Putovanje kroz crvotočine ipak moguće?

Serijal Zvjezdane staze odavno je sve ljubitelje SF-a navukao na teorijsku mogućnost da će, jednog dana, svemirom putovati kao što danas šetaju gradskim kvartovima – naravno, kroz popularne crvotočine, prenosi Tportal.hr.

Kasnije su, na svoje veliko razočarenje, iz ozbiljnijih naučnih izvora naučili da su ti prolazi kroz prostor i vrijeme, koje je predvidio još Albert Einstein, toliko nestabilni da se možda nikada neće moći koristiti za putovanja. Proračuni su pokazali da crvotočine čak i u teoriji imaju sklonost da nestanu u trenu ako ih ne održavamo otvorenima pomoću egzotične tvari negativne energije za koju se ni danas ne zna da li uopće postoji.

Ipak, stižu nove vijesti. Tim njemačkih i grčkih naučnika pokazao je da bi se crvotočine mogle stvarati bez ikakve negativne energije.

"Ne treba vam čak ni obična tvar pozitivne energije", ustvrdio je Burkhard Kleihaus sa University of Oldenburg i dodao: "Crvotočine se mogu stvoriti bez ičega".

Novo otkriće otvara fantastičnu mogućnost da bi snažnim teleskopima uskoro u svemiru mogli stvarno pronaći i prepoznati crvotočine. Civilizacije naprednije od naše možda već putuju ovim galaktičkim tunelima, a jednog dana mogli bi ih i mi koristiti kako bi se prebacili u udaljene dijelove svemira.

Historija i problemi crvotočina
Ideja o crvotočinama temelji se na Einsteinovoj općoj teoriji relativnosti prema kojoj je gravitacija iskrivljenje u vremensko-prostornom kontinuumu. Nedugo nakon što je Einstein objavio svoje jednačine 1916. godine, austrijski fizičar Ludwig Flamm otkrio je da one predviđaju i mogućnost postojanja tunela kroz prostor i vrijeme.

Einstein i njegov kolega Nathan Rosen 1935. su odlučili temeljitije istražiti ovaj fenomen pa su smislili crvotočinu koja se sastojala od dvije crne rupe povezane tunelom kroz prostor i vrijeme. No putovanje kroz nju bilo je moguće samo ako su crne rupe bile posebne vrste. Naime, uobičajene crne rupe imaju toliko snažno gravitacijsko polje da svaka materija koju usišu, čim prijeđe tzv. horizont zbivanja, više nikada ne može pobjeći. Einstein-Rosenove specijalne crvotočine ne bi imale takvih problema, no njihova su odredišta bila potpuno nepoznata – one su omogućavale isključivo prelazak iz našeg svemira u neki paralelni čije je postojanje u to vrijeme bilo nepojmljivo.

Srećom, pokazalo se da opća teorija relativnosti također podržava postojanje drugačije vrste crvotočina. 1955. godine američki fizičar John Wheeler otkrio je da bi se njima mogle povezati i dvije tačke u našem svemiru. No sve ove crvotočine – i Wheelerova i Einstein–Rosenova imale su jednu ozbiljnu manu – bile su nestabilne.

Sljedeći važan korak u razvoju ideje o crvotočinama ostvario je astronom Carl Sagan. Njemu je za njegov SF roman Kontakt trebala razrađena ideja o putovanju na velike udaljenosti pa je zamolio svog prijatelja, teorijskog fizičara Kipa Thornea s California Institute of Technology u Pasadeni, da mu priskoči u pomoć. Thorne i njegovi saradnici razvili su 1987. godine ideju o tunelu koji bi se održavao otvorenim uz pomoć tvari negativne energije.

Takva egzotična tvar imala bi odbojan oblik gravitacije. Sama ideja o negativnoj energiji nije besmislena kako se može činiti na prvi pogled. Zamislite dvije metalne ploče paralelno postavljene u vakuumu. Ako je razdaljina među njima jako mala, vakuum među njima imat će negativnu energiju. Naime, vakuum je poput uzburkanog mora ispunjenog valovima. Budući da između dvije ploče ne stanu valovi većih valnih duljina, energija vakuuma izvan ploča je veća od energije vakuuma između njih. Ovaj efekt je već eksperimentalno potvrđen. Nažalost, ovakve energije nema dovoljno, a osim toga za održavanje dovoljno velike crvotočine otvorenom trebala bi golema energija - koliku stvara dobar dio zvijezda u našoj galaksiji.

Rješenje u višedimenzionalnom svijetu
Sve u svemu, izgledi za putovanje crvotočinama do nedavno nisu bili baš sjajni. No samo do nedavno. Naime, sve crvotočine koje su ranije zamišljane podrazumijevale su da je Einsteinova teorija gravitacije tačna. No postoji prilična vjerovatnost da to nije tako. Prije svega ona ne funkcionira u središtu crne rupe kao ni na početku vremena u Velikom prasku. Osim toga, opća teorija relativnosti nije konzistentna sa kvantnom teorijom. Budući da je kvantna teorija izuzetno uspješna u opisivanju mnogih pojava u svijetu, brojni naučnici vjeruju da je Einsteinova teorija gravitacije zapravo samo aproksimacija neke dublje teorije.

Prve ideje o tome kako bi mogla izgledati ta dublja teorija predstavili su Theodor Kaluza i Oskar Klein još 1921. godine. Nadahnuti Einsteinovom idejom o iskrivljenom prostoru i vremenu oni su pokazali da bi se i elektromagnetska sila i gravitacija mogli objasniti zakrivljenošću peterodimenzionalnog prostora i vremena. Od nedavno teoretičari struna ističu da bi zapravo sve četiri fundamentalne sile mogle biti objašnjene iskrivljenjem 10-dimenzionalnog prostora - vremena.

Šta je za ovu temu najvažnije, kada prostor – vrijeme ima više od četiri dimenzije moćni zakoni koji ne dozvoljavaju otvaranje crvotočina bez negativne energije više ne vrijede. Sa takvim višedimenzionalnim teorijama obično je izuzetno teško raditi. No Enter Kleihaus i Jutta Kunz sa University of Oldenburg te Panagiota Kanti s University te Ioannina u Grčkoj nedavno su istražili hipotetička ali prihvatljiva proširenja Einsteinove teorije gravitacije koja nisu tako zahtjevna. Najjednostavniji oblik ovog sistema zove se dilatonska Einstein-Gauss-Bonnetova teorija (DEGB). Naime, prema višedimenzionalnim teorijama dodatne dimenzije (uz osnovne četiri) mogle bi biti sklupčane te ih stoga ne bismo mogli izravno doživjeti. U procesu sabijanja dodatnih šest dimenzija teorije struna, stvara se nekoliko novih polja sila poput dilatonskog. Kao što opća teorija relativnosti opisuje gravitaciju kao iskrivljenje prostora, gravitacija u DEGB teoriji ovisi o iskrivljenju plus o iskrivljenju na višu potenciju.

Zahvaljujući ovom dodatnom članku u gravitacijskim jednačinama Kleihaus i njegovi kolege uspjeli su pronaći rješenje za crvotočine. Nije im potrebna ni materija od negativne energije niti ikakva druga materija. Naučnici se nadaju da će im ovo otkriće omogućiti da u svemiru otkriju crvotočine koje su mogle nastati i povećati se same, prirodnim putem primjerice tokom brze ekspanzije svemira koja je poznata kao inflacija.

Prema proračunima tima mikroskopske crvotočine su tokom inflacije mogle dovoljno narasti da ih se danas može koristiti za putovanja. Otkrivanje ovih crvotočina u svemiru bit će teško jer one vjerovatno nalikuju crnim rupama kada su sakrivene u međuplanetarnoj prašini i plinovima. Prema jednačinama njemačko-grčkog tima ove crvotočine bi trebale biti prozori u druge svemire. No moguće je da postoje i druga rješenja koja bi povezivala dijelove našeg svemira.