Es gibt eine Theorie jenseits der Relativitätstheorie, die es Ihnen ermöglichen würde, durch ein Wurmloch zu fliegen

Wurmlöcher sind ein beliebtes Merkmal in der Science-Fiction, die Mittel, mit denen Raumschiffe schneller als Licht (FTL) reisen und sich augenblicklich von einem Punkt in der Raumzeit zu einem anderen bewegen können.

Und während die Allgemeine Relativitätstheorie Obwohl die Existenz von „durchquerbaren Wurmlöchern“ verbietet, haben neuere Forschungen gezeigt, dass sie im Bereich der Quantenphysik tatsächlich möglich sind.

Die einzigen Nachteile sind, dass sie es tatsächlich tun würden die Durchquerung dauert länger als normaler Raum und/oder wahrscheinlich mikroskopisch klein sein.

In einer neuen Studie, die von zwei Ivy-League-Wissenschaftlern durchgeführt wurde, wurde die Existenz der Physik jenseits des Standardmodell könnte bedeuten, dass es dort draußen Wurmlöcher gibt, die nicht nur groß genug sind, um durchquert zu werden, sondern auch völlig sicher für menschliche Reisende, die von Punkt A nach Punkt B gelangen möchten.

Die Studie mit dem Titel „ Für Menschen passierbare Wurmlöcher ,‘ wurde von Juan Maldacena (dem Carl P. Feinberg-Professor für theoretische Physik aus dem Jahr 2010) durchgeführt Institut für fortgeschrittene Studien ) und Alexey Milekhin, Absolvent der Astrophysik an der Princeton University. Das Paar hat in der Vergangenheit ausführlich über Wurmlöcher geschrieben und darüber, wie sie ein Mittel für eine sichere Reise durch den Weltraum sein könnten.

Die Theorie der Wurmlöcher entstand im frühen 20. Jahrhundert als Reaktion auf Einsteins Theorie Allgemeine Relativitätstheorie . Der erste, der ihre Existenz postulierte, war Karl Schwarzschild, ein deutscher Physiker und Astronom, dessen Lösungen für Einsteins Feldgleichung (die Schwarzschild-Metrik) zur ersten theoretischen Grundlage für die Existenz von führten Schwarze Löcher .

Eine Folge der Schwarzschild-Metrik war das, was er als „ewige Schwarze Löcher“ bezeichnete, bei denen es sich im Wesentlichen um Verbindungen zwischen verschiedenen Punkten in der Raumzeit handelte. Allerdings waren diese Schwarzschild-Wurmlöcher (auch bekannt als Einstein-Rosen-Brücken) nicht stabil, da sie zu schnell zusammenbrechen würden, als dass irgendetwas von einem Ende zum anderen gelangen könnte.

Wie Maldacena und Milekhin gegenüber Universe Today per E-Mail erklärten, erfordern durchquerbare Wurmlöcher besondere Umstände, um zu existieren. Dazu gehört auch die Existenz negativer Energie, die in der klassischen Physik nicht zulässig ist – im Bereich der Quantenphysik jedoch möglich ist.

Ein gutes Beispiel hierfür sei der Casimir-Effekt, bei dem Quantenfelder negative Energie erzeugen, während sie sich entlang eines geschlossenen Kreises ausbreiten:

„Dieser Effekt ist jedoch typischerweise klein, da es sich um einen Quanteneffekt handelt.“ In unserer vorherigen Arbeit [' Durchquerbare Wurmlöcher in vier Dimensionen '] Wir erkannten, dass dieser Effekt bei Schwarzen Löchern mit großer magnetischer Ladung erheblich werden kann. Die neue Idee bestand darin, die besonderen Eigenschaften geladener Massenloser zu nutzen Fermionen (Teilchen wie das Elektron, aber ohne Masse). Für eine magnetisch geladene schwarzes Loch Diese bewegen sich entlang der Magnetfeldlinien (ähnlich wie die geladenen Teilchen des Sonnenwinds die Polarlichter in der Nähe der Polarregionen der Erde erzeugen).

Die Tatsache, dass sich diese Teilchen im Kreis bewegen können, indem sie an einer Stelle eintreten und dort wieder austreten, wo sie im flachen Umgebungsraum entstanden sind, impliziert, dass die „Vakuumenergie“ verändert wird und negativ sein kann.

Das Vorhandensein dieser negativen Energie kann die Existenz eines stabilen Wurmlochs unterstützen, einer Brücke zwischen Punkten in der Raumzeit, die nicht zusammenbricht, bevor etwas die Chance hat, es zu durchqueren.

Solche Wurmlöcher sind aufgrund der darin enthaltenen Materie möglich Standardmodell der Teilchenphysik . Das einzige Problem besteht darin, dass diese Wurmlöcher mikroskopisch klein sein müssten und nur über sehr kleine Entfernungen existieren würden.

Für menschliche Reisen müssten die Wurmlöcher groß sein, was den Einsatz von Physik jenseits des Standardmodells erfordert.

Für Maldacena und Milekhin kommt hier das Randall-Sundrum-II-Modell (auch bekannt als 5-dimensionale Theorie der verzerrten Geometrie) ins Spiel. Dieses nach den theoretischen Physikern Lisa Randall und Raman Sundrum benannte Modell beschreibt das Universum in fünf Dimensionen und wurde ursprünglich vorgeschlagen, um ein Hierarchieproblem in der Teilchenphysik zu lösen.

„Das Randall-Sundrom-II-Modell basierte auf der Erkenntnis, dass diese fünfdimensionale Raumzeit auch die Physik bei niedrigeren Energien beschreiben könnte als denen, die wir normalerweise erforschen, dass sie aber der Entdeckung entgangen wäre, weil sie nur über die Schwerkraft mit unserer Materie koppelt.“ Tatsächlich ähnelt seine Physik dem Hinzufügen vieler stark wechselwirkender masseloser Felder zur bekannten Physik. Und aus diesem Grund kann es die erforderliche negative Energie erzeugen.“

Von außen betrachtet kamen Maldacena und Milekhin zu dem Schluss, dass diese Wurmlöcher mittelgroßen, geladenen Schwarzen Löchern ähneln würden, die ähnlich starke Gezeitenkräfte erzeugen würden, vor denen sich Raumschiffe in Acht nehmen müssten. Um dies zu erreichen, so behaupten sie, bräuchte ein potenzieller Reisender einen sehr großen Boost-Faktor, wenn er durch die Mitte des Wurmlochs geht.

Unter der Annahme, dass dies möglich ist, bleibt die Frage, ob diese Wurmlöcher als Abkürzung zwischen zwei Punkten in der Raumzeit fungieren könnten oder nicht. Wie bereits erwähnt, frühere Untersuchungen von Daniel Jafferis von der Harvard University (die auch die Arbeiten von Einstein und Nathan Rosen berücksichtigte) zeigten, dass die Durchquerung stabiler Wurmlöcher zwar möglich, aber tatsächlich länger dauern würde als im normalen Weltraum.

Laut der Arbeit von Maldacena und Milekhin würde das Durchqueren ihrer Wurmlöcher aus Sicht des Reisenden jedoch fast keine Zeit in Anspruch nehmen. Aus der Sicht eines Außenstehenden wäre die Reisezeit deutlich länger, was auch stimmig ist Generelle Relativität – wo Menschen, die sich mit nahezu Lichtgeschwindigkeit fortbewegen, eine Zeitdilatation erfahren (d. h. die Zeit verlangsamt sich). Wie Maldacena und Milekhin es ausdrückten:

„]Für Astronauten, die durch das Wurmloch fliegen, würde es nur 1 Sekunde ihrer Zeit dauern, eine Distanz von 10.000 Lichtjahren zurückzulegen (ungefähr 5000 Milliarden Meilen oder 1/10 der Größe der Milchstraße). Ein Beobachter, der nicht durch das Wurmloch geht und draußen bleibt, sieht, dass sie mehr als 10.000 Jahre brauchen. Und das alles ohne den Einsatz von Treibstoff, denn die Schwerkraft beschleunigt und bremst das Raumschiff.“

Künstlerische Illustration eines Raumschiffs, das durch ein Wurmloch zu einer fernen Galaxie fliegt. (NASA)

Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass die Durchquerung dieser Wurmlöcher ohne den Einsatz von Treibstoff erfolgen könnte, da die Schwerkraft des Wurmlochs selbst das Raumschiff beschleunigen und abbremsen würde. In einem Weltraumforschungsszenario müsste ein Pilot die Gezeitenkräfte des Wurmlochs steuern, um sein Raumschiff genau richtig zu positionieren, und dann die Natur den Rest erledigen lassen.

Eine Sekunde später würden sie auf der anderen Seite der Galaxie auftauchen!

Während dies für diejenigen, die glauben, dass Wurmlöcher eines Tages ein Mittel zur Raumfahrt sein könnten, ermutigend klingen mag, weist die Arbeit von Maldacena und Milekhin auch einige erhebliche Nachteile auf.

Zunächst betonen sie, dass passierbare Wurmlöcher mit negativer Masse konstruiert werden müssten, da es keinen plausiblen Mechanismus für die natürliche Entstehung gebe.

Obwohl dies (zumindest theoretisch) möglich ist, müssten die notwendigen Raumzeitkonfigurationen vorher vorhanden sein. Dennoch sind Masse und Größe so groß, dass die Aufgabe jede praktische Technologie, die wir vorhersehen können, übersteigen würde. Zweitens wären diese Wurmlöcher nur dann sicher, wenn der Weltraum kalt und flach wäre, was nach dem Randall-Sundrum-II-Modell nicht der Fall ist.

Darüber hinaus würde jedes Objekt, das in das Wurmloch eindringt, beschleunigt und selbst das Vorhandensein allgegenwärtiger kosmischer Hintergrundstrahlung wäre eine erhebliche Gefahr.

Maldacena und Milekhin betonen jedoch, dass ihre Studie mit dem Ziel durchgeführt wurde, zu zeigen, dass durchquerbare Wurmlöcher aufgrund des „subtilen Zusammenspiels zwischen allgemeiner Relativitätstheorie und Quantenphysik“ existieren können.

Kurz gesagt, es ist unwahrscheinlich, dass Wurmlöcher zu einer praktischen Möglichkeit werden, durch den Weltraum zu reisen – zumindest nicht in irgendeiner Weise, die vorhersehbar ist. Vielleicht würden sie nicht über eine Kardaschew-Zivilisation vom Typ II oder III hinausgehen, aber das ist nur Spekulation. Dennoch ist es auf jeden Fall ermutigend zu wissen, dass ein wichtiges Element der Science-Fiction nicht außerhalb des Bereichs des Möglichen liegt!

Dieser Artikel wurde ursprünglich veröffentlicht von Universum heute . Lies das originaler Artikel .