Špeciálna relativita. Od prvého návrhu, ktorý navrhol Albert Einstein v roku 1905, bol to pokus bádateľov o vesmírny výskum, futuristov a sci-fi. Tento vedecký fakt je ako mokrá prikrývka. Našťastie existuje niekoľko teoretických konceptov, ktoré naznačujú, že cestovanie s rýchlejším než ľahkým svetlom (FTL) bude niekedy možné ešte raz.
Populárnym príkladom je myšlienka červej diery: špekulatívna štruktúra, ktorá spája dva vzdialené body v časovom priestore, ktorý by umožnil medzihviezdny vesmírny pohyb. Tím vedcov z Ivy League nedávno vykonal štúdiu, ktorá naznačovala, ako by „priechodné červie diery“ mohli byť v skutočnosti realitou. Zlou správou je, že ich výsledky naznačujú, že tieto červie diery nie sú presne skratkami a mohli by byť kozmickým ekvivalentom „zdolávania na dlhé cesty“!
Pôvodne bola teória červí diery navrhnutá ako možné riešenie polných rovníc Einsteinovej teórie všeobecnej relativity (GR). Krátko po Einsteinovej publikácii teórie v roku 1915 nemecký fyzik Karl Schwarzschild našiel možné riešenie, ktoré nielen predpovedalo existenciu čiernych dier, ale aj chodby, ktoré ich spájajú.
Bohužiaľ, Schwarzschild zistil, že akákoľvek červia diera spájajúca dve čierne diery by sa zrútila príliš rýchlo, aby čokoľvek prešlo z jedného konca na druhý. Jediným spôsobom, ako by sa dalo prejsť, by bolo, keby boli stabilizované existenciou exotických látok so zápornou hustotou energie. Daniel Jafferis, profesor fyziky Thomas D. Cabot na Harvardskej univerzite, mal iný názor.
Ako opísal svoju analýzu na aprílovom stretnutí Americkej fyzickej spoločnosti v Denveri v štáte Colorado v roku 2019:
„Vyhliadky na konfigurácie priechodných červí diery sú už dlho zdrojom fascinácie. Opíšem prvé príklady, ktoré sú konzistentné v teórii gravitácie, ktorú je možné dokončiť pomocou UV, bez exotickej hmoty. Konfigurácia zahŕňa priame spojenie medzi dvoma koncami červej diery. Budem tiež diskutovať o jeho dôsledkoch pre kvantové informácie v gravitácii, paradoxe informácií o čiernych dierach a jeho vzťahu k kvantovému teleportovaniu. “
Na účely tejto štúdie Jafferis skúmal prácu, ktorú vykonali Einstein a Nathan Rosen v roku 1935. Keď chceli rozšíriť prácu Schwarszchilda a ďalších vedcov hľadajúcich riešenia pre GR, navrhli možnú existenciu „mostov“ medzi dvoma vzdialenými bodmi v kozmický čas (známy ako „mosty Einstein – Rosen“ alebo „červí diery“), ktorý by teoreticky umožnil prechod medzi nimi a hmotou.
Do roku 2013 túto teóriu používali teoretickí fyzici Leonard Susskind a Juan Maldacena ako možné riešenie pre GR a „kvantové zapletenie“. Táto teória, známa ako domnienka ER = EPR, naznačuje, že červí diery sú dôvodom, prečo sa stav elementárnych častíc môže zamotať so stavom partnera, aj keď sú oddelené miliardami svetelných rokov.
Od tejto chvíle Jafferis rozvinul svoju teóriu, predpokladajúc, že červí diery môžu byť v skutočnosti prechádzané ľahkými časticami (tiež známymi ako fotóny). Aby to bolo možné otestovať, Jafferis vykonal analýzu s pomocou Ping Gao a Aron Wall (absolvent Harvardskej univerzity a vedecký pracovník Stanfordskej univerzity).
Zistili, že hoci je teoreticky možné jedľové svetlo prejsť cez červiu dieru, nie sú to práve kozmické skratky, v ktoré sme všetci dúfali. Ako Jafferis vysvetlil v tlačovom vyhlásení AIP, „Trvá to dlhšie, kým sa dostaneme cez tieto červie diery, ako ísť priamo, takže nie sú príliš užitočné pre vesmírne cestovanie.“
Výsledky ich analýzy v podstate ukázali, že priame spojenie medzi čiernymi dierami je kratšie ako pripojenie červí diery. Aj keď to určite znie ako zlá správa pre ľudí, ktorých jedného dňa vzrušujú vyhliadky na medzihviezdnu (a intergalaktickú) cestu, dobrá správa je, že táto teória poskytuje nový pohľad do oblasti kvantovej mechaniky.
„Skutočný význam tejto práce je vo vzťahu k problému s informáciami o čiernych dierach a súvislostiam medzi gravitáciou a kvantovou mechanikou,“ uviedol Jafferis. „Problém“, o ktorom hovorí, je známy ako Paradox informácií o čiernych dierach, s ktorým astrofyzici zápasia už od roku 1975, keď Stephen Hawking zistil, že čierne diery majú teplotu a pomaly unikajú žiarenie (tzv. Hawkingove žiarenie).
Tento paradox sa týka toho, ako sú čierne diery schopné uchovať všetky informácie, ktoré do nich prechádzajú. Aj keď by sa akákoľvek hmota nahromadená na ich povrchu stlačila do bodu jedinečnosti, jej kvantový stav v čase jej stlačenia by sa zachoval vďaka časovej dilatácii (časom zamrzne).
Ak však čierne diery stratia hmotnosť vo forme žiarenia a nakoniec sa odparia, táto informácia sa nakoniec stratí. Vypracovaním teórie, prostredníctvom ktorej môže svetlo prechádzať čiernou dierou, by táto štúdia mohla predstavovať prostriedok na vyriešenie tohto paradoxu. Namiesto žiarenia z čiernych dier, ktoré predstavujú stratu hromadnej energie, sa môže stať, že Hawkingovo žiarenie skutočne prichádza z inej oblasti vesmírneho času.
Môže tiež pomôcť vedcom, ktorí sa snažia vyvinúť teóriu, ktorá zjednocuje gravitáciu s kvantovou mechanikou (aka. Kvantová gravitácia alebo „Teória všetkého“). Je to spôsobené skutočnosťou, že Jafferis použil nástroje kvantovej teórie poľa na postuláciu existencie prechodných čiernych dier, čím sa zbavil potreby exotických častíc a negatívnej hmoty (ktoré sa javia v rozpore s kvantovou gravitáciou). Ako vysvetlil Jafferis:
„Poskytuje príčinnú sondu regiónov, ktoré by inak boli za horizontom, okno pre zážitok pozorovateľa vo vnútri časopriestoru, ktorý je prístupný zvonku. Myslím, že nás to naučí hlbokým veciam o korešpondencii rozchod / gravitácia, kvantovej gravitácii a možno aj o novom spôsobe formulovania kvantovej mechaniky. “
Ako vždy, prielomy v teoretickej fyzike môžu byť dvojsečný meč, ktorý dáva jednu ruku a druhú berie preč. Takže aj keď táto štúdia mohla vrhnúť viac studenej vody na sen o cestovaní FTL, mohlo by nám to veľmi dobre pomôcť odhaliť niektoré hlbšie tajomstvá vesmíru. Kto vie? Možno, že niektoré z týchto vedomostí nám umožnia nájsť cestu okolo tohto kameňa úrazu známeho ako špeciálna relatívnosť!
