Červí díry jsou oporou ve sci-fi a poskytují našim hrdinům rychlý a snadný způsob, jak okamžitě cestovat po vesmíru. I když je vědecká fantastika učinila populárními, červí díry měly svůj původ ve vědě - zkreslení časoprostoru, jako je to teoreticky možné. Ale podle Dr. Stephena Hsu z University of Oregon je stavění červí díry pravděpodobně nemožné.
Poslechněte si rozhovor: nepravděpodobné červy (4,5 mb)
Nebo si objednejte podcast: universetoday.com/audio.xml
Fraser Cain: Nyní jsem sledoval svůj podíl epizod Star Trek. Jak mě to připravilo na skutečné vědecké pochopení červí díry?
Dr. Stephen Hsu: Ve Star Trek ve skutečnosti nepoužívají červí díry, ale možná nejlepší léčbou červích děr v sci-fi bylo ve filmu Kontakt, který vychází z knihy Carla Sagana. A vlastně historicky, když Sagan psal román - Sagan byl profesor astronomie - kontaktoval odborníka na General Relativity, chlapa jménem Kip Thorne, v Caltechu a chtěl se ujistit, že způsob, jakým se v kontaktech zachází s červy, byl ve skutečnosti téměř vědecky správná, jak je to možné. A to vlastně Thorneho podnítilo k tomu, aby dělal hodně výzkumu červí díry. Naše práce je ve skutečnosti rozšířením věcí, které udělal.
Fraser: Takže pokud byste chtěli vybudovat červí díru, co byste dělali?
Hsu: Musíte mít velmi zvláštní nebo exotický druh hmoty a ta záležitost musí mít velmi negativní tlak. Ukázalo se, že ke stabilizaci krku nebo trubice červí díry potřebujete velmi podivnou hmotu a naše práce se musí zabývat tím, jak je to možné v modelech částicové fyziky.
Fraser: Řekněme, že si vytvoříte slzu v časoprostoru a naplníte ji exotickou hmotou, abyste ji udrželi otevřenou, a pak byste mohli posunout dva koncové body červí díry kolem Vesmíru a oni by se spojili jak v prostoru, tak v čase.
Hsu: Ale v některých příbězích sci-fi předpokládají, že z Velkého třesku zbyly jen nějaké červí díry, a my bychom jen jeden objevili a začali ho používat. Konstruktivním modelem je však to, že si lidé, nebo nějaká mimozemská civilizace, vlastně budují vlastní, a v tom případě jsou oba konce červí díry na začátku pravděpodobně blízko sebe, ale pak je od sebe odtrhnete.
Fraser: Kam vás váš výzkum přivedl, abyste se podívali na červí díry?
Hsu: Studovali jsme základní omezení něčeho, co se nazývá „rovnice stavu hmoty“ - jaké vlastnosti, jako je tlak nebo hustota energie, mohou mít. Našli jsme několik velmi silných omezení a ukázalo se, že tato omezení jsou velmi negativní pro možnost vybudování červí díry.
Fraser: Jaký vliv budou mít na červí díru?
Hsu: Abychom dostali velmi podivnou exotickou hmotu, o které jsem se zmínil dříve, s velmi negativním tlakem, ukázalo se, že rovnice ukazují, že když vynutíte tlak, aby byl tak negativní, vždy se v záležitosti objeví nějaký nestabilní režim, což znamená, že pokud jste byli abyste narazili na svůj aparát, možná zjistíte, že exotická hmota - která červí díru stabilizuje - se prostě zhroutí na hromadu fotografií nebo tak něco.
Fraser: Je to záležitost toho, že si nenarazíte na svůj aparát, nebo je teoreticky nemožné dosáhnout stabilního bodu?
Hsu: Řekl bych, že je teoreticky nemožné stavět klasickou hmotu, která je stabilní a může stabilizovat červí díru. Možná se zeptáte, dobře se možná budu vyhýbat nárazům, ale pokud byste měli poslat člověka skrz červí díru, to by samo o sobě poskytlo ránu a velmi pravděpodobně by způsobilo, že by se celá věc rozpadla.
Fraser: Řekněme, že jste nechtěli posílat lidi, jen jste chtěli nějaký způsob zasílání informací - mluvit zpět v čase.
Hsu: To není vyloučeno. Ukazuje se, že omezení, která jsme odvodili, souvisí s hmotou, ve které jsou kvantové efekty relativně malé. Pokud máte záležitost, ve které jsou kvantové efekty velmi velké, pak byste stále mohli mít stabilní červí díru. Samotná červí díra by byla kvantově nejasná. Trubice červí díry by kolísala jako kvantový stav. To vám však nebrání v tom, abyste poslali zprávu zpět včas; možná se budete muset pokusit poslat zprávu mnohokrát, abyste ji dostali tam, kam chcete. Ale možná byste ještě mohli poslat zprávu. Odeslání osoby může být nebezpečné, pokud červí díra kolísá, protože by mohla skončit na nesprávném místě nebo ve špatný čas.
Fraser: Slyšel jsem odhady, že stavba červí díry by vyžadovala více energie než celý vesmír. Máte za tímto účelem nějaké výpočty?
Hsu: Naše výpočty to nemusí nutně ukázat. Vytvoření červí díry, která je dostatečně velká, aby se do ní člověk vešel, si vyžádá obrovské množství energetické hustoty. Ale obvykle zvažujete tento druh problému, předpokládáte, že ať už se to snaží jakákoli civilizace, má svévolně pokročilé technologie. Snažíme se porozumět tomu, zda existuje omezení nepřicházející z technologie, ale skutečně ze základních fyzikálních zákonů.
Fraser: A kam vás váš výzkum povede od tohoto okamžiku? Existuje něco, o čem si stále ještě nejste jistí?
Hsu: Náš výsledek se musí vypořádat hlavně s klasickými červími dírkami nebo červími dírkami, jejichž časoprostor není příliš kvantový mechanický, a stále nás zajímá, zda můžeme rozšířit své výsledky i na červí díry, u nichž je časoprostorostlý.
Fraser: Existuje nová práce na temné energii, kde se říká, že se zdá, že se temný energetický efekt ve vesmíru děje, že se zrychluje. Buď existuje nová forma energie, která dosud nebyla vidět, nebo je to rozpad Einsteinových teorií na velké úrovni. Pokud část této práce začne ukazovat, že Einsteinova relativita to není schopna vysvětlit na větší úrovni, bude to mít dopad na klasické chápání toho, co je červí díra?
Hsu: V kontextu temné energie, protože je to něco, co ovlivňuje strukturu vesmíru ve velkém měřítku, chování vesmíru na délkových stupnicích megaparsec, je vždy možné, že obecná relativita jako teorie je modifikována na velmi velké vzdálenosti a protože na takové vzdálenosti jsme to nemohli vyzkoušet. Takže je vždy možné, že závěry, které vyvodíte z relativity, prostě nelze použít. V našem případě je měřítko délky, přes které používáme obecnou relativitu, na velikosti člověka. Bylo by tedy trochu překvapivé, kdyby se General Relativity rozpadla již v těchto délkových stupnicích, i když je to možné.
Fraser: Takže je to spíše na malé straně, na co se díváte. V tomto měřítku to pořád pěkně vysvětluje.
Hsu: Správně, existují silnější experimentální testy obecné relativity, nebo přinejmenším newtonovské gravitace, na délkových stupnicích metru než na megaparse. Takže jsme si jistější, že matematická formulace gravitace, kterou používáme, je správná.
Fraser: Kdybych se chtěl docela rychle dostat přes vesmír, měl bych se místo toho podívat na warp drive, nebo jen na obyčejný starý pohyb v normálním prostoru.
Hsu: Jsem velký fanoušek sci-fi a byl jsem už od mládí, ale jako vědec bych musel říci, že to vypadá, jako by se náš vesmír zdálo, že není konstruován velmi pohodlným způsobem, aby se lidé dostali z hvězdy na hvězdu. A sci-fi, které jsme nakonec zůstali blízko našeho Slunce, ale děláme úžasné věci s bioinženýrstvím nebo informačními technologiemi nebo A.I. Zdá se, že je s našimi fyzickými zákony pravděpodobnější než Star Trek.
