Maskhål och rymdresor

Rymdresa genom maskhål låter som en ganska intressant idé. Vem skulle inte vilja ha tekniken att hoppa i ett fartyg, hitta närmaste maskhål och resa till avlägsna platser på kort tid? Det skulle göra rymdresor så lätt! Naturligtvis dyker idén upp i science-fiction filmer och böcker hela tiden. Dessa "tunnlar i rymdtid" tillåter förmodligen karaktärer att röra sig genom rymden och tiden i ett hjärtslag, och karaktärerna behöver inte oroa sig för fysik.

Är maskhål verkliga? Eller är det bara litterära anordningar för att hålla science-fiction tomter i rörelse. Om de finns, vad är den vetenskapliga förklaringen bakom dem? Svaret kan vara lite av var och en. Men de är en direkt följd av allmän relativitet, teorin utvecklades först av Albert Einstein tidigt på 1900-talet. Men det betyder inte nödvändigtvis att de finns eller att människor kan resa genom dem i rymdskepp. För att förstå varför de till och med är en idé för rymdresor är det viktigt att veta lite om vetenskapen som kan förklara dem.

Ett maskhål ska vara ett sätt att passera genom rymdtid som förbinder två avlägsna punkter i rymden. Några exempel från populär fiktion och filmer inkluderar filmen Interstellär, där karaktärerna använde maskhål som portaler till avlägsna delar av galaxen. Det finns dock inga observationsbevis för att de existerar och det finns inget empiriskt bevis på att de inte finns där någonstans. Tricket är att hitta dem och sedan ta reda på hur de fungerar.

Ett sätt att existera ett stabilt maskhål är att det skapas och stöds av något slags exotiskt material. Lätt sagt, men vad är exotiskt material? Vilken speciell egendom behöver den för att skapa maskhål? Teoretiskt sett måste sådana "maskhålssaker" ha "negativ" massa. Det är precis som det låter som: materia som har ett negativt värde, snarare än vanlig materia, som har ett positivt värde. Det är också något som forskare aldrig har sett.

Nu är det möjligt för maskhål spontant att dyka upp med denna exotiska materia. Men det finns ett annat problem. Det skulle inte finnas något att stödja dem, så att de omedelbart kollapsade in på sig själva. Inte så bra för något fartyg som råkar passera vid den tiden.

Så om spontana maskhål inte är användbara, finns det något annat sätt att skapa dem? Teoretiskt sett ja, och vi har svarta hål att tacka för det. De är involverade i ett fenomen som kallas Einstein-Rosen-bron. Det är i huvudsak ett maskhål skapat på grund av den enorma vridningen av rymdtid av effekterna av en svart hål. Specifikt måste det vara ett Schwarzschild svart hål, ett som har en statisk (oföränderlig) mängd massa, inte roterar och har ingen elektrisk laddning.

Så, hur skulle det fungera? I huvudsak när ljuset faller in i det svarta hålet, skulle det passera genom ett maskhål och fly ut från andra sidan, genom ett föremål känt som ett vitt hål. Ett vitt hål liknar ett svart hål, men istället för att suga in material, stöter det bort materialet. Ljus skulle påskyndas bort från ett vitt håls "utgångsportal" på, ja, ljusets hastighet, vilket gör det till ett ljust objekt, därav termen "vitt hål."

Naturligtvis biter verkligheten här: det skulle vara opraktiskt att till och med försöka passera genom maskhålet till att börja med. Det beror på att passagen skulle kräva falla i ett svart hål, vilket är en anmärkningsvärt dödlig upplevelse. Allt som passerar händelseshorisonten skulle sträckas och krossas, vilket inkluderar levande varelser. Kort sagt, det finns inget sätt att överleva en sådan resa.

Det finns ännu en situation där ett maskhål kan uppstå, från något som kallas ett Kerr-svart hål. Det skulle se helt annorlunda ut än en normal "punkt singularitet", det är vad astronomer tror att utgör svarta hål. Ett Kerr-svart hål skulle orientera sig i en ringformation och effektivt balansera den enorma gravitationskraften med singularitetens rotationsinerti.

Eftersom det svarta hålet är "tomt" i mitten kan det vara möjligt att passera genom den punkten. Förskjutningen av rymdtid i mitten av ringen kan fungera som ett maskhål, så att resenärer kan passera till en annan plats i rymden. Kanske på andra sidan universum, eller i ett annat universum tillsammans. Kerr-singulariteter har en tydlig fördel jämfört med andra föreslagna maskhål, eftersom de inte kräver existens och användning av exotisk "negativ massa" för att hålla dem stabila. Men de har ännu inte observerats, bara teoretiserade.

Att lägga undan de tekniska aspekterna av maskhålmekanik, det finns också några hårda fysiska sanningar om dessa föremål. Även om de existerar är det svårt att säga om människor någonsin skulle kunna lära sig att manipulera dem. Dessutom har mänskligheten verkligen inte ens rymdskepp ännu, så att ta reda på sätt att använda maskhål för att resa är verkligen att ställa vagnen framför hästen.

Det finns också den uppenbara frågan om säkerhet. Vid denna tidpunkt vet ingen exakt vad man kan förvänta sig i ett maskhål. Vi vet inte heller exakt VAR en maskhål kan skicka ett fartyg. Det kan vara i vår egen galax, eller kanske någon annanstans i det mycket avlägsna universum. Här är också något att tugga på. Om ett maskhål tog ett skepp från vår galax till en annan miljarder ljusår bort, finns det en hel fråga om tid att överväga. Transporterar maskhålen direkt? Om så är fallet, NÄR kommer vi i fjärran strand? Ignorerar resan utvidgningen av rymdtiden?

Så även om det säkert kan vara det möjlig för att maskhål kan existera och fungera som portaler över hela universum är det betydligt mindre troligt att människor någonsin kommer att kunna hitta ett sätt att använda dem. Fysiken fungerar bara inte. Än.

Redigerad och uppdaterad av Carolyn Collins Petersen