Специална относителност. Това е бандата на космически изследователи, футуристи и автори на научна фантастика, откакто Алберт Айнщайн го предложи за първи път през 1905 г. За тези от нас, които мечтаят хората един ден да станат междузвезден вид, този научен факт е като мокро одеяло. За щастие, са предложени няколко теоретични концепции, които показват, че пътуването по-бързо от светлината (FTL) все още може да бъде възможно.
Популярен пример е идеята за червей - спекулативна структура, която свързва две отдалечени точки в космическото време, които биха дали възможност за междузвездно пътуване в космоса. Наскоро екип от учени от Ivy League проведе проучване, което посочи как „проходимите червееви дупки“ всъщност могат да бъдат реалност. Лошата новина е, че резултатите от тях показват, че тези червейни дупки не са точно преки пътища и биха могли да бъдат космическият еквивалент на „преминаването по дълъг път“!
Първоначално теорията за червените дупки е предложена като възможно решение на полевите уравнения на Теорията на общата относителност на Айнщайн (GR). Малко след като Айнщайн публикува теорията през 1915 г., германските физици Карл Шварцшилд откриха възможно решение, което не само предвиждаше съществуването на черни дупки, но и на коридорите, които ги свързват.
За съжаление, Шварцшилд откри, че всяка дупка, свързваща две черни дупки, ще се срути твърде бързо, за да може нещо да премине от единия край до другия. Единственият начин, по който те биха могли да бъдат проходими, би бил, ако бъдат стабилизирани от съществуването на екзотична материя с отрицателна енергийна плътност. Даниел Джаферис, доцент Томас Д. Кабот по физика в Харвардския университет, имаше различно мнение.
Както той описа анализа си по време на срещата през април 2019 г. на Американското физическо общество в Денвър, Колорадо:
„Перспективата за конфигуриране на проходими червячи е отдавна източник на очарование. Ще опиша първите примери, които са последователни в UV-пълна теория на гравитацията, без да участват екзотични вещества. Конфигурацията включва директна връзка между двата края на червейната дупка. Ще обсъдя също и нейното влияние върху квантовата информация в гравитацията, парадокса на информацията за черната дупка и нейната връзка с квантовата телепортация. “
За целите на това проучване Джаферис разгледа работата, извършена от Айнщайн и Нейтън Росен през 1935 г. В търсене на разширяване на работата на Шваршшилд и други учени, които търсят решения за GR, те предложиха възможното съществуване на "мостове" между две отдалечени точки в космическо време (известно като „мостове на Айнщайн-Розен“ или „червейни дупки“), които теоретично биха могли да позволят на материята и предметите да преминават между тях.
До 2013 г. тази теория е използвана от теоретичните физици Леонард Сускинд и Хуан Малдасена като възможна резолюция за GR и „квантово заплитане“. Известна като хипотеза ER = EPR, тази теория предполага, че дупките са причина за елементарните частици да се оплитат в състояние на партньор, дори ако са разделени с милиарди светлинни години.
Именно оттук Джаферис разработва теорията си, като постулира, че всъщност червените дупки могат да бъдат преминавани от леки частици (ака. Фотони). За да провери това, Джаферис проведе анализ с помощта на Пинг Гао и Арон Уол (аспирант от Харвард и съответно учен от университета в Станфорд).
Това, което откриха, беше, че макар да е теоретично възможно светлината на ела да премине през дупка на червей, те не са точно космическият пряк път, на който всички се надявахме. Както Джаферис обясни в изявление за пресата на AIP, "отнема повече време, за да преминете през тези дупки, отколкото директно, така че те не са много полезни за космически пътувания."
По същество резултатите от техния анализ показват, че директната връзка между черните дупки е по-къса от тази на червейната връзка. Въпреки че това със сигурност звучи като лоша новина за хората, които се вълнуват от перспективата за междузвездно (и междугалактическо) пътуване някой ден, добрата новина е, че тази теория предоставя някакво ново вникване в областта на квантовата механика.
„Истинският внос на това произведение е във връзка с проблема с информацията за черната дупка и връзките между гравитацията и квантовата механика“, казва Джаферис. „Проблемът“, на който той се позовава, е известен като Парадокс за информация за черната дупка, нещо, с което астрофизиците се борят от 1975 г., когато Стивън Хокинг откри, че черните дупки имат температура и бавно изтичат радиация (известна още като радиация на Хокинг).
Този парадокс се отнася до това как черните дупки са в състояние да запазят всяка информация, която преминава в тях. Въпреки че всяка материя, натрупана върху тяхната повърхност, би била компресирана до точката на сингулярност, квантовото състояние на материята в момента на нейното компресиране би се запазило благодарение на разширяването на времето (то се замразява във времето).
Но ако черните дупки загубят маса под формата на радиация и евентуално се изпарят, тази информация в крайна сметка ще бъде загубена. Разработвайки теория, през която светлината може да премине през черна дупка, това проучване може да представлява средство за разрешаване на този парадокс. Вместо радиация от черни дупки, представляваща загуба на масова енергия, може да се окаже, че радиацията на Хокинг всъщност идва от друга област на космическото време.
Това може също да помогне на учени, които се опитват да разработят теория, която обединява гравитацията с квантовата механика (известна още като квантова гравитация или „теория на всичко“). Това се дължи на факта, че Джаферис използва инструментите за квантова теория на полето, за да постулира съществуването на проходими черни дупки, като по този начин премахва необходимостта от екзотични частици и отрицателна маса (които изглеждат несъвместими с квантовата гравитация). Както обясни Джаферис:
„Тя дава причинно-следствена сонда на региони, които иначе биха били зад хоризонт, прозорец към опита на наблюдател вътре в космическо време, който е достъпен отвън. Мисля, че ще ни научи на дълбоки неща за съответствието между габаритите / гравитацията, квантовата гравитация и дори може би нов начин за формулиране на квантовата механика. "
Както винаги, пробивите в теоретичната физика могат да бъдат меч с две остриета, даване с една ръка и отнемане с другата. Така че макар това проучване да е хвърлило повече студена вода върху мечтата за пътуване с FTL, то много добре би могло да ни помогне да отключим някои от по-дълбоките мистерии на Вселената. Кой знае? Може би някои от тези знания ще ни позволят да намерим път около този спъвач, известен като Специална относителност!
