O nouă teorie: Găurile de vierme ar putea fi scurtături prin spațiu-timp

„Găurile de vierme” sau portalurile dintre găurile negre ar putea fi pînă la urmă scurtături stabile prin spațiu-timp, sugerează o nouă teorie fantezistă.

Descoperirile contrazic predicțiile anterioare conform cărora aceste scurtături ipotetice în spațiu-timp ar colapsa instantaneu.

Matematică relativității este folosită pentru a explica „găurile de vierme”, iar mici schimbări ale acesteia au schimbat modul în care privim comportamentul acestor găuri.

Relativitatea se aseamănă cu un aparat în care introducem ceva – o masă sau un aranjament de particule – și acesta calculează cum obiectele introduse se vor comporta în timp sub influența gravitației.

Ce este relativitatea?

Totul în teoria generală a relativității este bazat pe mișcarea în spațiu și timp: obiectele pornesc de la anumite coordonate fizice, se mișcă și ajung la alte coordonate, scrie Science Alert.

Dacă regulite relativității generale sînt fixe, însăși teoria permite multă libertate în descrierea matematică a coordonatelor. Fizicienii numesc aceste descrieri „metrici”.

Metricile pot fi asemănate cu traseul pe care îl parcurgi pînă la o anumită adresă: indicații stradale, latitudine și longitudine preluate din satelit sau alte puncte de reper pe care ți le-ai notat. Metricile sînt diferite în fiecare caz, dar indiferent de ce metrică vei folosi, la final vei ajunge la adresa dorită.

În mod similar, fizicienii folosesc diferite metrici pentru a descrie aceeași situație și uneori o metrică este mai utilă decît alta. Este ca și cum ai trece de la indicațiile stradale la a verifica reperele notate pentru a vedea dacă ești unde trebuie.

Ce metrici folosesc fizicienii în studiul găurilor negre

Cînd vine vorba de găuri negre și scurtături stabile prin spațiu-timp, cea mai populară este metrica Schwarzschild.

Dar metrica Schwarzschild conține o matematică ciudată. Această măsurătoare nu funcționează corect la o anumită distanță de gaura neagră, o distanță cunoscută astăzi ca raza Schwarzschild sau orizontul de eveniment.

Și prin „funcționare greșită” înțelegem de fapt că metrica se strică complet și nu mai poate face distincția între diferite puncte din spațiu și timp.

Dar există o altă măsurătoare, numită metrica Eddington-Finkelstein, care descrie ce se întîmplă cu particulele cînd ajung la orizontul de eveniment: aceste intră direct în gaura neagră și cad în aceasta, fără a mai putea fi văzute vreodată.

Legătura cu aceste scurtături stabile prin spațiu-timp este dată de cea mai simplă idee de construire a unei „găuri de vierme”: extinderea ideii de gaură neagră cu opusul ei, gaura albă.

Această idee a fost propusă pentru prima dată de Albert Einstein și Nathan Rosen, motiv pentru care „găurile de vierme” sînt uneori numite „poduri Einstein-Rosen”.

Dacă găurile negre nu lasă nimic să iasă din ele, găurile albe nu lasă nimic să intre. Pentru a face o gaură de vierme, trebuie doar să iei o gaură neagră și o gaură albă și să le unești singularitățile (punctele de densități infinite din centrele lor).

Aceasta creează un tunel prin spațiu-timp. Însă rezultatul va fi un tunel care se va comporta extrem de prost.

Ce s-ar întîmpla dacă am păși printr-o gaură de vierme?

Din momentul în care avem o „gaură de vierme” teoretică, este rezonabil să ne întrebăm ce s-ar întîmpla dacă am păși în ea.

Răspunsul standard este că „găurile de vierme” sînt neplăcute. Găurile albe sînt instabile (și probabil nici nu există), iar forțele extreme din interiorul „găurii de vierme” ar face-o să se întindă și să se rupă încă din momentul formării.

Dar Einstein și Rosen și-au construit gaura de vierme cu metrica Schwarzschild obișnuită, iar cele mai multe analize ale găurilor de vierme folosesc aceeași măsură. Așa că fizicianul Pascal Koiran, de la Ecole Normale Supérieure din Lyon, Franța, a încercat altceva: a folosit în schimb metrica Eddington-Finkelstein.

Koiran a descoperit că, folosind metrica Eddington-Finkelstein, ar putea urmări mai ușor calea unei particule printr-o „gaură de vierme ipotetică”.

El a descoperit că particula poate traversa orizontul de eveniment, poate intra în tunelul găurii de vierme și poate scăpa prin cealaltă parte, totul într-o perioadă finită de timp.

Metrica Eddington-Finkelstein nu s-a comportat greșit în niciun moment al acelei traiectorii.

Dar înseamnă asta că există scurtături stabile prin spațiu-timp?

Relativitatea generală ne vorbește doar despre comportamentul gravitației și nu despre celelalte forțe ale naturii.

Termodinamica, care este teoria modului în care acționează căldura și energia, de exemplu, ne spune că găurile albe sînt instabile.

Și dacă fizicienii ar încerca să fabrice o combinație de gaură neagră-gaură albă în universul real folosind materiale reale, alte calcule matematice sugerează că densitățile energiei ar distruge totul.

Cu toate acestea, rezultatul lui Koiran tot este interesant, deoarece subliniază că „găurile de vierme” nu sînt chiar atît de catastrofale cum au părut prima dată și că pot exista scurtături stabile prin spațiu-timp prin tunelurile găurilor de vierme, perfect permise de relativitatea generală.