יחסיות מיוחדת. זה היה העקיפה של חוקרי החלל, העתידנים וסופרי המדע הבדיוני מאז שאלברט איינשטיין הציע זאת לראשונה בשנת 1905. לאלו מאיתנו שחולמים על כך שבני אדם יהפכו יום אחד למין בין כוכבים, עובדה מדעית זו היא כמו שמיכה רטובה. למרבה המזל, ישנם כמה מושגים תיאורטיים שהוצעו המצביעים על כך שנסיעות מהירות-יותר-אור (FTL) עשויות עדיין להיות אפשריות ביום מן הימים.
דוגמה פופולרית היא הרעיון של חור תולעת: מבנה ספקולטיבי המחבר בין שתי נקודות רחוקות בזמן המרחב שיאפשרו נסיעה בחלל בין כוכבים. לאחרונה ערך צוות מדענים מליגת הקיסוס מחקר שהצביע כיצד "חורי תולעת חצייתיים" יכולים באמת להיות מציאות. החדשות הרעות הן שהתוצאות שלהם מעידות כי חורי התולעים האלה אינם בדיוק קיצורי דרך, ויכולים להיות המקבילה הקוסמית של "לעשות את הדרך הארוכה"!
במקור, תורת חורי התולעת הוצעה כפתרון אפשרי למשוואות השדה של תורת היחסות הכללית של איינשטיין (GR). זמן קצר לאחר שאינשטיין פרסם את התיאוריה בשנת 1915, פיזיקאים גרמנים קארל שוורצשילד מצאו פיתרון אפשרי שלא רק ניבא את קיומם של חורים שחורים, אלא של מסדרונות המחברים ביניהם.
לרוע המזל, שוורצשילד מצא שכל חור תולעת המחבר בין שני חורים שחורים יקרוס מהר מדי מכדי שכל דבר יחצה מקצה לקצה. הדרך היחידה שבה הם יכולים להיות חוצים תהיה אם הם יתייצבו על ידי קיומם של חומר אקזוטי עם צפיפות אנרגיה שלילית. לדניאל ג'פריס, הפרופסור לתומך ד. קבוט לפיזיקה באוניברסיטת הרווארד, הייתה נטייה אחרת.
כפי שתיאר את הניתוח שלו במהלך ישיבת אפריל 2019 של האגודה האמריקאית לפיזיקה בדנבר, קולורדו:
"הסיכוי לתצורות של חור תולעת חוצה זמן רב היה מקור לקסם. אתאר את הדוגמאות הראשונות העולות בקנה אחד עם תורת הכובד הניתנת להשבת UV, ללא כל עניין אקזוטי. התצורה כוללת חיבור ישיר בין שני קצוות חור התולעת. אדון גם בהשלכותיו על מידע קוונטי בכוח המשיכה, פרדוקס המידע על החור השחור, והקשר שלו לטלפורציה קוונטית. "
לצורך מחקר זה, ג'פריס בדק את העבודה שביצעו איינשטיין ונתן רוזן בשנת 1935. כשהם רוצים להרחיב את עבודתם של שוורשצ'ילד ומדענים אחרים המחפשים פתרונות ל- GR, הם הציעו את קיומם האפשרי של "גשרים" בין שתי נקודות רחוקות ב זמן חלל (המכונה "גשרי איינשטיין – רוזן" או "חורי תולעת") שיכולים תיאורטית לאפשר לחומר וחפצים לעבור ביניהם.
עד 2013 שימשה תיאוריה זו על ידי הפיזיקאים התיאורטיים לאונרד סוסקינד וחואן מלדצנה כפתרון אפשרי ל- GR ו"הסתבכות קוונטית ". תיאוריה זו, המכונה השערת ER = EPR, מציעה כי חורי תולעים הם הסיבה שמצב חלקיקים יסודי יכול להסתבך עם זה של בן זוג, גם אם הם מופרדים על ידי מיליארדי שנות אור.
מכאן פיתח ג'אפריס את התיאוריה שלו, והניח כי למעשה ניתן לחצות חורי תולעת על ידי חלקיקי אור (aka פוטונים). כדי לבדוק זאת, ג'פריס ערך ניתוח בעזרת פינג גאו וארון וול (סטודנט לתואר שני בהרווארד ומדען המחקר באוניברסיטת סטנפורד, בהתאמה).
מה שהם מצאו הוא שבעוד שאורח אשוח אפשרי באופן תיאורטי לחצות את חור התולעת, הם לא בדיוק קיצור הדרך הקוסמי שכולנו קיווינו שיהיו. כפי שהסביר ג'אפריס בהצהרת העיתונות של AIP, "לוקח יותר זמן לעבור את חורי התולעת מאשר לעבור ישירות, כך שהם לא מועילים במיוחד לטיול בחלל."
בעיקרון, תוצאות הניתוח שלהם הראו כי קשר ישיר בין חורים שחורים קצר יותר מזה של חיבור חור תולעת. אמנם זה בהחלט נשמע כמו חדשות רעות לאנשים שמתלהבים מהסיכוי לנסוע בין-כוכבי (ואינטרא-גלקטי) ביום מן הימים, אך החדשות הטובות הן שתאוריה זו מספקת תובנה חדשה בתחום מכניקת הקוואנטים.
"הייבוא האמיתי של עבודה זו הוא ביחס לבעיית המידע של החור השחור והקשרים בין כוח המשיכה למכניקת הקוונטים," אמר ג'פריס. ה"בעיה "שהוא מתייחס אליו מכונה פרדוקס המידע על חור שחור, משהו שאסטרופיזיקאים נאבקים איתו מאז 1975, אז גילה סטיבן הוקינג כי לחורים שחורים יש טמפרטורה ומדלפים אט אט קרינה (המכונה קרינת הוקינג).
פרדוקס זה מתייחס לאופן בו חורים שחורים מסוגלים לשמר כל מידע שעובר לתוכם. אף על פי שכל חומר המוטמע על פני השטח שלהם היה דחוס עד כדי ייחודיות, מצב הקוונטים של החומר בזמן הדחיסה שלו יישמר בזכות התרחבות הזמן (הוא קפוא בזמן).
אך אם חורים שחורים יאבדו מסה בצורה של קרינה ובסופו של דבר יתאדו, מידע זה יאבד בסופו של דבר. על ידי פיתוח תיאוריה דרכה האור יכול לעבור דרך חור שחור, מחקר זה יכול לייצג אמצעי לפתרון פרדוקס זה. במקום קרינה מחורים שחורים המייצגים אובדן אנרגיה המונית, יכול להיות שקרינת הוקינג באה למעשה מאזור אחר של זמן החלל.
זה עשוי לעזור גם למדענים המנסים לפתח תיאוריה המאחדת את כוח הכבידה עם מכניקת הקוונטים (המכונה גם כוח הכבידה הקוונטי, או "תיאוריה של הכל"). זה נובע מהעובדה שג'אפריס השתמש בכלים של תורת השדות הקוונטיים בכדי להניח את קיומם של חורים שחורים חוצה חוצה, ובכך הסיר את הצורך בחלקיקים אקזוטיים ובמסה שלילית (שנראים שאינם עולים בקנה אחד עם כוח הכבידה). כפי שהסביר ג'אפריס:
"זה נותן בדיקה סיבתית של אזורים שאחרים היו עומדים מאחורי אופק, חלון לחוויה של צופה בתוך חלל, נגיש מבחוץ. אני חושב שזה ילמד אותנו דברים עמוקים על התכתבות מד / כוח משיכה, כוח משיכה קוונטי, ואולי אפילו דרך חדשה לנסח מכניקת קוונטים. "
כמו תמיד, פריצות דרך בפיזיקה התיאורטית יכולות להיות חרב דו-קצוות, נתינה ביד אחת ולקחת עם היד השנייה. כך שאמנם מחקר זה אולי השליך יותר מים קרים על החלום של נסיעה ב- FTL, אך הוא יכול מאוד לעזור לנו לפתוח כמה מתעלומות העמוקות יותר של היקום. מי יודע? אולי חלק מהידע הזה יאפשר לנו למצוא דרך לעקוף את אבן הנגף הזו המכונה יחסיות מיוחדת!
