av Fraser Cain, universum idag
med all min entusiasm för mänsklighetens framtid i rymden finns det ett skarpt problem. Vi är mjuka köttpåsar med mestadels vatten, och de andra stjärnorna är verkligen riktigt långt borta. Även med den mest optimistiska rymdfärdstekniken vi kan föreställa oss kommer vi aldrig att nå en annan stjärna under en mänsklig livstid.
verkligheten berättar för oss att även de mest närliggande stjärnorna är obegripligt långt borta och skulle kräva stora mängder energi eller tid för att göra resan. Verkligheten säger att vi skulle behöva ett fartyg som på något sätt kan pågå i hundratals eller tusentals år, medan generation efter generation av astronauter föds, lever sina liv och dör i transit till en annan stjärna.
Science fiction, å andra sidan, woos oss med sina bedrägliga metoder för avancerad framdrivning. Skruva upp warp drive och titta på stjärnorna strimma förbi oss, gör en resa till Alpha Centauri så snabbt som en nöjeskryssning.
vet du vad som är ännu enklare? Ett maskhål; en magisk gateway som förbinder två punkter i rymden och tiden med varandra. Justera bara chevronsna för att ringa in din destination, vänta på att stargate stabiliseras och gå bara… gå! till din destination en halv galax bort.
Ja, det skulle vara riktigt trevligt. Någon borde verkligen komma runt för att uppfinna dessa maskhål, inleda en djärv ny framtid för intergalaktisk speedwalking. Vad är maskhål, exakt, och hur snart tills jag får använda en?.
ett maskhål, även känt som en Einstein-Rosenbro, är en teoretisk metod för att vika utrymme och tid så att du kan ansluta två platser i rymden tillsammans. Du kan sedan resa omedelbart från en plats till en annan.
Vi använder den klassiska demonstrationen från filmen Interstellar, där du ritar en linje från två punkter, på ett papper och sedan vikar papperet över och Jabbar din penna för att förkorta resan. Det fungerar bra på papper, men är denna faktiska fysik?som Einstein lärde oss är tyngdkraften inte en kraft som drar materia som magnetism, det är faktiskt en vridning av rymdtid. Månen tror att det bara följer en rak linje genom rymden, men det följer faktiskt den förvrängda vägen som skapats av jordens gravitation.
och så, enligt Einstein och fysiker Nathan Rosen, kan du trassla upp rymdtiden så tätt att två punkter delar samma fysiska plats. Om du sedan kunde hålla hela saken stabil, kan du noggrant separera de två regionerna i rymdtid så att de fortfarande är samma plats, men åtskilda av vilket avstånd du vill.
klättra ner gravitationsbrunnen på ena sidan av maskhålet och visas sedan omedelbart på den andra platsen. Miljoner eller miljarder ljusår bort. Medan maskhål är teoretiskt möjliga att skapa, är de praktiskt taget omöjliga från vad vi för närvarande förstår.
det första stora problemet är att maskhål inte går att korsa enligt allmän relativitet. Så kom ihåg detta; fysiken som förutspår dessa saker förbjuder dem att användas som en transportmetod. Det är en ganska allvarlig strejk mot dem.
För det andra, även om maskhål kan skapas, skulle de vara helt instabila och kollapsa direkt efter bildandet. Om du försökte gå in i ena änden kan du lika gärna gå in i ett svart hål.
tredje, även om de är traverserbara och kan hållas stabila, det ögonblick som något material försökte passera igenom – även ljusfotoner – som skulle få dem att kollapsa.
det finns dock en glimt av hopp, för fysiker har fortfarande inte räknat ut hur man förenar gravitation och kvantmekanik.
detta betyder att universum själv kanske vet saker om maskhål som vi inte förstår ännu. Det är möjligt att de skapades naturligt som en del av Big Bang, när rymdtiden för hela universum trasslades upp i en singularitet.
astronomer har faktiskt föreslagit att söka efter maskhål i rymden genom att leta efter hur deras gravitation snedvrider ljuset från stjärnorna bakom dem. Ingen har dykt upp än.
en möjlighet är att maskhål verkar naturligt som de virtuella partiklarna som vi vet finns. Förutom att dessa skulle vara obegripligt små, på Planck-skalan. Du kommer att behöva en mindre rymdfarkost.
en av de mest fascinerande konsekvenserna av maskhål är att de kan låta dig faktiskt resa i tid.
Så här fungerar det. Skapa först ett maskhål i labbet. Ta sedan ena änden av maskhålet, lägg det på ett rymdskepp och flyga iväg med en betydande andel av ljusets hastighet, så att tidsutvidgningen träder i kraft.
för människorna på rymdfarkosten kommer bara några år att ha inträffat, medan det kunde ha varit hundratals eller till och med tusentals för folket tillbaka på jorden. Om du antar att du kan hålla maskhålet stabilt, öppet och korsbart, skulle det vara intressant att resa genom det.
Om du passerade i en riktning skulle du inte bara flytta avståndet mellan maskhålen, men du skulle också transporteras till den tid som maskhålet upplever. Gå en riktning och du går framåt i tiden, gå åt andra hållet: bakåt i tiden.
vissa fysiker, som Leonard Susskind tror att detta inte skulle fungera eftersom det skulle bryta mot två av fysikens mest grundläggande principer: lokal energibesparing och energi-tid osäkerhetsprincipen.
tyvärr verkar det verkligen som att maskhål måste förbli i science fiction-sfären under överskådlig framtid, och kanske för alltid. Även om det är möjligt att skapa maskhål, så har du behåll dem stabila och öppna, och då måste du räkna ut hur man tillåter materia i dem utan att kollapsa. Ändå, om vi kunde räkna ut det, skulle det göra rymdresor väldigt bekvämt.