fbpx
Ilustracija

NAJOPASNIJI AUTOPUT U SVEMIRU: Kroz crvotočine bismo mogli putovati u druge galaktike, ali i dezintegrirati prostor-vrijeme

Autor: Zlatko Govedić / 7dnevno

Model teorijske fizike koji se obično naziva “crvotočina” (eng. “wormhole”) ili Einstein-Rosenov most jest spekulativna struktura koja povezuje različite točke u prostor-vremenu. Stručnim jezikom, crvotočina je transcendentalna bijekcija prostor-vremenskog kontinuuma, odnosno, asimptotička projekcija Calabi-Yau prostora koje se manifestira u Anti-de Sitter prostoru. Laičkim pak riječima, crvotočina je prečac za duga svemirska putovanja.

Taj je izraz 1957. godine prvi uporabio američki teorijski fizičar John Archibald Wheeler (1911.-2008.), jedan od posljednjih suradnika slavnog fizičara Alberta Einsteina (1879.-1955.). Izraz izvire iz analogije gibanja crva kroz jabuku.

Tako zamišljene, crvotočine bi mogle povezati iznimno daleke prostore udaljene milijardama svjetlosnih godina, a možda i različite svemire ili čak različite točke vremena.

Kada biste u stvarnosti vidjeli crvotočinu, ona bi vjerojatno izgledala okruglasto, sferično, pomalo nalik na crnu rupu. Kroz nju bi prolazila svjetlost s druge strane pa bi se crvotočina doimala kao portal u neko nevjerojatno daleko mjesto. Dok je prelazite, činit će vam se da je druga strana “slijepljena” uz vaš stari dom, koji će odjednom početi iščezavati kroz isti taj svjetlucavi sferni portal.

No jesu li crvotočine doista stvarne ili je tek riječ o magiji u ruhu fizike i matematike? Ako jesu stvarne, kako djeluju i gdje ih možemo pronaći?




Gotovo cijele ljudske povijesti mislili smo da je prostor prilično jednostavan – velika ravna pozornica na kojoj se odvijaju kojekakvi svemirski događaji. Čak i kada bismo maknuli sve planete i zvijezde, vjerovali smo da bi i dalje postojalo “nešto”. Tu praznu pozornicu nazivali smo prostorom koji postoji u svom nepromjenjivom i vječnom obliku…

Einsteinova teorija relativnosti sve je to promijenila. Prema njoj, prostor i vrijeme zajedno čine tu “pozornicu” i nisu svugdje isti. Stvari na sceni mogu utjecati na samu scenu, istežući je i iskrivljujući je. Dakle, ako smo staru pozornicu zamišljali poput nepomične tvrde plohe, Einsteinova je pozornica više nalik na vodeni krevet. Takav elastični prostor može se saviti, a možda čak i poderati i zakrpati, što otvara mogućnost za postojanje crvotočina.

Komplicirana fizika




Da bismo bolje shvatili taj teško pojmljiv koncept, prvo ćemo ga zamisliti u dvodimenzionalnoj ravnini. U tom modelu, naš je svemir golema ravna plahta koja se može saviti u obliku položenog slova “u”. Kada bi se dvije točke, jedna na gornjem, a druga na donjem dijelu plahte, spojile, crvotočina bi kratkim mostom mogla povezati dva veoma udaljena mjesta. Od jednog do drugog mogli biste doći trenutačno. Itekako je važno reći da bi takva brzina bila neusporedivo veća od brzine svjetlosti!

Pa, gdje onda možemo naći crvotočinu? Trenutačno, samo na papiru. Opća relativnost kaže da bi one “mogle postojati”, ali to ne znači da one nužno “moraju postojati”. Opća je relativnost matematička teorija. To je skup jednadžbi koji ima mnogo mogućih odgovora, ali ne opisuje sva matematika stvarnost našega svemira. No teoretski one jesu moguće. Štoviše, postoje različite vrste crvotočina.

Prva vrsta crvotočina koja je bila predmet teorijske fizike bila je tzv. Einstein-Rosenov most. Taj model svaku crnu rupu opisuje kao svojevrsni portal u beskonačan paralelni svemir. I opet ćemo to zamisliti u dvodimenzionalnom prikazu.

Neka se na našoj ravnoj “plahti” nađe jako težak objekt, npr. teniska loptica od 56 grama, plahta će se malo udubiti. To predočava iskrivljenje prostor-vremena. Što je objekt teži, plahta će se više udubiti. Ako na plahtu stavimo atletsku bacačku kuglu od sedam kilograma, prostor-vrijeme će se mnogo jače iskriviti. Na koncu, prostor-vremenu ne preostaje ništa drugo nego da se uruši u crnu rupu. Stvorit će se jednosmjerna barijera – događajni obzor (horizont događaja) kroz koji sve može ući, ali ništa ne može pobjeći. Sve što prođe zauvijek ostaje zarobljeno u singularnosti koja se nalazi u njegovoj jezgri. Inače, singularnost je središte crne rupe u kojoj se svi atomi i sve čestice raščlanjuju i dijele, iščezavaju ili prelaze u neki drugi vid energije.




Obrnuti svemir

No tek sada priča postaje naročito zanimljiva! Što ako u jezgri crne rupe nije singularnost?

Jedna je mogućnost da se s druge strane događajnog obzora nalazi naš svemir, ali zrcalno “obrnut”, u kojem vrijeme teče unatrag. U našem svemiru stvari padaju u crnu rupu, a u paralelnom zrcalna crna rupa izbacuje stvari, što bi moglo izgledati poput velikog praska. U teorijskoj fizici, to se naziva “bijela rupa”.

Nažalost, Einstein-Rosenov most zapravo se ne može prijeći. Trebalo bi beskrajno mnogo vremena da neki objekt prijeđe u suprotni svemir. Ako uđete u crnu rupu, nećete postati “objekt koji izlazi iz bijele rupe”, samo ćete postati mrtvi.

Prema tome, da bi u tren oka putovali kozmosom, ljudima je potrebna druga vrsta crvotočine – prohodna crvotočina.

Ako je teorija struna, ili jedna od njezinih varijacija, točan opis našeg svemira, tada bismo mogli imati sreće, što znači da bi naš svemir već mogao imati zamršenu mrežu bezbrojnih crvotočina. Ubrzo nakon velikog praska, kvantne fluktuacije u svemiru na najmanjim mjerilima, daleko manjima od atoma, možda su stvorile mnogo prohodnih crvotočina. Kroz te se fluktuacije provlače strune, koje se nazivaju “kozmičkim strunama”.

Kada je svemir bio star milijarditi dio bilijuntoga dijela sekunde, krajevi tih nezamislivo sitnih crvotočina razdvojili su se na udaljenost od nekoliko svjetlosnih godina i tako se proširile diljem svemira. Ako su crvotočine nastale u ranom svemiru, bilo kozmičkim žicama ili na neki drugi način, mogle bi biti posvuda. Samo čekaju da budu otkrivene. Štoviše, neka od njih mogla bi biti i bliže nego što mislimo.

Izvana bi crne rupe i crvotočine mogle izgledati vrlo slično, što neke fizičare navodi na mišljenje da su supermasivne crne rupe u središtu galaktika zapravo crvotočine. Očito, bilo bi veoma teško otići sve do središta Mliječnog puta da bismo doznali je li tomu doista tako. No možda postoji još jedna mogućnost, a to je da jednostavno stvorimo crvotočinu!

Prohodna rupa

Da bi takva crvotočina bila prohodna i iskoristiva, postoji nekoliko svojstava koje bi morala imati. Ponajprije, očito bi morala povezivati dva udaljena dijela prostor-vremena, poput vaše spavaće sobe i kupaonice, ili Zemlje i Jupitera, ili pak našeg Sunca i kvazara udaljena pedeset milijardi svjetlosnih godina. Drugo, ne bi smjela sadržavati događajne obzore koji bi blokirali dvosmjerna putovanja. Treće, trebala bi biti dovoljno prostrana da gravitacijske sile ne ubiju ljudske putnike. No najveći problem koji moramo riješiti jest održavanje crvotočine otvorenom. Bez obzira na to kako je crvotočina nastala, gravitacija je svim silama pokušava zatvoriti.

Gravitacija je želi stisnuti i presjeći most, ostavljajući samo crne rupe na krajevima, bez obzira na to je li riječ o prohodnoj crvotočini s oba kraja u našem svemiru ili crvotočini koja vodi u drugi svemir. U oba slučaja moramo osmisliti način da crvotočinu održimo otvorenom.

U slučaju stare teorije struna, to bi bio posao kozmičkih struna. No, za crvotočine koje je stvorio čovjek potreban nam je novi sastojak – egzotična tvar.

Ona nije ništa poput bilo čega što nalazimo na Zemlji. Nije čak ni antimaterija. To je nešto posve novo, drukčije i uzbudljivije, s ludim svojstvima koja se razlikuju od svega što smo dosad vidjeli. Egzotična tvar, naime, ima negativnu masu!

Ožičenje svemira

Pozitivna masa, kakvu imaju ljudi, planeti i sve ostalo u svemiru, privlačna je zbog gravitacije. Međutim, negativna masa bila bi odbojna. Predmet koji je ima gurao bi vas od sebe. Drugim riječima, upravo bi antigravitacija mogla tvoriti potporanj koji bi crvotočinu držao otvorenom. Nadalje, egzotična tvar morala bi izvršiti ogroman tlak da bi se prostor-vrijeme uopće otvorio, veći čak i od tlaka u središtu neutronskih zvijezda. Egzotičnom tvari mogli bismo tkati prostor-vrijeme po vlastitom nahođenju. Mogli bismo ga uređivati u skladu sa svojim potrebama. Zapravo, možda već imamo kandidata za tu egzotičnu tvar – sâm vakuum.

Kvantne fluktuacije u praznom prostoru neprestano stvaraju parove čestica i antičestica, da bi se već sljedećeg trenutka međusobno uništile. Vakuum je krcat čestica i antičestica te već možemo manipulirati njima kako bismo proizveli učinak sličan negativnoj masi koju tražimo. To bismo mogli iskoristiti za stabiliziranje naših crvotočina. Jednom kada je uspijemo održati otvorenom, njezini bi krajevi nastali zajedno. Stoga bismo ih morali premjestiti na nama zanimljivija mjesta.

Mogli bismo započeti “ožičenjem” Sunčeva sustava; ostavljajući po jedan kraj svake crvotočine u orbiti oko Zemlje, dok bismo njezin drugi kraj mogli “baciti” u duboki svemir. Zemlja bi mogla postati čvorište crvotočina za ogromnu međuzvjezdanu ljudsku civilizaciju koja bi se širila milijunima svjetlosnih godina.

Međutim, crvotočine imaju i svoju tamnu stranu. Otvaranjem samo jedne crvotočine, na neki način, razbijamo svemir na temeljne načine, potencijalno stvarajući paradokse putovanja kroz vrijeme i kršeći uzročnu strukturu svemira.

Mnogi znanstvenici misle da to ne znači samo da ih trebamo izbjegavati nego i to da ih je nemoguće stvoriti. Štoviše, neki upravo zato smatraju da njihovo postojanje uopće nije moguće.

Vrijeme će pokazati. Točnije, prostor-vrijeme.

Autor:Zlatko Govedić / 7dnevno
Komentari odražavaju stavove njihovih autora, ali ne nužno i stavove portala Dnevno.hr. Molimo čitatelje za razumijevanje te suzdržavanje od vrijeđanja, psovanja i vulgarnog izražavanja. Portal Dnevno.hr zadržava pravo obrisati komentar bez najave i/li prethodnog objašnjenja.