκουληκότρυπα από την κατάρρευση.
Αν και αρνητική ενέργεια ακούγεται παράξενη, οι νόμοι της φυσικής όντως την επιτρέπουν. Στο κενό του διαστήματος, ορισμένες μικρές περιοχές του χωροχρόνου μπορεί να έχουν γεμίσει με αρνητική ενέργεια, που περιβάλλεται από περιοχές θετικής ενέργειας. «Σκεφτείτε τους σαν κύματα ενός ωκεανού,» εξηγεί ο φυσικός, Larry Ford του Πανεπιστημίου Tufts της Βοστώνης. Οι κοιλότητες των κυμάτων θα αποτελούν περιοχές με αρνητική ενέργεια, ενώ οι κορυφές είναι περιοχές με θετική ενέργεια.
Φτάνει όμως αυτό να διανοίξει μια σκουληκότρυπα; Ίσως όχι. Φυσικοί όπως ο Ford έχουν βρει κανόνες που ονομάζονται κβαντική ενέργεια ανισοτήτων, οι οποίοι καθορίζουν το πόσο αρνητική ενέργεια μπορεί να ενοποιηθεί σε ένα μέρος. Συλλογή μεγάλων ποσοτήτων αρνητικής ενέργειας, μπορεί να επιτευχθεί μόνο μέσα σε ένα μικρό χώρο. Και, η τροφοδότηση του χώρου θα διαρκέσει μόνο για ένα μικρό χρονικό διάστημα.
Μια σκουληκότρυπα χρήσιμη για ταξίδια θα πρέπει να είναι αρκετά μεγάλη και διαρκεί αρκετά για να στείλει κάποιον ή κάτι από μέσα της. Το πρόβλημα είναι ότι για μια τέτοια σκουληκότρυπα, θα χρειαστείτε περισσότερη αρνητική ενέργεια από ό, τι οι κανόνες επιτρέπουν. Και ακόμα κι αν κάποιος μπορούσε να παραβεί τους κανόνες, θα χρειαζόταν ένα απίστευτα τεράστιο ποσό ενέργειας για να καταφέρει κάτι τέτοιο. Ως μια πολύ πρόχειρη προσέγγιση, το ποσό της ενέργειας που θα απαιτούνταν, θα ισοδυναμούσε με την ενέργεια που παράγει ο ήλιος για πάνω από 100 εκατομμύρια χρόνια, ώστε να κάνει μια σκουληκότρυπα περίπου στο μέγεθος ενός γκρέιπφρουτ να λειτουργήσει σύμφωνα με τον παραπάνω ισχυρισμό. Κανείς δεν ξέρει αν και κατά πόσο, ακόμα και ένας προηγμένος πολιτισμός θα μπορούσε να έχει πρόσβαση σε τόσο μεγάλα αποθέματα αρνητικής ενέργειας και επομένως να είναι σε θέση να πραγματοποιήσει τέτοια ταξίδια.
Παρόλα αυτά, αν και η φυσική λέει ότι η ύπαρξη ικανών να διασχίζονται από ταξιδιώτες, σκουληκότρυπων, είναι αναπόδεικτη, εντούτοις οι φυσικοί δεν έχουν ακόμη αποκλείσει την ύπαρξή τους. «Οι άνθρωποι είναι αρκετά βέβαιοι ότι οι κβαντικές ανισότητες αποτρέπουν την δημιουργία μακροσκοπικά διαπερατών σκουληκότρυπων,» λέει ο John Friedman, ένας φυσικός στο Πανεπιστήμιο του Wisconsin, στο Μιλγουόκι. «Αλλά αυτό σίγουρα δεν είναι δεδομένο.»
«Με βάση όσα γνωρίζουμε σήμερα, είναι δύσκολο να δούμε πώς θα μπορούσαμε να περάσουμε μέσα από μια διαπερατή σκουληκότρυπα», λέει ο Ford. Αλλά αυτό δεν θα σταματήσει εδώ. Οι φυσικοί συνεχίζουν να διερευνούν κατά πόσον θα μπορούσε να είναι εφικτή μια τέτοια κατάσταση.
Αν σχεδιάζετε ένα διαστρικό ταξίδι, αυτό θα μπορούσε να γίνει εύκολα μέσα από ένα καλό βιβλίο. Προς το παρόν αυτός είναι ο μόνος τρόπος για μια μεγάλη βόλτα μέσα στο Σύμπαν…
Δεν υπάρχουν σχόλια:
Δημοσίευση σχολίου