Πώς οι άνθρωποι θα μπορούσαν να ταξιδέψουν εκατομμύρια έτη φωτός σε δευτερόλεπτα (pics)
Από το Interstellar μέχρι τον Πόλεμο των Άστρων, η επιστημονική φαντασία είναι γεμάτη με ιστορίες για το πώς οι άνθρωποι θα μπορούσαν να ταξιδέψουν στο σύμπαν για να επισκεφθούν μακρινούς κόσμους.
Όμως, ακόμη και με τους πιο σύγχρονους πυραύλους μας, ένα ταξίδι στα όρια του ηλιακού μας συστήματος θα απαιτούσε σχεδόν ολόκληρη τη διάρκεια μιας ανθρώπινης ζωής.
Ωστόσο, επιστήμονες λένε ότι υπάρχει ένας τρόπος με τον οποίο η ανθρωπότητα θα μπορούσε να διανύσει εκατομμύρια έτη φωτός σε δευτερόλεπτα.
Περνώντας μέσα από σκουληκότρυπες (wormholes) στο ίδιο το ύφασμα του χωροχρόνου, ίσως να μπορέσουμε να ταξιδέψουμε με ευκολία στα πιο μακρινά άστρα.
Μια σκουληκότρυπα, παρόμοια με μια μαύρη τρύπα, είναι μια δομή που δημιουργείται όταν η βαρύτητα είναι τόσο ισχυρή που λυγίζει τον ιστό του σύμπαντος.
Οι θεωρίες του Αϊνστάιν για το σύμπαν προβλέπουν ότι ο χωροχρόνος μπορεί να λυγίσει με τέτοιο τρόπο ώστε να δημιουργηθεί μια «γέφυρα» μεταξύ δύο διαφορετικών σημείων.
Ο καθηγητής Ντέγιαν Στοϊκοβιτς, κοσμολόγος από το Πανεπιστήμιο του Μπάφαλο, ανέφερε σχετικά:
«Θεωρητικά, δεν υπάρχει όριο στην απόσταση που θα μπορούσαμε να ταξιδέψουμε με αυτόν τον τρόπο.
Δύο σημεία θα μπορούσαν να απέχουν δισεκατομμύρια έτη φωτός στο κανονικό διάστημα και μόνο λίγα δευτερόλεπτα μέσω της σκουληκότρυπας.»
Τι είναι οι σκουληκότρυπες;
Η καθηγήτρια Αντρέα Φοντ θεωρητική αστροφυσικός από το Πανεπιστήμιο Τζον Μουρ του Λίβερπουλ δήλωσε: «Οι σκουληκότρυπες είναι “τούνελ” στο ύφασμα του χωροχρόνου που μπορούν να παρακάμπτουν το κανονικό μονοπάτι ανάμεσα σε δύο απομακρυσμένες περιοχές του σύμπαντός μας.»
Σύμφωνα με τον Αϊνστάιν, ένα αντικείμενο με μάζα παραμορφώνει τον χωροχρόνο όπως ένα βάρος που πέφτει πάνω σε μια λαστιχένια μεμβράνη. Αυτές οι καμπυλώσεις δημιουργούνται από τη βαρύτητα.
Όμως οι εξισώσεις του Αϊνστάιν έχουν κάποιες πολύ περίεργες λύσεις όταν η βαρύτητα γίνεται εξαιρετικά ισχυρή.
«Για παράδειγμα, γνωρίζουμε ότι οι μαύρες τρύπες μπορούν να λυγίσουν τον χώρο γύρω τους υπό την επίδραση της βαρύτητας», λέει η καθηγήτρια Font.
«Κατ’ αρχήν, η γεωμετρία του χωροχρόνου μπορεί να λυγίσει και να διπλωθεί με τέτοιο τρόπο ώστε να δημιουργηθεί ένα τούνελ μεταξύ δύο μαζικών μαύρων τρυπών σε μακρινά μέρη.»
Αυτή η σύνδεση μεταξύ απομακρυσμένων σημείων είναι αυτό που οι επιστήμονες αποκαλούν σκουληκότρυπα.
Το σημείο από το οποίο εμφανίζεται το τούνελ στο διάστημα λέγεται στόμα και το ίδιο το τούνελ ονομάζεται λαιμός.
Μια σκουληκότρυπα αποτελείται από δύο στόματα — που θα μπορούσαν να βρίσκονται οπουδήποτε στο σύμπαν — και έναν λαιμό που τα συνδέει.
Μπορούν οι σκουληκότρυπες να χρησιμοποιηθούν για ταξίδι στο διάστημα;
Σύμφωνα με την άποψη του Αϊνστάιν, ο χωροχρόνος δεν είναι επίπεδος, αλλά κυρτωμένος και τσαλακωμένος λόγω της βαρύτητας.
Ο καθηγητής Stojkovic εξηγεί ότι οι σκουληκότρυπες εκμεταλλεύονται αυτές τις πτυχές, διαπερνώντας Στοϊκοβιτς από ένα σημείο σε ένα άλλο.
Αντί να ακολουθήσουμε το μακρύ μονοπάτι πάνω από την κυρτωμένη επιφάνεια του χωροχρόνου, μπορούμε να πάρουμε τη συντόμευση μέσα από το λαιμό της σκουληκότρυπας.
Δεν έχει σημασία πόσο μακριά είναι τα στόματα στο κανονικό διάστημα — με αρκετό δίπλωμα από τη βαρύτητα, μπορούν να είναι σχεδόν σε επαφή στο χωροχρόνο.
Θεωρητικά, οι άνθρωποι θα μπορούσαν να εκμεταλλευτούν αυτό το γεγονός για να ταξιδέψουν τεράστιες αποστάσεις σε μόλις λίγα δευτερόλεπτα.
Ο καθηγητής Στοϊκοβιτς αναφέρει: «Εάν το λαιμό της σκουληκότρυπας είναι αρκετά μεγάλος και υπάρχει στόμα στην αφετηρία και άλλο στη θέση προορισμού, τότε θα μπορούσαμε να ταξιδέψουμε οπουδήποτε στο σύμπαν γρηγορότερα από το φως.»
Πώς θα κατασκευάσουμε έναν κινητήρα παραμόρφωσης (warp drive)
Αν και αυτή η θεωρία είναι επιστημονική φαντασία προς το παρόν, το δύσκολο μέρος είναι να διατηρήσουμε ανοιχτή τη σκουληκότρυπα αρκετά ώστε να περάσουμε με ασφάλεια.
Η καθηγήτρια Φοντ εξηγεί: «Οι σκουληκότρυπες χωρίζονται σε δύο κατηγορίες: κάποιες είναι διαπερατές και κάποιες όχι.
Στις διαπερατές, δηλαδή εκείνες όπου το μονοπάτι παραμένει ανοιχτό, δεν είναι πάντοτε δυνατό να παραμείνει ανοιχτό αρκετά για πραγματικό ταξίδι.»
Λόγω των έντονων βαρυτικών δυνάμεων, οι σκουληκότρυπες είναι εξαιρετικά ασταθείς και ο λαιμός τους τείνει να καταρρεύσει.
Για να το αντιμετωπίσουμε, κάθε μελλοντική τεχνολογία τύπου warp drive θα πρέπει να μπορεί να κρατάει ανοιχτό το στόμα της σκουληκότρυπας αρκετά για να γίνει η διέλευση.
Ο καθηγητής Στοϊκοβιτς λέει: «Για να προσφέρουμε σταθερότητα, πρέπει να αντισταθμίσουμε τη βαρυτική δύναμη και να αποτρέψουμε την κατάρρευση των τοιχωμάτων της σκουληκότρυπας.
Γι’ αυτό χρειαζόμαστε είτε μεγάλες ποσότητες αρνητικής ενέργειας είτε κάποιο ισοδύναμο σύστημα που να παράγει απωθητική δύναμη.»
Στη φυσική, αρνητική ενέργεια συμβαίνει όταν μια περιοχή του διαστήματος έχει λιγότερη ενέργεια από το κενό διάστημα.
Αν και αυτό ακούγεται σαν επιστημονική φαντασία, η αρνητική ενέργεια είναι συνέπεια της κβαντικής φυσικής και οι επιστήμονες έχουν καταφέρει να παραγάγουν μικρές ποσότητες στο εργαστήριο.
Ωστόσο, η ποσότητα αρνητικής ενέργειας που απαιτείται για τη σταθεροποίηση μιας διαπερατής σκουληκότρυπας υπερβαίνει κατά πολύ οτιδήποτε μπορεί σήμερα να παραχθεί.
Ο Στοϊκοβιτς λέει χαρακτηριστικά: «Αυτή τη στιγμή έχουμε τέτοιες δυνατότητες σε πολύ μικρή κλίμακα. Αυτό όμως δεν σημαίνει ότι δεν θα τις έχουμε στο μέλλον ή ότι κάποιος εξωγήινος πολιτισμός δεν τις έχει ήδη.»
«Εξάλλου, η δύναμη δημιουργίας της φύσης ξεπερνά κατά πολύ την ανθρώπινη.
Έτσι, μπορεί να υπάρχουν ήδη φυσικά σκουληκότρυπες και ίσως μπορέσουμε κάποτε να τις εκμεταλλευτούμε.»
Είναι αληθινές οι σκουληκότρυπες;
Ωστόσο, αν θέλουμε να κατασκευάσουμε ένα κινητήρα παραμόρφωσης βασισμένο σε φυσικές σκουληκότρυπες, υπάρχει ένα μεγάλο πρόβλημα: Αν και οι σκουληκότρυπες είναι θεωρητικά δυνατές, δεν έχουμε καμία άμεση απόδειξη ότι υπάρχουν.
Αυτό μπορεί να οφείλεται στο ότι είναι εξαιρετικά δύσκολο να εντοπιστούν ή απλά στο ότι δεν υπάρχουν στο σύμπαν μας.
Επειδή οι σκουληκότρυπες είναι τόσο ασταθείς, κάποιοι επιστήμονες πιστεύουν ότι δεν μπορούν να υπάρχουν στην πραγματικότητα.
Αυτό έχει οδηγήσει άλλους επιστήμονες να υποστηρίξουν ότι οι σκουληκότρυπες μπορεί να είναι απλώς ένα θεωρητικό εργαλείο για να κατανοήσουμε τις εξισώσεις του Αϊνστάιν.
Ωστόσο, οι επιστήμονες αναπτύσσουν εργαλεία για να τις ανιχνεύσουν, αν υπάρχουν, και ο καθηγητής Στοϊκοβιτς είναι αισιόδοξος ότι κάποια στιγμή θα βρεθούν στοιχεία.
«Η φύση, της οποίας η δημιουργική δύναμη είναι πολύ ανώτερη από την ανθρώπινη, πάντα βρίσκει τρόπο να υλοποιεί κάτι που περιγράφεται από έγκυρες θεωρίες όπως η Γενική Σχετικότητα.»
«Η λύση Σβάρτσιλντ που περιγράφει τις μαύρες τρύπες ανακαλύφθηκε το 1916 και οι κορυφαίοι επιστήμονες για τα επόμενα 50 χρόνια αρνούνταν να πιστέψουν ότι υπήρχε κάτι τέτοιο στη φύση.
Σήμερα, βλέπουμε μαύρες τρύπες παντού στο σύμπαν. Πιστεύω ότι κάτι παρόμοιο θα συμβεί και με τις σκουληκότρυπες.»
