חורי תולעת הם עמוד התווך במדע הבדיוני, ומספקים לגיבורינו דרך מהירה וקלה לנסוע באופן מיידי ברחבי היקום. אף על פי שהמדע הבדיוני הפך אותם לפופולריים, חורי התולעים היו במקורותיהם במדע - עיוות של זמן כזה היה תיאורטי אפשרי. אך לדברי ד"ר סטיבן הסו מאוניברסיטת אורגון בניית חור תולעת היא ככל הנראה בלתי אפשרית.
האזן לראיון: לא סביר חורי תולעת (4.5 מ"ט)
או הירשם לפודקאסט: universetoday.com/audio.xml
פרייזר קיין: עכשיו צפיתי בקטע שלי בפרקי "מסע בין כוכבים". עד כמה זה הכין אותי להבנה המדעית בפועל של חור תולעת?
ד"ר סטיבן הסו: ב"מסע בין כוכבים "הם לא באמת משתמשים בחורי תולעת, אבל אולי הטיפול הטוב ביותר במדעי המחשב עבור חורי תולעת היה בסרט" צור קשר ", המבוסס על ספר של קרל סגן. ובעצם מבחינה היסטורית, כשסגן כתב את הרומן - סגן היה פרופסור לאסטרונומיה - הוא יצר קשר עם מומחה ליחסות כללית, בחור בשם קיפ תורן, בקלטק, ורצה לוודא שהדרך שבה התייחסו לתולעים בתקשורת הייתה למעשה כמו קרוב להיות נכון מדעית ככל האפשר. וזה בעצם עורר את ת'ורן לבצע מחקר רב על חורי תולעת. העבודה שלנו היא למעשה הרחבה של הדברים שהוא עשה.
פרייזר: אז אם היית רוצה לבנות חור תולעת, תיאורטית, מה היית עושה?
Hsu: אתה צריך להיות סוג מאוד מוזר או אקזוטי והחומר צריך להיות לחץ שלילי מאוד. מסתבר שכדי לייצב את הגרון או את הצינור של חור התולעת אתה זקוק לחומר מוזר מאוד והעבודה שלנו קשורה לאופן אפשרי של חומר מסוג זה יהיה במודלים של פיזיקת החלקיקים.
פרייזר: נניח שאתה בונה קרע בחלל וממלא אותו בחומר אקזוטי כדי לשמור עליו פתוח ואז תוכל להזיז את שתי נקודות הסיום של חור התולעת סביב היקום והן היו מתחברות הן בחלל והן בזמן.
Hsu: אבל בכמה סיפורי מדע בדיוני הם מניחים כי נותרו רק כמה חורי תולעת מהמפץ הגדול, והיינו פשוט מגלים אחד כזה ומתחילים להשתמש בו. אבל המודל הקונסטרוקטיבי הוא שבני אדם, או תרבות זרה כלשהי, בונים למעשה את שלהם, ובמקרה זה שני הקצוות של חור התולעת הם ככל הנראה די קרובים זה לזה בהתחלה אבל אז אתה מפרק אותם זה מזה.
פרייזר: לאן המחקר שלך הוביל אותך להסתכל על חורי תולעת?
Hsu: חקרנו אילוצים בסיסיים לגבי משהו שנקרא "משוואת מצב החומר" - אילו תכונות, כמו לחץ או צפיפות אנרגיה יכולים להיות חשובים. מצאנו כמה אילוצים חזקים מאוד, ומתברר כי האילוצים הם שליליים מאוד לגבי האפשרות לבנות חור תולעת.
פרייזר: איזו השפעה תהיה להם על חור התולעת?
Hsu: כדי לקבל את העניין האקזוטי המוזר ביותר שציינתי קודם בלחץ שלילי מאוד, מסתבר שהמשוואות מראות שכשאת מאלצת את הלחץ להיות כזה שלילי, תמיד יש מצב לא יציב בעניין, מה שאומר שאם היית כדי להקפיץ את המנגנון שלך, אתה עלול למצוא את החומר האקזוטי - שמייצב את חור התולעת - פשוט קורס לכדי חבורה של תמונות או משהו כזה.
פרייזר: האם זה עניין של לא לפגוע במנגנון שלך, או שמא תיאורטית אי אפשר להגיע לנקודה יציבה?
Hsu: הייתי אומר שאי אפשר תיאורטית לבנות חומר קלאסי יציב ויכול לייצב חור תולעת. אתה יכול לשאול, טוב, אולי אני פשוט אמנע מלהתמודד עם העניין, אבל אם היית שולח אדם דרך חור התולעת, זה עצמו יספק בליטה וסביר מאוד להניח שכל העניין יתפרק.
פרייזר: נניח שלא רצית לשלוח אנשים, רק רצית דרך לשלוח מידע - לדבר אחורה בזמן.
Hsu: זה לא נכלל. מסתבר שהאילוצים שאנו מפיקים קשורים לחומר בו השפעות קוונטיות קטנות יחסית. אם יש לך עניין שבו ההשפעות הקוונטיות גדולות מאוד, עדיין תוכל לקבל חור תולעת יציב. חור התולעת עצמו יהיה מטושטש באופן קוונטי. צינור חור התולעת ינוע כמו מצב קוונטי. עכשיו זה לא מונע ממך לשלוח הודעה אחורה בזמן; יתכן שתצטרך לנסות לשלוח את ההודעה פעמים רבות כדי לגרום לו ללכת לאן שאתה רוצה שהוא ילך. אבל, אולי עדיין תוכל לשלוח הודעה. שליחת אדם עלולה להיות מסוכנת אם חור התולעת משתנה מכיוון שהאדם עלול בסופו של דבר במקום הלא נכון או בזמן הלא נכון.
פרייזר: שמעתי הערכות שבניית חור תולעת תדרוש אנרגיה רבה יותר מכל היקום כולו. האם יש לך סוג כזה של חישובים?
Hsu: החישובים שלנו לא בהכרח מראים זאת. דרוש כמות אדירה של צפיפות אנרגיה כדי ליצור חור תולעת שהוא מספיק גדול כדי שאדם יוכל להשתלב בו. אבל, בדרך כלל בהתחשב בבעיה מסוג זה, אתה מניח שלכל תרבות שתנסה לעשות זאת יש טכנולוגיה מתקדמת באופן שרירותי. מה שאנחנו מנסים להבין הוא האם אין הגבלה מהטכנולוגיה אלא באמת מתוך החוקים הבסיסיים של הפיזיקה.
פרייזר: ואיפה המחקר שלך יוביל אותך מנקודה זו ואילך? האם יש משהו שאתה עדיין לא בטוח לגביו?
Hsu: התוצאה שלנו נוגעת בעיקר להתמודד עם חורי התולעים הקלאסיים, או חורי תולעת שזמן החלל שלהם אינו מכני מאוד קוונטית, ואנחנו עדיין מעוניינים לראות אם נוכל להרחיב את התוצאות שלנו לכיסוי חורי תולעת שבהם מרווחים זמן.
פרייזר: יש איזו עבודה חדשה בנושא אנרגיה אפלה שבה אומרים כי נראה כי אפקט האנרגיה האפלה קורה ביקום, וזה מאיץ. או שיש צורה חדשה של אנרגיה שלא נראתה לפני כן, או אולי זו פירוט בתיאוריות של איינשטיין ברמה גדולה. אם חלק מהעבודה ההיא תתחיל להראות שאולי היחסות של איינשטיין אינה מסוגלת להסביר אותה ברמה הגדולה יותר, האם תהיה לכך השלכה על ההבנה הקלאסית של מהי חור תולעת?
Hsu: בהקשר של אנרגיה אפלה, מכיוון שזה משהו שמשפיע על המבנה בקנה מידה הגדול של היקום, על התנהגות היקום בקנה מידה אורך של מגה-פרש, תמיד יתכן שהיחסות הכללית כתיאוריה משתנה במרחקים גדולים מאוד ובגלל לא הצלחנו לבדוק את זה למרחקים אלה. כך שתמיד ייתכן שהמסקנות שתקבלו מהיחסות אינן ישימות. במקרה שלנו, סולם האורך עליו אנו משתמשים ביחסות כללית הוא בגודל של אדם. לכן, זה יהיה קצת מפתיע אם היחסות הכללית הייתה מתפרקת כבר בסולם האורך הזה, אם כי זה אפשרי.
פרייזר: אז זה יותר בצד הקטן שאתה מסתכל עליו. זה עדיין מסביר את הדברים בצורה די יפה בקנה מידה זה.
Hsu: צודק, יש בדיקות ניסוי חזקות יותר של יחסיות כללית, או לפחות כוח המשיכה הניוטוני, בסקלי אורך של מטרים מאשר במגה-פארקס. אז אנו קצת יותר בטוחים כי הניסוח המתמטי של כוח הכובד בו אנו משתמשים נכון.
פרייזר: אם רציתי לעבור את היקום די מהר, הייתי צריך להסתכל אולי לכונן העיוות במקום, או אולי סתם ישן נע בחלל רגיל.
Hsu: אני חובב מדע בדיוני ענק, ומאז הייתי ילד, אבל כמדען, הייתי צריך לומר שזה נראה כאילו היקום שלנו לא בנוי בצורה נוחה מאוד לבני אדם מכוכב לכוכב. והמדע שבסופו של דבר אנו נשארים קרובים לשמש שלנו, אבל אנו עושים דברים מדהימים באמצעות הנדסת ביו-או טכנולוגיית מידע או A.I. נראה כי ניתן יהיה לממש את החוקים הפיזיים שלנו יותר מאשר מסע בין כוכבים.
