ORMHULL: HISTORIE, TEORI, TYPER, DANNELSE - ARTE

Et ormehull , i astrofysikk og kosmologi, er en gang som forbinder to punkter i stoffets rom-tid. Akkurat som det fallende eplet inspirerte Isaac Newtons gravitasjonsteori i 1687, har ormene som stikker hull på eplene inspirert til nye teorier, også innenfor gravitasjonsrammen.

Akkurat som ormen klarer å nå et annet punkt på overflaten av eplet gjennom en tunnel, utgjør rom-tid ormehull teoretiske snarveier som lar den reise til fjerne deler av universet på kortere tid.

Ormhull i romtid: kunstnerisk visjon. Kilde: Pixabay.

Det er en idé som har fanget og fortsetter å fange fantasien til mange. I mellomtiden er kosmologer opptatt med å lete etter måter å bevise at det eksisterer. Men for øyeblikket er de fortsatt gjenstand for spekulasjoner.

For å komme litt nærmere forståelse av ormehull, muligheten for tidsreiser gjennom dem og forskjellene som finnes mellom ormehull og sorte hull, må vi se på begrepet rom-tid.

Hva er romtid?

Romtidsbegrepet er nært knyttet til ormhullets. Derfor er det nødvendig å først fastslå hva det er og hva dets viktigste kjennetegn er.

Spacetime er der hver eneste hendelse i universet oppstår. Og universet på sin side er totaliteten av rom-tid, som er i stand til å huse alle former for materienergi og mer …

Når brudgommen møter bruden er det en begivenhet, men denne hendelsen har romlige koordinater: møteplassen. Og en tidskoordinat: år, måned, dag og tidspunkt for møtet.

Fødselen av en stjerne eller eksplosjonen av en supernova er også hendelser som finner sted i rom-tid.

Nå, i et område av universet uten masse og interaksjoner, er romtiden flat. Dette betyr at to lysstråler som starter parallelt fortsetter slik, så lenge de holder seg i det området. Forresten, for en lysstråle er evig.

Selvfølgelig er romtid ikke alltid flat. Universet inneholder objekter som har masse som modifiserer rom-tid, forårsaker en rom-tid krumning på en universell skala.

Det var Albert Einstein selv som i et øyeblikk av inspirasjon innså at han kalte "den lykkeligste ideen i livet mitt", at en akselerert observatør lokalt kan ikke skilles fra en som er nær en massiv gjenstand. Det er det berømte ekvivalensprinsippet.

Og en akselerert observatør bøyer rom-tid, det vil si at euklidisk geometri ikke lenger er gyldig. Derfor, i omgivelsene til en massiv gjenstand som en stjerne, en planet, en galakse, et svart hull eller universet selv, bøyer rom-tid seg.

Denne krumningen oppfattes av mennesker som en kraft som kalles tyngdekraft, hverdagslig, men mystisk på samme tid.

Tyngdekraften er like gåtefull som kraften som trekker oss frem når bussen vi ferdes i bremser kraftig. Det er som om plutselig noe usynlig, mørkt og massivt, i noen øyeblikk kommer frem og tiltrekker oss, og plutselig driver oss frem.

Planetene beveger seg elliptisk rundt solen fordi dens masse produserer en depresjon i romtidsoverflaten som får planetene til å kurve banene sine. En lysstråle krummer også banen etter romfartsdepresjonen produsert av solen.

Tunneler gjennom rom - tid

Hvis rom-tid er en buet overflate, er det i prinsippet ingenting som forhindrer at et område kobles til et annet gjennom en tunnel. Å reise gjennom en slik tunnel innebærer ikke bare skiftende steder, men det gir også muligheten til å dra til en annen tid.

Denne ideen har inspirert mange science fiction-bøker, serier og filmer, inkludert den berømte amerikanske serien fra 1960-tallet "The Time Tunnel" og nylig "Deep Space 9" fra Star Trek-franchisen og 2014-filmen Interstellar.

Ideen kom fra Einstein selv, som, sammen med Nathan Rosen, søkte løsninger på feltligningene for generell relativitet, fant en teoretisk løsning som gjorde det mulig å koble to forskjellige regioner av romtid gjennom en tunnel som fungerte som en snarvei.

Denne løsningen er kjent som Einstein - Rosen-broen og vises i et verk publisert i 1935.

Imidlertid ble uttrykket "ormhull" brukt for første gang i 1957, takket være teoretiske fysikere John Wheeler og Charles Misner i en publikasjon det året. Tidligere hadde man snakket om “endimensjonale rør” for å referere til den samme ideen.

Senere i 1980 skrev Carl Sagan science fiction-romanen "Kontakt", en bok som senere ble gjort til en film. Hovedpersonen som heter Elly oppdager intelligent utenomjordisk liv 25 tusen lysår unna. Carl Sagan ville at Elly skulle reise dit, men på en måte som var vitenskapelig troverdig.

Å reise 25 tusen lysår unna er ikke en lett oppgave for et menneske, med mindre det søkes en snarvei. Et svart hull kan ikke være en løsning, siden når du nærmer seg singulariteten, ville tyngdekraften rive romskipet og dets mannskap.

På jakt etter andre muligheter konsulterte Carl Sagan en av de ledende ekspertene på svarte hull i tiden: Kip Thorne, som begynte å tenke på saken og innså at Einstein-Rosen-broene eller ormhullene til Wheeler var løsningen.

Thorne innså imidlertid også at den matematiske løsningen var ustabil, det vil si at tunnelen åpnes, men like etter kveler den og forsvinner.

Ustabiliteten til ormehull

Er det mulig å bruke ormehull for å reise store avstander i rom og tid?

Siden de ble oppfunnet, har ormehull tjent i en rekke science fiction-plott for å ta hovedpersonene sine til avsidesliggende steder og for å oppleve paradoksene i ikke-lineær tid.

Kip Thorne fant to mulige løsninger på problemet med ormhullsstabilitet:

Gjennom det såkalte kvanteskummet. På Planck-skalaen (10 ^-35 m) er det kvantumsvingninger som er i stand til å forbinde to områder av rom-tid gjennom mikrotunneler. En hypotetisk veldig avansert sivilisasjon kunne finne en måte å utvide passasjene på og holde dem lenge nok til at et menneske kan passere.
Negativ massesak. I følge estimater publisert i 1990 av Thorne selv, ville enorme mengder av dette fremmedstoffet være nødvendig for å holde endene av ormhullet åpent.

Det oppsiktsvekkende med denne siste løsningen er at i motsetning til svarte hull, er det ingen singularitet eller kvantefenomener, og menneskers passering gjennom denne typen tunnel ville være mulig.

På denne måten ville ormehull ikke bare la fjerne regioner i rommet kobles sammen, men også skilles i tid. Derfor er de maskiner for å reise i tide.

Stephen Hawking, den store referansen innen kosmologi på slutten av 1900-tallet, trodde verken ormehull eller tidsmaskiner var gjennomførbare, på grunn av de mange paradokser og motsetninger som oppstår fra dem.

Det har ikke dempet humøret fra andre forskere, som har antydet muligheten for at to sorte hull i forskjellige områder av rom-tid er internt forbundet med et ormhull.

Selv om dette ikke ville være praktisk for romtidsreiser, siden bortsett fra trengselene som det å komme inn i det sorte hullet, ville det ikke være noen mulighet for å gå ut i den andre enden, siden det er et annet svart hull.

Forskjeller mellom sorte hull og ormehull

Når du snakker om et ormhull, tenker du også umiddelbart på sorte hull.

Et svart hull dannes naturlig, etter evolusjonen og døden av en stjerne som har en viss kritisk masse.

Det oppstår etter at stjernen tømmer sitt kjernebrensel og begynner å trekke seg sammen irreversibelt på grunn av sin egen tyngdekraft. Det fortsetter ubønnhørlig til det forårsaker en slik kollaps at ingenting nærmere enn radiusen til hendelseshorisonten kan slippe unna, ikke engang lys.

Til sammenligning er et ormhull en sjelden forekomst, konsekvensen av en hypotetisk avvik i romtidens krumning. I teorien er det mulig å gå gjennom dem.

Imidlertid, hvis noen skulle prøve å passere gjennom et svart hull, ville den intense tyngdekraften og ekstreme strålingen i nærheten av singulariteten gjøre det til en tynn tråd med subatomære partikler.

Det er indirekte og bare ganske nylig direkte bevis for at det eksisterer sorte hull. Blant disse bevisene er utslipp og deteksjon av gravitasjonsbølger ved tiltrekning og rotasjon av to kolossale sorte hull, oppdaget av LIGO gravitasjonsbølgeobservatorium.

Det er bevis på at et supermassivt svart hull eksisterer i sentrum av store galakser, som Melkeveien vår.

Den raske rotasjonen av stjernene nær sentrum, så vel som den enorme mengden høyfrekvent stråling som kommer ut derfra, er indirekte bevis på at det er et enormt svart hull som forklarer tilstedeværelsen av disse fenomenene.

Det var bare 10. april 2019 at verden ble vist det første fotografiet av et supermassivt svart hull (7 milliarder ganger solens masse), som ligger i en veldig fjern galakse: Messier 87 i stjernebildet Jomfruen, på 55 millioner lysår fra Jorden.

Dette fotografiet av et svart hull ble muliggjort av det verdensomspennende nettverket av teleskoper, kalt "Event Horizon Telescope", med deltagelse av mer enn 200 forskere fra hele verden.

På den annen side er det ingen bevis for ormehull til nå. Forskere har vært i stand til å oppdage og spore et svart hull, men det samme har ikke vært mulig med ormehull.

Derfor er de hypotetiske objekter, selv om det er teoretisk mulig, som sorte hull en gang også var.

Variasjon / typer ormehull

Selv om de ennå ikke er oppdaget, eller kanskje nettopp på grunn av dette, har man forestilt seg forskjellige muligheter for ormehull. De er alle teoretisk gjennomførbare, siden de tilfredsstiller Einsteins ligninger for generell relativitet. Her er det noe:

Ormehull som forbinder to romtidsregioner i samme univers.
Ormehullene som er i stand til å forbinde ett univers med et annet univers.
Einstein-Rosen broer, der saken kunne passere fra den ene åpningen til den andre. Selv om denne passasjen vil forårsake ustabilitet, forårsaker tunnelen å kollapse på seg selv.
Kip Thornes ormehull, med et sfærisk skall av negativ massemasse. Den er stabil og gjennomkjørbar i begge retninger.
Det såkalte Schwarzschild ormhull, bestående av to tilkoblede statiske sorte hull. De er ikke gjennomkjørbare, siden materie og lys er fanget mellom begge ytterpunktene.
Lastede og / eller roterende ormehull, bestående av to internt tilkoblede dynamiske sorte hull, som er gjennomkjørbar i bare en retning.
Kvanteskum av rom-tid, hvis eksistens er teoretisert på det subatomære nivået. Skummet består av svært ustabile subatomære tunneler som forbinder forskjellige soner. Stabilisering og utvidelse av dem ville kreve opprettelse av et quark-gluon-plasma, som vil kreve en nesten uendelig mengde energi å generere.
Mer nylig, takket være strengteori, er ormehull støttet av kosmiske strenger blitt teoretisert.
Sammenflettede og deretter adskilte sorte hull, som oppstår fra et romtid-hull, eller Einstein-Rosen-broen som holdes sammen av tyngdekraften. Det er en teoretisk løsning foreslått i september 2013 av fysikerne Juan Maldacena og Leonard Susskind.

De er alle mulig mulige, siden de ikke er i strid med Einsteins ligninger av generell relativitet.

Vil ormehull noensinne bli sett?

I lang tid var sorte hull teoretiske løsninger på Einsteins ligninger. Einstein spurte selv muligheten for at de noen gang kunne oppdages av menneskeheten.

Albert Einstein (1879-1955), forfatter av relativitetsteorien. Kilde: Pixabay.

Så i lang tid forble svarte hull som en teoretisk prediksjon, helt til de ble funnet og lokalisert. Forskere har det samme håpet om ormehull.

Det er veldig mulig at de også er der, men det er ennå ikke lært å lokalisere dem. Selv om ifølge en veldig fersk publikasjon, ormehull ville etterlate spor og skygger observerbare selv med teleskoper.

Det antas at fotonene reiser rundt ormhullet og genererer en lysende ring. De nærmeste fotonene faller inne og etterlater seg en skygge som gjør at de kan skilles fra sorte hull.

I følge Rajibul Shaikh, fysiker ved Tata Institute for Fundamental Research i Mumbai i India, ville en type roterende ormhull produsere en større og skjev skygge enn den for et svart hull.

I sitt arbeid har Shaikh studert de teoretiske skyggene som er kastet av en viss klasse med snurrende ormhull, med fokus på den avgjørende rollen til hullhalsen i dannelsen av en fotonskygge som gjør det mulig å identifisere og differensiere fra et svart hull.

Shaikh har også analysert skyggens avhengighet av ormhullets spinn og har også sammenlignet den med skyggen som er kastet av et snurrende Kerr-svart hull, og funnet betydelige forskjeller. Det er et helt teoretisk verk.

Bortsett fra det, for øyeblikket, er ormehull fortsatt som matematiske abstraksjoner, men det er mulig at noen blir oppdaget ganske snart. Det som er på det andre ytterpunktet er fremdeles gjenstand for formodning for øyeblikket.

referanser

Kvanteforviklinger kan føre til tyngdekraft. Hentet fra Cienciaaldia.com
Progress of Physics, Vol 61, Issue September 2013 Pages 781-811
Ormehull. Hentet fra wikipedia.org
Romtid. Hentet fra wikipedia.org.
David Nield (2018). Crazy New Paper antyder ormehull støpte skygger vi lett kunne se med teleskoper. Hentet fra sciencealert.com

ORMHULL: HISTORIE, TEORI, TYPER, DANNELSE - ARTE - 2026