Ormehuller er en grundpille i science fiction, der giver vores helte en hurtig og nem måde at øjeblikkeligt rejse rundt i universet. Selvom science fiction gjorde dem populære, havde ormehul deres oprindelse i videnskab - det var teoretisk muligt at fordreje rumtid som dette. Men ifølge Dr. Stephen Hsu fra University of Oregon er det sandsynligvis umuligt at opføre et ormehul.
Lyt til interviewet: Usandsynlige ormehuller (4,5 mb)
Eller abonner på Podcast: universetoday.com/audio.xml
Fraser Cain: Nu har jeg set min del af Star Trek-episoder. Hvor godt har dette forberedt mig til den faktiske videnskabelige forståelse af et ormhul?
Dr. Stephen Hsu: I Star Trek bruger de ikke rigtig ormehuller, men måske den bedste behandling inden for sci-fi for ormehuller var i filmen Contact, der er baseret på en bog af Carl Sagan. Og faktisk historisk, da Sagan skrev romanen - Sagan var en astronomiprofessor - kontaktede han en ekspert i generel relativitet, en fyr ved navn Kip Thorne, på Caltech, og ville sikre sig, at måden ormehuller blev behandlet i Kontakt faktisk var som tæt på at være videnskabeligt korrekt som muligt. Og det stimulerede faktisk Thorne til at undersøge mange ormehuller. Vores arbejde er faktisk en udvidelse af de ting, han gjorde.
Fraser: Så hvis du teoretisk ville bygge et ormehul, hvad ville du gøre?
Hsu: Du skal have en meget underlig eller eksotisk form for stof, og den sag skal have et meget negativt pres. Det viser sig, at for at stabilisere halsen eller røret i ormhullet har du brug for meget mærkelig stof, og vores arbejde har at gøre med, hvor muligt den slags stof ville være i modeller af partikelfysik.
Fraser: Lad os sige, at du bygger en tåre i rumtiden, og du fylder den med eksotisk stof for at holde den åben, og så kunne du flytte de to slutpunkter på ormhullet rundt om universet, og de ville forbinde både i rummet og i tiden.
Hsu: Men i nogle science fiction-historier postulerer de, at der kun er nogle ormehuller tilbage fra Big Bang, og vi ville bare opdage en og begynde at bruge den. Men den konstruktive model er, at mennesker, eller en fremmed civilisation, faktisk bygger deres egne, og i så tilfælde er de to ender af ormhulet sandsynligvis temmelig tæt sammen i begyndelsen, men så trækker du dem fra hinanden.
Fraser: Hvor har din forskning ført dig til at se på ormehuller?
Hsu: Vi studerede grundlæggende begrænsninger for noget, der kaldes ”ligningen af materiens tilstand” - hvilke egenskaber som tryk eller energitæthed kan betyder noget. Vi fandt nogle meget stærke begrænsninger, og det viser sig, at disse begrænsninger er meget negative for muligheden for at bygge et ormehul.
Fraser: Hvilken virkning vil de have på ormhullet?
Hsu: For at få det meget underlige eksotiske stof, som jeg nævnte før med meget negativt tryk, viser det sig, at ligningerne viser, at når du tvinger presset til at være så negativt, er der altid en ustabil tilstand i sagen, hvilket betyder, at hvis du var Hvis du vil støde dit apparat, finder du muligvis det eksotiske stof - som stabiliserer ormehullet - bare kollapset sammen i en masse fotos eller noget.
Fraser: Er det et spørgsmål om ikke at stampe dit apparat, eller er det teoretisk umuligt at nå et stabilt punkt?
Hsu: Jeg vil sige, at det er teoretisk umuligt at bygge klassisk stof, som er stabilt og kan stabilisere et ormehul. Du kan spørge, ja, måske undgår jeg bare at stemple tinget, men hvis du skulle sende en person gennem ormhullet, ville det i sig selv give en stød og meget sandsynligvis få den hele til at falde fra hinanden.
Fraser: Lad os sige, at du ikke ønskede at sende folk, du ville bare have en måde at sende information på - snak tilbage i tiden.
Hsu: Det er ikke udelukket. Det viser sig, at de begrænsninger, vi har, har at gøre med stof, hvor kvanteeffekter er relativt små. Hvis du har spørgsmål, hvor kvanteeffekter er meget store, kan du stadig have et stabilt ormhul. Ormhullet i sig selv ville være uklar på en kvante måde. Ormhullets rør ville svinge som en kvantetilstand. Nu forhindrer det ikke dig i at sende en meddelelse tilbage i tiden; skal du muligvis prøve at sende beskeden mange gange for at få den til at gå, hvor du vil have den til at gå. Men måske kunne du stadig sende en besked. Det kan være farligt at sende en person, hvis ormhullet svinger, fordi personen kan ende på det forkerte sted eller på det forkerte tidspunkt.
Fraser: Jeg havde hørt skøn, at det ville kræve mere energi at bygge et ormehul end hele universet. Har du fået en slags beregninger i den retning?
Hsu: Vores beregninger viser ikke nødvendigvis det. Det kræver en enorm mængde energitetthed at skabe et ormehul, der er stort nok til, at et menneske kan komme igennem. Men i betragtning af denne type problemer antager du normalt, at uanset hvilken civilisation, der prøver at gøre dette, har vilkårlig avanceret teknologi. Det, vi prøver at forstå, er, om der ikke er en begrænsning, der kommer fra teknologi, men virkelig kommer fra de grundlæggende fysiske love.
Fraser: Og hvor vil din forskning føre dig fra dette tidspunkt? Er der noget, du stadig er lidt usikker på?
Hsu: Vores resultat har hovedsageligt at gøre med de klassiske ormehuller eller ormehuller, hvis rumtid ikke er meget kvantemekanisk, og vi er stadig interesseret i at se, om vi kan udvide vores resultater til at dække ormehuller, hvor rumtiden er uklar.
Fraser: Der er noget nyt arbejde med mørk energi, hvor de siger, at den mørke energieffekt ser ud til at ske i Universet, at den accelererer. Enten er der en ny form for energi, der ikke er set før, eller måske er det en sammenbrud i Einsteins teorier på et stort niveau. Hvis noget af dette arbejde begynder at vise, at Einsteins relativitet måske ikke er i stand til at forklare det på det større niveau, vil det have en indflydelse på den klassiske forståelse af, hvad et ormhul er?
Hsu: I forbindelse med mørk energi, da det er noget, der påvirker universets store skala, universets opførsel på længdeskalaer af megaparsek, er det altid muligt, at General Relativity som en teori ændres på meget store afstande, og fordi vi har ikke været i stand til at teste det på disse afstande. Så det er altid muligt, at konklusioner, du får fra Relativitet, bare ikke er relevante. I vores tilfælde er længdeskalaen, som vi bruger generel relativitet, på størrelse med et menneske. Så det ville være lidt overraskende, hvis den generelle relativitet skulle nedbrydes allerede i disse længdeskalaer, skønt det er muligt.
Fraser: Så det er mere på den lille side, hvad du ser på. Det forklarer stadig ting ganske pænt i denne skala.
Hsu: Rigtigt, der er stærkere eksperimentelle tests af generel relativitet, eller i det mindste Newtonsk tyngdekraft, på længdeskalaer på meter end på megaparsec. Så vi er lidt mere sikre på, at den matematiske tyngdekomposition, som vi bruger, er korrekt.
Fraser: Hvis jeg ville komme over hele universet ganske hurtigt, skulle jeg måske se på varpdrevet i stedet, eller måske bare almindelig gammel bevægelse i almindeligt rum.
Hsu: Jeg er en stor science fiction fan og har været det siden jeg var barn, men som videnskabsmand skulle jeg sige det ser ud som om vores univers ser ud til ikke at være konstrueret på en meget praktisk måde for mennesker at få fra stjerne til stjerne. Og sci-fi, som vi ender med at forblive tæt på vores sol, men vi gør fantastiske ting med bioingeniør eller informationsteknologi eller A.I. ser ud til at være mere tilbøjelige til at realiseres med vores fysiske love end Star Trek.
