Er Wormholes en Dead End for raskere enn lys reise?


Getty Images Ah, ormhuller. Den intergalaktiske snarveien. En tunnel gjennom romtid som gjør det mulig for uerfarne reisende å hoppe fra stjernesystem til stjernesystem uten å komme nær lysets hastighet. Wormholes er en arbeidshest av sci-fi interstellære sivilisasjoner i bøker og på skjermen fordi de løser det irriterende problemet med "Vel, hvis vi sitter fast i kjent fysikk, vil 99, 99999 prosent av historien være så fascinerende som å se folk sove." Men

Getty Images

Ah, ormhuller. Den intergalaktiske snarveien. En tunnel gjennom romtid som gjør det mulig for uerfarne reisende å hoppe fra stjernesystem til stjernesystem uten å komme nær lysets hastighet.

Wormholes er en arbeidshest av sci-fi interstellære sivilisasjoner i bøker og på skjermen fordi de løser det irriterende problemet med "Vel, hvis vi sitter fast i kjent fysikk, vil 99, 99999 prosent av historien være så fascinerende som å se folk sove."

Men kan vi gjøre det? Kan vi faktisk krøp og bøye romtid for å lage en praktisk tunnel, noe som gjør alle våre galaktiske drømmer til virkelighet?

Kort svar: Ikke sannsynlig.

Langt svar: Vel, fortsett å lese.

Pass på det hvite hullet

Begrepet ormhull begynte da fysikeren Ludwig Flamm, og senere Albert Einstein og Nathan Rosen, innså at svarte hull kan bli "utvidet". Når man går om å løse de utrolig kompliserte komposisjonene av generell relativitet, forutser maskinen som forutser et svart hull et fenomen som kalles et hvitt hull. Et hvitt hull er ganske mye det du tror: Mens et svart hulls hendelseshorisont markerer et område med plass som når du går inn, kan du ikke gå, er det umulig å gå inn i et hvitt hulls horisont, selv om alt som er der inne kan komme seg.

Det samme matematiske maskineri gir også en bonus: Alle sorte hull vil være naturlig "forbundet" med hvite hull via deres singulariteter, og gjør en tunnel gjennom rommet. Woohoo, ormhull her, vi går!

Eller ikke. Mens vi har gobs med bevis på eksistensen av svarte hull, ser det ut til at hvite hull er matematisk fiksjon. Det er ingen kjente prosess i vårt univers som egentlig ville danne dem, og selv om de kom inn i eksistens, ville deres naturlige ekstreme ustabilitet snuffe dem rett ut igjen. [Se: Uformelle hull i ormhullet.]

Å, ja, og mekanismen for å lage svarte hull sammenbrudd av massive stjerner, forhindrer også automatisk dannelsen av et symbiotisk hvitt hull.

Og selv om de danner (og de ikke), vil den ekstreme tyngdekraften til de felles singulariteter føre til at ormhulletunnelen straks strekker seg og snapes mye raskere enn noe som kan krysse det.

Død av ormhull

Men det stopper ikke noen fra å spille et morsomt spill av "hva hvis." Hva om hvite hull kan naturligvis danne, eller bli konstruert? Hva om vi kunne stabilisere dem? Hva om vi kunne feste et hvitt hulls singularitet til et svart hull og lage et ormhull? Hva om? Hva om? Hva om?

Vel, for en ting, å reise ned et slikt ormhull ville egentlig, virkelig suge. Bokstavelig. Inngangen til ormehullet - "halsen" - sitter inne i hendelseshorisonten til det svarte hullet.

Det er et problem.

Definisjonen av en hendelseshorisont - deres veldig kosmiske raison d'etre - er at når du kommer inn i dem, kommer du ikke til å komme ut. Ingen måte, nei hvordan. Det spiller ingen rolle om det er en ormhull tunnel inne i det - du kommer ikke til å forlate.

Inne i et svarthulshendighetshorisont har du bare ett reisemål: singularitetstorg, uendelig tettsted og sjelkrossende tyngdekraften.

Så la oss si at du skriver inn et ormhull. Du kan se lys fra en annen lapp av universfilteret fra motsatt side. Hvis noen andre hopper inn, kan du møte dem og ha litt te sammen. Og du kan dø-elendig - som du bryr deg om singulariteten.

Positivt negativt

Er det noen måte å lage et arbeid, enda morsomt, ormhull, i stedet for en skremmende portal for uunngåelig ødeleggelse?

Overraskende, ja. Vel, ikke helt 100 prosent absolutt "Dette er en vanlig del av vårt univers" ja. Mer som "hvis vi spiller late som" ja.

For å bygge et traversabelt ormhull, må du overvinne to viktige hindringer. Først må inngangen til ormehullet faktisk sitte utenfor hendelseshorisonten. Det ville tillate deg å komme inn i ormhullet og sprenge det til din fjerntliggende destinasjon uten å frykte et "singulært" møte.

For det andre må tunnelen være stabil og sterk. Den må tåle den ekstreme tyngdekraften til singulariteter og motstå å rive fra hverandre når noe flyr ned i lengden.

Det er faktisk et materiale som løser begge problemene. Men det materialet har et eget problem: Den har negativ masse.

Det er riktig: masse, men negativ. En ring av negativt masse materiale kunne brukes til å konstruere et fullt funksjonelt og nyttig ormhull. Siden eksotisk natur av negativ massevarsel mellomrom på en unik måte, "oppblåser" inngangen til ormehullet utenfor grensen til hendelseshorisonten, og stabiliserer halsen på ormhullet mot ustabilitet. Det er ikke et intuitivt resultat, men matematikken sjekker ut.

Men kan et slikt stoff eksistere? Vi har kartlagt en god del av universet, og vi har aldri sett negativ masse. Hvis det eksisterte, ville det ha noen ganske rare egenskaper. For eksempel, etter matematikken til Newtons lover med noen minus tegn skiltet inn finner vi at en negativ massepartikkel ville presse på en positiv massepartikkel, mens den positive massepartikkelen ville trekke på den negative massen en. Sett to motsatte massepartikler ved siden av hverandre, helt stille, og paret begynte å akselerere, zoome ut uten noen kraftinngang.

Det virker som det kan krenke en slags regel. [ Se: Problemet med negativ masse. ]

Hva med Casimir-effekten, den merkelige og fascinerende attraksjonen til to metallplater på grunn av vakuumenergi? Det er ofte trotted ut som et eksempel på universet som oppfører seg dårlig, og en mulig rute til negativ masse. Men Casimir-kraften er preget av lokalt negativt trykk (det trekker i stedet for å skyve), ikke negativ masse. Vi vet ikke alt som er å vite om kvantumvektighet og romtidens karakter på super-duper-teensy skalaer. Kunne en avansert sivilisasjon oppdage banen til negativ masse og manipulere tyngdekraften på den riktige måten? Ville et gjennombrudd i fysikk peke på en måte å mote ormhuller på?

Ærlig, sannsynligvis ikke. Det er bare for mange ting som jobber mot dem. Arbeidende ormhuller ville krenke så mange aspekter om kjent (og ekstremt velprøvd) fysikk som jeg synes det er bedre å bare jobbe med andre problemer.

Jeg vet at noen mennesker kan anklage meg for ikke å være kreativ nok, men universet bryr seg ikke om vår kreativitet. Vitenskapens verktøy er harde men rettferdige dommere; Hvis en ide ikke virker, virker det bare ikke. Det er mange varierte og vakre mysterier i vårt univers, og vi har absolutt ikke låst opp alle de indre arbeidene i kosmos. Men ormhull er sannsynligvis ikke en av dem.

Lær mer ved å lytte til episoden "Wormholes - avtale eller ingen avtale?" på Ask A Spaceman podcast, tilgjengelig på iTunes og på nettet på //www.askaspaceman.com. Takk til @SkaTaTah og @bretthines61 for spørsmålene som førte til dette stykket! Still ditt eget spørsmål på Twitter ved å bruke #AskASpaceman eller ved å følge Paul @PaulMattSutter og facebook.com/PaulMattSutter.

  • Hvordan Time Travel Works i Science Fiction (Infographic)
  • Warp Speed: The Hype of Hyperspace
  • Hvordan lage et svart hull [og kajakk ormhullet!] | video

Opphavsrett 2017 SPACE.com , et kjøpsselskap . Alle rettigheter reservert. Dette materialet kan ikke bli publisert, kringkastet, omskrevet eller omfordelt.

AntennestasjonEr virusene levende?Å øke Volt-Age: Er Obamas mål om 1 million elektriske kjøretøy på US Highway i 2015 Realistisk?Arktisk rapportkort: Sviktende å stoppe oppvarmingAmerikanske Brødkurv Skift Takket være KlimaendringGode ​​nyheter etter Gulf spill: Turtle redningsplan lykkesBrukte batterier kan hjelpe California Store fornybar energiKlimaendring tilbyr grim langvarig prognose for sjømat