Ce sunt găurile de vierme și cum ar putea deveni „traversabile”?

O gaură de vierme este o soluție specială pentru ecuațiile care descriu teoria relativității generale a lui Einstein care conectează două puncte îndepărtate în spațiu sau timp printr-un tunel.

În mod ideal, lungimea acestui tunel este mai scurtă decât distanță între cele două puncte, astfel că gaura de vierme este o scurtătură. Deși sunt un element de bază în poveștile științifico-fantastice și fascinează omenirea de zeci de ani, găurile de vierme sunt, din câte știm noi, doar ipotetice.

• Cum funcționează anestezia?
• Cum ne influențează muzica?

Găurile de vierme sunt soluții legitime pentru relativitatea generală, însă oamenii de știință nu au reușit să mențină o gaură de vierme stabilă în Universul real.

Cea mai simplă posibilă soluție pentru o gaură de vierme a fost descoperită de Albert Einstein și Nathan Rosen în 1935, iar tocmai de aceea găurile de vierme sunt uneori numite și „Poduri Einstein-Rosen”. Einstein și Rosen au început cu soluția matematică a unei găuri negre, care cuprinde o singularitate (un punct de densitate infinită) și un orizont al evenimentelor (o regiune care înconjoară singularitatea dincolo de care nimeni nu mai poate evada). Cei doi savanți au descoperit că pot extinde această soluție pentru a include opusul găurilor negre, adică găurile albe.

Einstein și Rosen au descoperit că, teoretic, orice gaură neagră are o gaură albă drept pereche

Aceste găuri albe ipotetice conțin, de asemenea, singularitate, însă funcționează în sens invers față de o gaură neagră. Nimic nu poate trece de orizontul evenimentelor, iar orice material din interior este aruncat imediat.

Einstein și Rosen au descoperit că, teoretic, orice gaură neagră are o gaură albă drept pereche. Având în vedere că cele două ar exista în locuri diferite din spațiu, un tunel (o gaură de vierme) ar face o punte între cele două.

Cu toate acestea, o gaură de vierme creată dintr-o pereche de găuri negre și albe nu ar fi prea utilă. În primul rând, găurile albe ar fi instabile. Dacă ar fi să aruncăm o particulă spre orizontul evenimentelor al unei găuri albe, particular nu ar ajunge niciodată acolo, pentru că nimic nu poate pătrunde în gaura albă. Așadar, energia sistemului ar continua să crească până la infinit, în cele din urmă explodând.

În al doilea rând, chiar dacă găurile albe ar exista, singura cale de a pătrunde ar fi traversarea orizontului evenimentelor găurii negre. Însă, imediat ce un obiect ar trece de acest punct, acesta nu ar mai putea evada. Astfel, obiectele ar putea intra în găurile de vierme însă nu ar mai poate scăpa niciodată.

Cum ar putea o gaură de vierme să fie stabilă sau „traversabilă”?

Totodată, găurile de vierme sunt instabile. Un singur foton, sau particulă de lumină, care trece printr-un astfel de tunel ar introduce atât de multă energie în sistem încât tunelul s-ar dezintegra, astfel distrugând gaura de vierme.

Totuși, în anii 1970, fizicienii au calculat cum ar putea o gaură de vierme să fie stabilă sau „traversabilă”. Trucul este ca intrarea în tunel să fie mutată dincolo de orizontul evenimentelor găurii negre și ca tunelul să fie stabilizat astfel încât materia care trece prin acesta să nu declanșeze un colaps catastrofal.

Ingredientul cheie pentru stabilizarea găurilor de vierme este așa-numita materie exotică, sau tipul de materie care are masă negativă. Din păcate, oamenii de știință nu au găsit niciodată dovezi ale masei negative.

Însă, dacă o astfel de gaură de vierme ar exista, aceasta ar arăta foarte ciudat. Intrarea ar fi sferică, precum suprafața unei planete. Tunelul ar putea avea orice lungime, iar în timpul traversării regiunile Universului ar părea distorsionate.

În teorie, o gaură de vierme ar putea funcționa și ca o mașină a timpului. Relativitatea specială dictează că ceasurile aflate în mișcare ticăie mai lent. Cu alte cuvinte, cineva care fuge cu viteza aproape de cea a luminii nu ar avansa în propriul viitor la fel de rapid ca și cineva care stă pe loc.

Dacă cercetătorii ar putea construi cumva o gaură de vierme, cele două capete ar fi, inițial, sincronizate în timp. Însă, dacă un capăt ar fi să accelereze la viteza luminii, acel capăt ar începe să rămână în urma celuilalt capăt. Apoi, cele două intrări s-ar uni, însă una ar fi în trecutul celeilalte.

Vidul spațiului-timp este plin de câmpuri cuantice, „cărămizile cuantice fundamentale”

Pentru a călători înapoi în timp, ar trebui pur și simplu să trecem printr-un capăt. La ieșirea din gaura de vierme, am fi în propriul nostru trecut.

Momentan, nu este cunoscută nicio cale de a construi o gaură de vierme, iar găurile de vierme sunt pur ipotetice. Deși este puțin probabil ca materia exotică să există, ar putea exista o altă metodă pentru stabilizarea găurilor de vierme, anume energia negativă.

Vidul spațiului-timp este plin de câmpuri cuantice, „cărămizile cuantice fundamentale” care formează forțele și particulele, iar aceste câmpuri cuantice dețin o cantitate intrinsecă de energie. Este posibil să construim scenarii în care energia cuantică dintr-o anumită regiune este mai scăzută decât în împrejurimile sale, astfel că la nivel local este energie negativă. Astfel de energie negativă există în lumea reală sub forma Efectului Casimir, în care energiile cuantice negative dintre două plăci metalice paralele cauzează atracția plăcilor.

Totuși, nimeni nu știe dacă această energie negativă cuantică poate fi folosită pentru a stabiliza o gaură de vierme, scrie Live Science.

Găurile de vierme ar putea apărea în mod natural la scară microscopică în spuma cuantică, natura spațiului-timp la cele mai mici scări din cauza acelor energii cuantice. În acel caz, găurile de vierme s-ar putea forma și dispărea în mod constant. Însă, din nou, nu este clar cum am putea să le aducem la dimensiuni suficiente pentru a le traversa.

Vă mai recomandăm să citiți și:

Noi calcule arată că găurile de vierme din Univers sunt complet traversabile

Călătoria prin găurile de vierme este posibilă, susțin astrofizicienii

Ce se întâmplă dacă o gaură neagră este înghițită de o gaură de vierme?

Găurile de vierme cu forme ciudate sunt, teoretic, mai stabile decât cele sferice