Posebna relativnost. Ko je Albert Einstein prvič predlagal leta 1905., je to vesolje raziskovalcev vesolja, futuristov in avtorjev znanstvene fantastike. Za tiste, ki sanjamo, da bi ljudje nekega dne postali medzvezdna vrsta, je to znanstveno dejstvo podobno mokri odeji. Na srečo je predlagano nekaj teoretičnih konceptov, ki kažejo, da bodo potovanja hitrejša od svetlobe (FTL) morda še vedno mogoča nekega dne.
Priljubljen primer je ideja o črvičici: špekulativna struktura, ki povezuje dve oddaljeni točki v vesolju, ki bi omogočila medzvezdna potovanja v vesolje. Pred kratkim je skupina znanstvenikov Ivy League izvedla študijo, ki je pokazala, kako so "prehodne črvičke" dejansko lahko resničnost. Slaba novica je, da njihovi rezultati kažejo, da ti črvički niso ravno bližnjice in bi lahko bili kozmični ekvivalent "poti po dolgi poti"!
Prvotno je bila teorija o luknjah predlagana kot možna rešitev poljskih enačb Einsteinove teorije splošne relativnosti (GR). Kmalu po tem, ko je Einstein leta 1915 teorijo objavil, je nemški fizik Karl Schwarzschild našel možno rešitev, ki ni napovedovala le obstoja črnih lukenj, ampak tudi hodnikov, ki bi jih povezovali.
Na žalost je Schwarzschild ugotovil, da se bo katera koli polžnica, ki povezuje dve črni luknji, prehitro zrušila, da bi karkoli prešlo z enega konca na drugega. Edini način, kako bi jih lahko prehodili, bi bil, če bi jih stabilizirali eksotični snovi z negativno energijsko gostoto. Daniel Jafferis, izredni profesor za fiziko na univerzi Harvard Thomas D. Cabot, je bil drugačen.
Kot je opisal svojo analizo med aprilskim zasedanjem Ameriškega fizičnega društva v Denverju v Koloradu leta 2019:
„Možnost premičnih konfiguracij črvičja je že dolgo vzbujala zanimanje. Opisal bom prve primere, ki so skladni v UV teoriji gravitacije, ki ne vključuje eksotičnih snovi. Konfiguracija vključuje neposredno povezavo med obema koncema črvičke. Govoril bom tudi o njegovih posledicah za kvantne informacije v gravitaciji, paradoksu informacij o črni luknji in o njenem odnosu do kvantne teleportacije. "
Za namene te študije je Jafferis preučil delo, ki sta ga leta 1935 opravila Einstein in Nathan Rosen. Da bi razširili delo Schwarszchilda in drugih znanstvenikov, ki iščejo rešitev za GR, so predlagali možen obstoj "mostov" med dvema oddaljenima točkama v vesoljski čas (znan kot "Einstein-Rosen mostovi" ali "črvičevine"), ki bi teoretično lahko omogočil, da se med njimi prehajajo materija in predmeti.
Do leta 2013 so to teorijo uporabili teoretični fiziki Leonard Susskind in Juan Maldacena kot možno resolucijo za GR in "kvantno zapletanje". Ta teorija znana kot domneva ER = EPR, kaže na to, da so črvične luknje zato elementarni delci zapleteni v stanje partnerja, tudi če jih ločimo milijarde svetlobnih let.
Od tod je Jafferis razvil svojo teorijo, pri čemer je predlagal, da lahko črvičke v resnici prečkajo svetlobni delci (aka. Fotoni). Da bi to preizkusil, je Jafferis opravil analizo s pomočjo Ping Gao in Aron Wall (asistent na Harvardu in znanstvenik na Univerzi Stanford).
Ugotovili so, da kljub temu, da je teoretično mogoče, da jelka potuje skozi luknjo, niso ravno kozmična bližnjica, za katero smo se vsi upali. Kot je Jafferis pojasnil v izjavi za javnost AIP, "je skozi te črvičke potrebno več časa, kot pa da bi šli neposredno, zato niso zelo uporabne za potovanje v vesolje."
Rezultati njihove analize so v bistvu pokazali, da je neposredna povezava med črnimi luknjami krajša od povezave s črviško luknjo. Čeprav to zagotovo zveni kot slaba novica za ljudi, ki jih nekega dne navdušuje možnost medzvezdnih (in medgalaktičnih) potovanj, je dobra novica ta, da ta teorija ponuja nov vpogled v področje kvantne mehanike.
"Dejanski uvoz tega dela je v povezavi z informacijskim problemom črne luknje in povezavami med gravitacijo in kvantno mehaniko," je dejal Jafferis. "Problem", na katerega se sklicuje, je znan kot informativni paradoks črne luknje, nekaj, s čimer se astrofiziki spopadajo od leta 1975, ko je Stephen Hawking odkril, da imajo črne luknje temperaturo in počasi puščajo sevanje (aka. Hawkingovega sevanja).
Ta paradoks se nanaša na to, kako črne luknje lahko ohranijo vse informacije, ki prehajajo v njih. Čeprav bi se vsaka stvar, ki se nabira na njihovi površini, stisnila do točke singularnosti, bi se kvantno stanje materije ob stiskanju ohranilo zahvaljujoč časovnemu dilataciji (sčasoma postane zamrznjeno).
Če pa črne luknje izgubijo maso v obliki sevanja in sčasoma izhlapijo, bodo te informacije sčasoma izgubljene. Z razvojem teorije, skozi katero lahko svetloba potuje skozi črno luknjo, bi lahko ta študija predstavljala sredstvo za razrešitev tega paradoksa. Namesto da bi sevanje iz črnih lukenj pomenilo izgubo masne energije, bi lahko bilo, da Hawkingova sevanja dejansko prihajajo iz druge regije vesoljskega časa.
Pomaga lahko tudi znanstvenikom, ki poskušajo razviti teorijo, ki poenoti gravitacijo s kvantno mehaniko (aka. Kvantna gravitacija ali "teorija vsega"). To je posledica dejstva, da je Jafferis uporabil orodja kvantne teorije, da je določil obstoj prehodnih črnih lukenj, s čimer je odpravil potrebo po eksotičnih delcih in negativni masi (ki se zdi v neskladju s kvantno gravitacijo). Kot je pojasnil Jafferis:
"Vzročno raziskuje regije, ki bi sicer bile za horizontom, okno za izkušnjo opazovalca v vesolju, ki je dostopen od zunaj. Mislim, da nas bo naučil globokih stvari o korespondenci meril / gravitacije, kvantni gravitaciji in celo morda novemu načinu formuliranja kvantne mehanike. "
Kot vedno je lahko preboj v teoretični fiziki dvorezen meč, ki daje z eno roko in odnese z drugo. Čeprav je ta študija morda sanjala o FTL potovanju v sanjah, bi nam lahko zelo pomagala odkriti nekatere globlje skrivnosti vesolja. Kdo ve? Mogoče nam bo nekaj tega znanja omogočilo, da najdemo pot okoli tega spotike, znanega kot Posebna relativnost!
