Červí diery sú oporou v sci-fi a poskytujú našim hrdinom rýchly a ľahký spôsob, ako okamžite cestovať po vesmíre. Aj keď sú sci-fi populárnymi, červí diery majú svoj pôvod vo vede - narušenie časopriestoru, ako je toto teoreticky možné. Ale podľa Dr. Stephena Hsu z univerzity v Oregone je stavba červej dierky pravdepodobne nemožná.
Vypočujte si rozhovor: Nepravdepodobne Wormholes (4,5 mb)
Alebo sa prihláste na odber podcastu: universetoday.com/audio.xml
Fraser Cain: Teraz som sledoval svoj podiel epizód Star Trek. Ako dobre ma to pripravilo na skutočné vedecké pochopenie červej dierky?
Dr. Stephen Hsu: V Star Trek v skutočnosti červy nepoužívajú, ale možno najlepším riešením pre červí diery v sci-fi je film Kontakt, ktorý vychádza z knihy Carla Sagana. A vlastne historicky, keď Sagan písal román - Sagan bol profesor astronómie, kontaktoval odborníka na všeobecnú relativitu, chlapa menom Kip Thorne, v Caltech, a chcel sa ubezpečiť, že spôsob, akým sa s červami v zaobchádzaní zaobchádza, bol v skutočnosti taký, takmer vedecky správne. A to Thorneho skutočne podnietilo robiť veľa výskumov na červích dierkach. Naša práca je vlastne rozšírením vecí, ktoré urobil.
Fraser: Takže, ak by ste chceli vybudovať červiu dieru, čo by ste urobili?
Hsu: Musíte mať veľmi zvláštny alebo exotický druh hmoty a táto záležitosť musí mať veľmi negatívny tlak. Ukazuje sa, že na stabilizáciu hrdla alebo trubice červej dierky potrebujete veľmi zvláštnu hmotu a naša práca sa musí zaoberať tým, ako je to možné v modeloch fyziky častíc.
Fraser: Povedzme, že si vytvoríte slzu v časopise a naplníte ju exotickou hmotou, aby ste ju udržali otvorenú, a potom by ste mohli presunúť dva koncové body červej dierky okolo Vesmíru a spojiť sa tak vo vesmíre, ako aj v čase.
Hsu: Ale v niektorých príbehoch sci-fi predpokladajú, že z Veľkého tresku zostali len nejaké červie diery, a my by sme jeden jeden objavili a začali ho používať. Konštruktívnym modelom je však to, že ľudia alebo nejaká mimozemská civilizácia si vlastne stavajú svoje vlastné, a v takom prípade sú dva konce červej dierky pravdepodobne na začiatku celkom blízko seba, ale potom ich odtrhnete.
Fraser: Kam vás váš výskum priviedol k tomu, aby ste sa pozreli na červie diery?
Hsu: Študovali sme základné obmedzenia týkajúce sa niečoho, čo sa nazýva „rovnica stavu hmoty“ - aké vlastnosti, ako napríklad tlak alebo hustota energie, môžu mať. Našli sme niekoľko veľmi silných obmedzení a ukázalo sa, že tieto obmedzenia sú veľmi negatívne pre možnosť vybudovania červej dierky.
Fraser: Aký vplyv budú mať na červiu dieru?
Hsu: Aby sme dostali veľmi podivnú exotickú hmotu, ktorú som spomínal predtým, s veľmi negatívnym tlakom, ukázalo sa, že rovnice ukazujú, že keď vynútite tlak, aby bol taký negatívny, vždy existuje nejaký nestabilný režim, čo znamená, že keby ste boli Ak chcete naraziť na svoj prístroj, možno zistíte, že exotická látka - ktorá stabilizuje červiu dierku - sa len zrúti na hromadu fotografií alebo tak niečo.
Fraser: Nie je to o tom, aby ste váš prístroj nenarazili, alebo je teoreticky nemožné dosiahnuť stabilný bod?
Hsu: Povedal by som, že je teoreticky nemožné vybudovať klasickú hmotu, ktorá je stabilná a môže stabilizovať červiu dieru. Možno by ste sa spýtali, no možno by som sa len vyhnúť tej veci, ale ak by ste poslali človeka cez červiu dieru, to by samo o sebe poskytlo ranu a pravdepodobne by spôsobilo, že by sa celá vec rozpadla.
Fraser: Povedzme, že ste nechceli posielať ľudí, len ste chceli nejaký spôsob odosielania informácií - hovoríte späť v čase.
Hsu: To nie je vylúčené. Ukazuje sa, že obmedzenia, ktoré odvodzujeme, súvisia s hmotou, v ktorej sú kvantové účinky relatívne malé. Ak máte záležitosť, v ktorej sú kvantové účinky veľmi veľké, stále by ste mohli mať stabilnú červiu dierku. Samotná červia diera by bola kvantovo neostrá. Trubica červí diery by kolísala ako kvantový stav. To vám však nebráni v tom, aby ste poslali správu späť v čase; možno budete musieť skúsiť odoslať správu mnohokrát, aby ste ju dostali tam, kam chcete. Možno by ste však mohli poslať správu. Vysielanie osoby môže byť nebezpečné, ak červí diera kolíše, pretože by mohla skončiť na nesprávnom mieste alebo v nesprávny čas.
Fraser: Počul som odhady, že vybudovanie červej diery by vyžadovalo viac energie ako celý vesmír. Máte na tento účel nejaké výpočty?
Hsu: Naše výpočty to nemusia nevyhnutne preukazovať. Vytvorenie červej diery, ktorá je dosť veľká na to, aby sa do nej človek zmestil, si vyžaduje obrovské množstvo energie. Ale zvyčajne berúc do úvahy tento druh problému, predpokladáte, že akákoľvek civilizácia sa snaží dosiahnuť svojvoľne vyspelú technológiu. Snažíme sa porozumieť tomu, či existujú obmedzenia, ktoré nevychádzajú z technológie, ale skutočne vyplývajú zo základných fyzikálnych zákonov.
Fraser: A kam vás bude váš výskum viesť od tohto bodu? Existuje niečo, o čom si ešte stále nie ste istí?
Hsu: Náš výsledok sa musí vysporiadať najmä s klasickými červami, alebo červami, ktorých časopriestor nie je príliš kvantový mechanický, a stále nás zaujíma, či môžeme rozšíriť svoje výsledky aj na červie diery, v ktorých je časopriestor fuzzy.
Fraser: Je tu nejaká nová práca o temnej energii, kde hovoria, že sa zdá, že efekt temnej energie sa deje vo vesmíre, že sa zrýchľuje. Buď existuje nová forma energie, ktorá sa predtým nevidela, alebo je to rozpad Einsteinových teórií na veľkej úrovni. Ak niektorá z týchto prác začne ukazovať, že Einsteinova relativita ich nedokáže vysvetliť na väčšej úrovni, bude to mať vplyv na klasické chápanie toho, čo je červia diera?
Hsu: V kontexte temnej energie, keďže je to niečo, čo ovplyvňuje rozsiahlu štruktúru vesmíru, správanie vesmíru na dĺžkových mierkach megaparsec, je vždy možné, že všeobecná relativita ako teória je modifikovaná na veľké vzdialenosti a preto, že na tých vzdialenostiach sme to nedokázali vyskúšať. Preto je vždy možné, že závery, ktoré vyvodíte z relativity, sa jednoducho nedajú uplatniť. V našom prípade je dĺžka rozsahu, v ktorom používame všeobecnú relativitu, na veľkosti človeka. Bolo by teda trochu prekvapujúce, keby sa všeobecná relativita rozpadla už v týchto dĺžkových mierkach, aj keď je to možné.
Fraser: Takže to, čo sa pozeráte, je skôr na malej strane. V tomto rozsahu to stále celkom pekne vysvetľuje.
Hsu: Správne, existujú rozsiahlejšie experimentálne testy všeobecnej relativity alebo prinajmenšom newtonovskej gravitácie na dĺžkových mierkach ako na megapartoch. Sme si teda istí, že matematická formulácia gravitácie, ktorú používame, je správna.
Fraser: Ak by som sa chcel dosť rýchlo dostať cez vesmír, mal by som sa namiesto toho pozrieť na warpovú jednotku, alebo možno len na obyčajný starý pohyb v normálnom priestore.
Hsu: Som veľký fanúšik sci-fi a bol som už v detstve, ale ako vedec by som musel povedať, že to vyzerá, že sa zdá, že náš vesmír nie je skonštruovaný veľmi pohodlne, aby sa ľudia dostali z hviezdy na hviezdu. A sci-fi, ktoré nakoniec zostaneme blízko Slnka, robíme však úžasné veci pomocou bioinžinierstva alebo informačných technológií alebo A.I. Zdá sa, že je viac pravdepodobné, že sa dá dosiahnuť pomocou našich fyzikálnych zákonov, ako Star Trek.
