Ormehull er en bærebjelke i science fiction, og gir våre helter en rask og enkel måte å øyeblikkelig reise rundt i universet. Selv om science fiction gjorde dem populære, hadde ormehull opphav i vitenskapen - det var teoretisk mulig å forvrenge romtid som dette. Men ifølge Dr. Stephen Hsu fra University of Oregon er det sannsynligvis umulig å bygge et ormehull.
Hør intervjuet: Unannsynlig ormehull (4,5 mb)
Eller abonner på Podcast: universetoday.com/audio.xml
Fraser Cain: Nå har jeg sett min del av Star Trek-episodene. Hvor godt har dette forberedt meg på den faktiske vitenskapelige forståelsen av et ormhull?
Dr. Stephen Hsu: I Star Trek bruker de egentlig ikke ormehull, men kanskje den beste behandlingen innen sci-fi for ormehull var i filmen Contact, som er basert på en bok av Carl Sagan. Og faktisk historisk sett, da Sagan skrev romanen - Sagan var en astronomiprofessor - kontaktet han en ekspert på generell relativitet, en fyr som het Kip Thorne, på Caltech, og ønsket å sørge for at måten ormehull ble behandlet i kontakt faktisk var som nær å være vitenskapelig korrekt som mulig. Og det stimulerte faktisk Thorne til å gjøre mye research på ormehull. Arbeidet vårt er faktisk en forlengelse av tingene som han gjorde.
Fraser: Så hvis du ønsket å bygge et ormhull, teoretisk, hva ville du gjort?
Hsu: Du må ha en veldig rar eller eksotisk type materie, og den saken må ha svært negativt press. Det viser seg at for å stabilisere halsen eller røret i ormhullet trenger du veldig merkelig materie, og arbeidet vårt har å gjøre med hvor mulig den typen materie ville være i modeller av partikkelfysikk.
Fraser: La oss si at du bygger en tåre i romtiden og du fyller den med eksotiske stoffer for å holde den åpen, og så kan du flytte de to sluttpunktene til ormhullet rundt Universet, og de ville koble seg sammen i rom og i tid.
Hsu: Men i noen science fiction-historier postulerer de at det bare er noen ormehull igjen fra Big Bang, og vi ville bare oppdage en og begynne å bruke den. Men den konstruktive modellen er at mennesker, eller en eller annen fremmed sivilisasjon, faktisk bygger sin egen, og i så fall er de to ender av ormhullet sannsynligvis ganske nær hverandre i begynnelsen, men så trekker du dem fra hverandre.
Fraser: Hvor har forskningen din ført til at du ser på ormehull?
Hsu: Vi studerte grunnleggende begrensninger for noe som kalles "likningen av materiens tilstand" - hvilke egenskaper, som trykk eller energitetthet kan ha betydning. Vi fant noen veldig sterke begrensninger, og det viser seg at begrensningene er veldig negative for muligheten for å bygge et ormhull.
Fraser: Hvilken effekt vil de ha på ormhullet?
Hsu: For å få den veldig rare eksotiske saken som jeg nevnte før med veldig negativt trykk, viser det seg at ligningene viser at når du tvinger presset til å være så negativt, er det alltid en ustabil modus i saken, noe som betyr at hvis du var For å støte på apparatet ditt, kan du finne den eksotiske saken - som stabiliserer ormhullet - bare kollapser i en haug med bilder eller noe.
Fraser: Er det snakk om å ikke støte apparatet ditt, eller er det teoretisk umulig å nå et stabilt punkt?
Hsu: Jeg vil si det er teoretisk umulig å bygge klassisk materiale som er stabilt og kan stabilisere et ormhull. Du kan spørre, vel, kanskje vil jeg bare unngå å støte saken, men hvis du skulle sende en person gjennom ormhullet, ville det i seg selv gi en støt og sannsynligvis føre til at hele saken faller fra hverandre.
Fraser: La oss si at du ikke ville sende folk, du ville bare ha noen måte å sende informasjon på - snakke tilbake i tid.
Hsu: Det er ikke utelukket. Det viser seg at begrensningene vi har har å gjøre med materie der kvanteeffektene er relativt små. Hvis du har spørsmål der kvanteeffektene er veldig store, kan du fortsatt ha et stabilt ormhull. Ormhullet i seg selv ville være uklar på en kvante måte. Ormhullets rør ville svinge som en kvantetilstand. Nå forhindrer det ikke deg fra å sende en melding tilbake i tid; kan det hende du må prøve å sende meldingen mange ganger for å få den til å gå dit du vil ha den. Men kanskje du fremdeles kan sende en melding. Å sende en person kan være farlig hvis ormehullet svinger fordi personen kan havne på feil sted eller feil tid.
Fraser: Jeg hadde hørt estimater om at det å kreve et ormhull ville kreve mer energi enn hele universet. Har du fått noen slags beregninger for det?
Hsu: Våre beregninger viser ikke nødvendigvis det. Det krever enormt mye energitetthet å lage et ormhull som er stort nok til at et menneske kan komme igjennom. Men vurderer du vanligvis denne typen problemer, antar du at uansett hvilken sivilisasjon prøver å gjøre dette har vilkårlig avansert teknologi. Det vi prøver å forstå er om det er en begrensning som ikke kommer fra teknologi, men virkelig kommer fra de grunnleggende fysikklovene.
Fraser: Og hvor vil forskningen din lede deg fra dette tidspunktet? Er det noe du fremdeles er litt usikker på?
Hsu: Resultatet vårt har hovedsakelig å gjøre med de klassiske ormehullene, eller ormhull hvis romtid ikke er veldig kvantemekanisk, og vi er fremdeles interessert i å se om vi kan utvide resultatene våre til å dekke ormhull der romtiden er uklar.
Fraser: Det er noe nytt arbeid med mørk energi der de sier at den mørke energieffekten ser ut til å skje i universet, og at den akselererer. Enten er det en ny form for energi som ikke har blitt sett før, eller kanskje er det et sammenbrudd i Einsteins teorier på et stort nivå. Hvis noe av det arbeidet begynner å vise at kanskje Einsteins relativitet ikke er i stand til å forklare det på større nivå, vil det ha betydning for den klassiske forståelsen av hva et ormhull er?
Hsu: I sammenheng med mørk energi, siden det er noe som påvirker storskala-strukturen til universet, atferden til universet på lengdeskalaer av megaparsek, er det alltid mulig at generell relativitet som teori endres på veldig store avstander og fordi vi har ikke vært i stand til å teste det på disse avstandene. Så det er alltid mulig at konklusjoner du får fra relativitet bare ikke er aktuelle. I vårt tilfelle er lengdeskalaen vi bruker generell relativitet på størrelse med et menneske. Så det ville være litt overraskende om Generell relativitet skulle brytes ned allerede på de lengdes skalaene, selv om det er mulig.
Fraser: Så det er mer på den lille siden hva du ser på. Det forklarer fortsatt ganske pent i denne skalaen.
Hsu: Helt riktig, det er sterkere eksperimentelle tester av generell relativitet, eller i det minste newtonsk tyngdekraft, på lengdeskala på meter enn på megaparsek. Så vi er litt mer sikre på at den matematiske tyngdeformuleringen vi bruker er riktig.
Fraser: Hvis jeg ønsket å komme meg over hele universet ganske raskt, burde jeg kanskje se på varpdrevet i stedet, eller kanskje bare ren gammel bevegelse på vanlig plass.
Hsu: Jeg er en stor science fiction-fan, og har vært det siden jeg var liten, men som vitenskapsmann, må jeg si at det ser ut som om universet vårt ikke ser ut til å være konstruert på en veldig praktisk måte for mennesker å få fra stjerne til stjerne. Og sci-fi-en som vi ender opp med å holde oss nær solen vår, men vi gjør fantastiske ting med bioingeniør eller informasjonsteknologi eller A.I. virker mer sannsynlig å realiseres med våre fysiske lover, enn Star Trek.
