I wormhole sono un pilastro della fantascienza, fornendo ai nostri eroi un modo semplice e veloce per viaggiare istantaneamente nell'universo. Anche se la fantascienza li ha resi popolari, i wormhole hanno avuto le loro origini nella scienza - teoricamente era possibile distorcere lo spaziotempo come questo. Ma secondo il dott. Stephen Hsu dell'Università dell'Oregon costruire un wormhole è probabilmente impossibile.
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Fraser Cain: ora ho visto la mia parte degli episodi di Star Trek. Quanto bene mi ha preparato per l'effettiva comprensione scientifica di un wormhole?
Dr. Stephen Hsu: In Star Trek non usano davvero wormhole, ma forse il miglior trattamento di fantascienza per wormhole è stato nel film Contact, basato su un libro di Carl Sagan. E in realtà storicamente, quando Sagan stava scrivendo il romanzo - Sagan era un professore di astronomia - ha contattato un esperto di relatività generale, un ragazzo di nome Kip Thorne, a Caltech, e voleva assicurarsi che il modo in cui i wormhole fossero trattati in Contact fosse in realtà vicino ad essere scientificamente corretto il più possibile. E questo in realtà ha stimolato Thorne a fare molte ricerche sui wormhole. Il nostro lavoro è in realtà un'estensione delle cose che ha fatto.
Fraser: Quindi se tu volessi costruire un wormhole, in teoria, cosa faresti?
Hsu: Devi avere un tipo di materia molto strana o esotica e quella materia deve avere una pressione fortemente negativa. Si scopre che per stabilizzare la gola o il tubo del wormhole è necessaria una materia molto strana e il nostro lavoro ha a che fare con quanto possibile quel tipo di materia sarebbe nei modelli della fisica delle particelle.
Fraser: Diciamo che costruisci una lacrima nello spazio-tempo e la riempi di materia esotica per tenerla aperta, e quindi potresti spostare i due punti finali del wormhole intorno all'Universo e si collegerebbero sia nello spazio che nel tempo.
Hsu: Ma in alcune storie di fantascienza postulano che ci sono solo alcuni wormhole rimasti dal Big Bang, e ne scopriremmo uno e inizieremo ad usarlo. Ma il modello costruttivo è che gli umani, o qualche civiltà aliena, in realtà costruiscono la propria, e in quel caso le due estremità del wormhole probabilmente sono abbastanza vicine all'inizio, ma poi le fai a pezzi.
Fraser: Dove ti ha portato la tua ricerca a guardare i wormhole?
Hsu: Stavamo studiando vincoli fondamentali su qualcosa chiamato "equazione dello stato della materia" - quali proprietà, come la pressione o la densità di energia, possono avere. Abbiamo trovato alcuni vincoli molto forti, e risulta che tali vincoli sono molto negativi per la possibilità di costruire un wormhole.
Fraser: Che effetto avranno sul wormhole?
Hsu: Per ottenere la strana materia esotica che ho menzionato prima con una pressione molto negativa, si scopre che le equazioni mostrano che quando si forza la pressione ad essere quella negativa, c'è sempre una modalità instabile nella materia, il che significa che se lo fossi per urtare il tuo apparato, potresti trovare la materia esotica - che sta stabilizzando il wormhole - semplicemente collassa in un mucchio di foto o qualcosa del genere.
Fraser: È una questione di non urtare il tuo apparato o è teoricamente impossibile raggiungere un punto stabile?
Hsu: Direi che è teoricamente impossibile costruire una materia classica che sia stabile e possa stabilizzare un wormhole. Potresti chiedere, beh, forse eviterò solo di urtare la cosa, ma se mandassi una persona attraverso il wormhole, quello stesso darebbe un bernoccolo e molto probabilmente causerebbe la caduta dell'intera cosa.
Fraser: Supponiamo che non volessi inviare persone, volevi solo un modo per inviare informazioni: parlare indietro nel tempo.
Hsu: Non è escluso. Si scopre che i vincoli che ne derivano hanno a che fare con la materia in cui gli effetti quantistici sono relativamente piccoli. Se hai una questione in cui gli effetti quantistici sono molto grandi, potresti comunque avere un wormhole stabile. Il wormhole stesso sarebbe sfocato in modo quantico. Il tubo del wormhole fluttuerebbe come uno stato quantico. Ora, ciò non ti impedisce di inviare un messaggio indietro nel tempo; potresti dover provare a inviare il messaggio più volte per farlo andare dove vuoi che vada. Ma forse potresti ancora inviare un messaggio. L'invio di una persona potrebbe essere pericoloso se il wormhole sta fluttuando perché potrebbe finire nel posto sbagliato o nel momento sbagliato.
Fraser: avevo sentito delle stime secondo cui la costruzione di un wormhole avrebbe richiesto più energia dell'intero universo. Hai qualche tipo di calcolo in tal senso?
Hsu: I nostri calcoli non lo mostrano necessariamente. Ci vuole un'enorme quantità di densità di energia per creare un wormhole che è abbastanza grande da consentire a un essere umano di adattarsi. Ma, di solito considerando questo tipo di problema, supponi che qualunque civiltà stia cercando di fare questo ha una tecnologia arbitrariamente avanzata. Quello che stiamo cercando di capire è se esiste una limitazione non derivante dalla tecnologia ma realmente proveniente dalle leggi fondamentali della fisica.
Fraser: E dove ti condurrà la tua ricerca da questo punto in poi? C'è qualcosa di cui non sei ancora sicuro?
Hsu: Il nostro risultato riguarda principalmente i wormhole classici, o wormhole il cui spazio-tempo non è molto quantico meccanico, e siamo ancora interessati a vedere se possiamo estendere i nostri risultati per coprire wormhole in cui lo spazio-tempo è sfocato.
Fraser: C'è qualche nuovo lavoro sull'energia oscura in cui stanno dicendo che l'effetto dell'energia oscura sembra accadere nell'Universo, che sta accelerando. O c'è una nuova forma di energia che non è mai stata vista prima, o forse è una rottura delle teorie di Einstein ad un livello elevato. Se parte di quel lavoro inizia a dimostrare che forse la relatività di Einstein non è in grado di spiegarlo a un livello più ampio, avrà un'implicazione sulla comprensione classica di cosa sia un wormhole?
Hsu: Nel contesto dell'energia oscura, poiché è qualcosa che influenza la struttura su larga scala dell'Universo, il comportamento dell'Universo su scale di lunghezza di megaparsecs, è sempre possibile che la Relatività Generale come teoria sia modificata a distanze molto grandi e perché non siamo stati in grado di testarlo su quelle distanze. Quindi è sempre possibile che le conclusioni tratte dalla relatività non siano applicabili. Nel nostro caso, la scala di lunghezza su cui stiamo usando la relatività generale ha le dimensioni di un essere umano. Quindi, sarebbe in qualche modo sorprendente se la Relatività Generale dovesse già crollare su quelle scale di lunghezza, sebbene sia possibile.
Fraser: Quindi è più piccolo ciò che stai guardando. Spiega ancora le cose abbastanza bene su questa scala.
Hsu: Esatto, ci sono test sperimentali più forti sulla relatività generale, o almeno sulla gravità newtoniana, su scale di lunghezza di metri che su megaparsecs. Quindi siamo un po 'più sicuri che la formulazione matematica della gravità che stiamo usando sia corretta.
Fraser: Se volessi attraversare l'Universo abbastanza rapidamente, dovrei forse cercare la curvatura dell'unità, o forse semplicemente un vecchio movimento nello spazio normale.
Hsu: Sono un grande fan della fantascienza, e lo sono da quando ero un bambino, ma come scienziato, devo dire che sembra che il nostro Universo sembra non essere costruito in un modo molto conveniente per gli umani da stella a stella. E la fantascienza con cui finiamo per stare vicino al nostro Sole, ma facciamo cose straordinarie con la bioingegneria o la tecnologia dell'informazione o A.I. sembra più probabile che siano realizzabili con le nostre leggi fisiche, rispetto a Star Trek.
