Chasing Wormholes: การตามล่าหาอุโมงค์ใน Space-Time

การพับ Space-Time

การพับของกาลอวกาศสามารถสร้างรูหนอนที่สามารถใช้สำหรับการเดินทางที่เร็วกว่าแสงและการเดินทางข้ามเวลา (เครดิตภาพ: edobric | Shutterstock )





วรรณกรรมนิยายวิทยาศาสตร์เต็มไปด้วยเรื่องราวซึ่งอุโมงค์ในกาลอวกาศหรือที่รู้จักกันในชื่อรูหนอนถูกใช้เพื่อเดินทางข้ามเวลา ความจริงอยู่ในนิยายมากแค่ไหน? คำตอบคือ มากกว่าที่คุณคิด นักวิทยาศาสตร์กำลังมองหาวิธีที่จะใช้รูหนอนที่เคลื่อนที่ได้ (ถ้ามี) เพื่อเดินทางได้เร็วกว่าความเร็วแสง และแม้กระทั่งการเดินทางข้ามเวลาด้วยตัวมันเอง

' รูหนอนที่เคลื่อนที่ได้ เป็นอุโมงค์ไฮเปอร์สเปซหรือที่เรียกว่าคอหอย ซึ่งเชื่อมต่อบริเวณที่ห่างไกลกันสองแห่งภายในจักรวาลของเรา หรือสองจักรวาลที่แตกต่างกัน — ถ้ามีจักรวาลอื่นอยู่ — หรือสองช่วงเวลาที่แตกต่างกันในเวลา เช่นในการเดินทางข้ามเวลา หรือมิติของอวกาศที่ต่างกัน” นักฟิสิกส์ Eric Davis บอกกับ guesswhozoo.com ทางอีเมล

เดวิสเชี่ยวชาญด้านกาลอวกาศในฐานะสมาชิกของ มูลนิธิ Tau Zero ซึ่งเขาใช้สมการจากทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปของไอน์สไตน์เพื่อคิดเกี่ยวกับการออกแบบที่เป็นไปได้ (หรือเป็นไปไม่ได้) สำหรับรูหนอนที่เคลื่อนที่ได้ ไดรฟ์วาร์ป และไทม์แมชชีน



กล่องรายเดือนของ GEEK & GAMER GEAR เดือนนี้

กล่องรายเดือนของ GEEK & GAMER GEAR กล่องของเดือนนี้มีเสื้อยืดสุดพิเศษและ Funko POP สุดพิเศษ! มีเอกสิทธิ์พิเศษอีกสองรายการเช่นกัน เป็นเวลาที่ดีที่จะเป็นสมาชิก Loot Crate! (เครดิตรูปภาพ: Loot Crate)

สร้างรูหนอน

Wormholes ถูกเสนอครั้งแรกในปี 1916 โดยนักคณิตศาสตร์ Ludwig Flamm ซึ่งกำลังเล่นกับสมการจากทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปของ Einstein ที่อธิบายว่าแรงโน้มถ่วงสามารถโค้งงอเวลากาลอวกาศซึ่งหมายถึงโครงสร้างของความเป็นจริงทางกายภาพได้อย่างไร ในขณะที่อุโมงค์เหล่านี้ผ่านกาลอวกาศมีความเป็นไปได้ทางทฤษฎีที่น่าสนใจ ตามที่นักฟิสิกส์ Kip Thorne ศาสตราจารย์กิตติคุณแห่งสถาบันเทคโนโลยีแห่งแคลิฟอร์เนีย นักวิทยาศาสตร์ยังไม่ได้คิดหาวิธีที่ตกลงกันว่าจะเกิดรูหนอนขึ้นในธรรมชาติ และไม่เคยตรวจพบรูหนอนเลย



Thorne และเพื่อนร่วมงานบางคนของเขายังแสดงให้เห็นว่าแม้ว่าจะมีรูหนอนปรากฏขึ้น แต่ก็มีแนวโน้มว่าจะพังลงก่อนที่วัตถุ (หรือบุคคล) จะผ่านเข้าไปได้ ในการเปิดรูหนอนไว้นานพอที่จะเดินข้ามได้ มันจะต้องมีนั่งร้านอยู่บ้าง แต่เรื่องธรรมดาๆ คงไม่ช่วยอะไรได้ มันต้องใช้ 'วัสดุที่แปลกใหม่'

' พลังงานมืดเป็นรูปแบบหนึ่งของสสารแปลกใหม่ที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติ ซึ่งแรงดันลบทำให้เกิดแรงโน้มถ่วงที่ผลักพื้นที่ภายในจักรวาลของเราออกไปด้านนอก ทำให้เกิดการขยายตัวของเอกภพที่ขยายตัวขึ้นอย่างรวดเร็ว' เดวิสกล่าว

นอกจากพลังงานมืดแล้ว นักวิทยาศาสตร์ยังรู้จักวัสดุแปลกใหม่ที่เรียกว่าสสารมืด ซึ่งพบได้ทั่วไปในจักรวาลมากกว่าสสารปกติถึงห้าเท่า จนถึงปัจจุบัน นักวิทยาศาสตร์ยังไม่สามารถตรวจจับสสารมืดหรือพลังงานมืดได้โดยตรง ยังไม่ทราบอะไรเกี่ยวกับพวกมันมากนัก นักวิทยาศาสตร์สามารถเรียนรู้เกี่ยวกับวัสดุเหล่านี้ได้โดยการตรวจสอบผลกระทบที่มีต่อพื้นที่รอบๆ



ตามที่ Ali Övgün จากมหาวิทยาลัยอีสเทิร์นเมดิเตอเรเนียนในไซปรัส เป็นไปได้ที่รูหนอนอาจก่อตัวขึ้นในบริเวณที่มีสสารมืดอยู่ และด้วยเหตุนี้พวกมันจึงสามารถดำรงอยู่ได้ในบริเวณรอบนอกของทางช้างเผือก สสารมืดอยู่ที่ไหน รวมทั้งภายในดาราจักรอื่นด้วย Övgünกำลังทำงานเพื่อพิสูจน์ว่าอาจมีรูหนอนในบริเวณที่มีสสารมืดหนาแน่น เขาและเพื่อนร่วมงานได้จำลองสถานการณ์ที่แสดงให้เห็นว่ารูหนอนในบริเวณที่มีสสารมืดหนาแน่นซึ่งพบในรัศมีดาราจักรจะตอบสนองความต้องการทางกายภาพที่นักวิทยาศาสตร์คิดว่าอุโมงค์ต้องการ

'แต่มันเป็นเพียงการพิสูจน์ทางคณิตศาสตร์เท่านั้น' Övgünกล่าว 'ฉันหวังว่าสักวันหนึ่งมันจะเป็นไปได้ที่จะพบหลักฐานการทดลองโดยตรง'

แล้วจะเกิดอะไรขึ้นกับคนหรือเครื่องมือที่เดินทางผ่านรูหนอน?

'ไม่มีอะไร! เรขาคณิตในกาลอวกาศของรูหนอนที่เคลื่อนที่ได้นั้นต้องการให้ไม่มีแรงโน้มถ่วงที่น่ารังเกียจและทนไม่ได้ที่กระทำต่อยานอวกาศหรือผู้โดยสารในขณะที่พวกมันเคลื่อนที่ผ่านอุโมงค์รูหนอน 'เดวิสกล่าว 'พวกมันเข้าไปในลำคอที่จุดออกเดินทางใกล้โลกและถูกไล่ผ่านอุโมงค์เพื่อโผล่ออกมาอีกด้านหนึ่งใกล้กับดาวปลายทาง'

เนื่องจากอุโมงค์ตามทฤษฎีเหล่านี้ตัดผ่านกาลอวกาศ พวกเขาจึงยอมให้ผู้เดินทางบรรลุความเร็วที่ดูเหมือนว่าผู้สังเกตการณ์ภายนอกจะเร็วกว่าแสง (FTL) อย่างไรก็ตาม จากมุมมองของนักเดินทาง พวกเขาไม่เคยแซงหน้าความเร็วแสงได้จริง ๆ เลย ดูเหมือนว่าจะเป็นหนทางนั้นสำหรับผู้สังเกตการณ์ภายนอก เพราะผู้เดินทางจะใช้เส้นทางที่สั้นกว่าที่พวกเขาใช้ผ่านพื้นที่ปกติ

ก่อนที่นักวิทยาศาสตร์จะสามารถใช้รูหนอนได้ พวกเขาต้องหาพวกมันให้ได้ก่อน จนถึงปัจจุบันยังไม่มีการค้นพบรูหนอน อย่างไรก็ตาม หากมีอยู่แล้ว การค้นหาอุโมงค์ผ่านกาลอวกาศอาจทำได้ไม่ยากอย่างที่คิด

' ตามที่ปรากฏในภาพยนตร์เรื่อง 'Interstellar' ในอนาคต จะมีการทดลองบางอย่างเพื่อสังเกต [รูหนอน] โดยอ้อม' Övgün กล่าว

จากทฤษฎีรูหนอนบางทฤษฎี เขาเปรียบเทียบการมองผ่านรูหนอนกับการเหลือบของอลิซผ่านกระจกมองในนวนิยายชื่อเดียวกันของลูอิส แคร์รอล พื้นที่ของช่องว่างที่ปลายสุดของอุโมงค์ควรโดดเด่นกว่าบริเวณรอบ ๆ ทางเข้า เนื่องจากการบิดเบี้ยวที่คล้ายกับเงาสะท้อนในกระจกโค้ง ข้อบ่งชี้อีกประการหนึ่งอาจเป็นวิธีที่แสงกระจุกตัวในขณะที่มันเคลื่อนตัวผ่านอุโมงค์รูหนอน มากเท่ากับที่ลมพัดผ่านอุโมงค์จริง

เดวิสหมายถึง สิ่งที่เห็นอยู่ตรงปลายสุดของรูหนอน เป็น 'สารกัดกร่อนสีรุ้ง' ผลกระทบดังกล่าวสามารถเห็นได้จากระยะไกล

'นักดาราศาสตร์กำลังวางแผนที่จะใช้กล้องโทรทรรศน์เพื่อค้นหาสารกัดกร่อนสีรุ้งเหล่านี้เพื่อเป็นสัญญาณของการเกิดขึ้นตามธรรมชาติ หรือแม้แต่รูหนอนที่เคลื่อนที่ผ่านได้ซึ่งมนุษย์ต่างดาวสร้างขึ้น' เดวิสกล่าว 'ฉันไม่เคยได้ยินว่าโครงการนั้นเริ่มต้นขึ้นหรือไม่'

ศิลปิน

ภาพของศิลปินเกี่ยวกับยานอวกาศสมมุติที่สามารถเดินทางผ่านรูหนอนได้(เครดิตภาพ: นาซ่า)

เดินทางข้ามเวลา

ในการศึกษารูหนอน Thorne ยังเสนอการทดลองทางความคิดด้วยการใช้รูหนอน สามารถใช้เป็นเครื่องย้อนเวลาได้ . การทดลองทางความคิดเกี่ยวกับการเดินทางข้ามเวลามักเกิดความขัดแย้ง บางทีสิ่งที่โด่งดังที่สุดคือความขัดแย้งของปู่: หากนักสำรวจย้อนเวลากลับไปและฆ่าปู่ของเขาหรือเธอ บุคคลนั้นจะเกิดไม่ได้และจะไม่มีวันย้อนเวลากลับไปตั้งแต่แรก ดูเหมือนว่าสิ่งนี้จะชี้ให้เห็นว่าการเดินทางย้อนเวลากลับไปเป็นไปไม่ได้ แต่ตามที่ Davis ได้กล่าวไว้ งานของ Thorne ได้เปิดช่องทางใหม่ให้นักวิทยาศาสตร์ได้สำรวจ

'อุตสาหกรรมกระท่อมทั้งหมดของฟิสิกส์เชิงทฤษฎีเกิดขึ้นหลังจากนั้นซึ่งนำไปสู่การพัฒนาเทคนิคกาลอวกาศอื่น ๆ ที่สามารถผลิตไทม์แมชชีนเชิงสาเหตุและไม่ขัดแย้งกัน' เดวิสกล่าว

แต่ถึงแม้ว่าการใช้รูหนอนเพื่อการเดินทางข้ามเวลาอาจดึงดูดใจแฟนนิยาย (และผู้ที่ต้องการเปลี่ยนอดีต) เดวิสกล่าวว่าทฤษฎีปัจจุบันแสดงให้เห็นว่าการสร้างไทม์แมชชีนหนึ่งหรือทั้งสองด้านของอุโมงค์จะต้องเป็น เร่งความเร็วเข้าใกล้ความเร็วแสง

'มันจะยากมากที่จะสร้างไทม์แมชชีนรูหนอน' เดวิสกล่าว 'มันค่อนข้างง่ายกว่ามากที่จะใช้รูหนอนสำหรับการเดินทางระหว่างดวงดาว FTL ระหว่างดวงดาว'

นักฟิสิกส์คนอื่น ๆ ได้แนะนำว่าการใช้รูหนอนเพื่อเดินทางข้ามเวลาจะทำให้เกิดการสะสมของพลังงานมหาศาลที่จะทำลายอุโมงค์ก่อนจะนำไปใช้เป็นเครื่องย้อนเวลา ซึ่งเป็นกระบวนการที่เรียกว่าปฏิกิริยาควอนตัมแบ็ค กระนั้นก็ยังสนุกที่จะฝันถึงศักยภาพ

'คิดถึงความเป็นไปได้ทั้งหมดที่ผู้คนสามารถทำได้และการค้นพบที่พวกเขาสามารถทำได้หากพวกเขาสามารถเดินทางข้ามเวลาได้' เดวิสกล่าว 'การผจญภัยของพวกเขาจะน่าสนใจมาก อย่างน้อยที่สุด'

ติดตาม Nola Taylor Redd บน Twitter @NolaTredd หรือ Google+ . ตามเรามา @Spacedotcom , Facebook หรือ Google+ . เผยแพร่ครั้งแรกเมื่อ guesswhozoo.com