Crvotočine: Svemirski tuneli kroz prostor-vrijeme

Ideja o crvotočinama, hipotetičkim tunelima kroz samo tkivo prostor-vremena, ima korijene u jednoj od najčvršćih naučnih teorija današnjice – Einsteinovoj općoj teoriji relativnosti.

I upravo tu, na raskršću gdje se spajaju nauka i smjele teorije, započinje naša priča o ovoj kosmičkoj misteriji.

Einstein-Rosenov most

Da bismo shvatili kako fukcionišu crvotočine, moramo se vratiti u 1935. godinu.

Dok su se bavili složenim jednačinama Opće teorije relativnosti, Albert Einstein i njegov kolega Nathan Rosen, otkrili su nešto zapanjujuće.

Njihova matematika predviđala je mogućnost “mostova”, koji bi mogli povezati dvije veoma udaljene tačke u svemiru.

Da biste ovo bolje razumjeli, zamislite svemir ne kao prostor već kao ogroman list papira.

Ako biste htjeli preći udaljenost od jedne tačke do druge, morali biste putovati preko cijele površine.

Ali, šta ako biste mogli saviti taj papir tako da se te dvije tačke dodiruju? Tada biste jednostavno mogli probosti papir i stvoriti tunel – prečicu.

Upravo to je suština onoga što je kasnije postalo poznato kao Einstein-Rosenov most.

Prema teoriji, gravitacija masivnih objekata, kao što su crne rupe, toliko izobličuje i savija prostor-vrijeme da bi, hipotetički, mogla nastati “usta” crvotočine.

Crvotočina bi imala dva kraja, svaki u različitom dijelu svemira, ili čak, kako neki fizičari smjelo teoretiziraju, u potpuno različitim univerzumima.

Prolazak kroz takav tunel ne bi bio putovanje kroz svemir, već putovanje ispod njega, zaobilazeći kosmička ograničenja brzine svjetlosti.

Zvuči jednostavno, zar ne? Ali, kao i svaka teorija, i ova ima svoje nedostatke.

Problem Stabilnosti i egzotična materija

Prvobitni Einstein-Rosenovi mostovi imali su jednu fatalnu manu: bili su nestabilni. Čim bi se formirali, momentalno bi se urušili.

Svaki pokušaj da se nešto pošalje kroz njih, pa čak i jedan foton svjetlosti, uzrokovao bi njihovo trenutno zatvaranje. Bili su poput savršenih vrata koja se zalupe čim pokušate proviriti.

Tu na scenu stupa moderna fizika, sa rješenjima koja zvuče kao da su preuzeta direktno iz nekog naprednog tehnološkog priručnika budućnosti.

Fizičari poput Kipa Thornea (koji je bio i naučni konsultant na filmu “Interstellar“) teoretizirali su da bi se crvotočina mogla održati otvorenom. Ali, za to je potreban jedan vrlo neobičan “sastojak” – egzotična materija.

Egzotična materija je hipotetička supstanca sa svojstvima kakva ne nalazimo u našem svakodnevnom svijetu.

Njena ključna karakteristika je negativna gustoća energije.

Dok obična materija (poput stolice na kojoj sjedite ili planete ispod vaših nogu) svojom gravitacijom privlači i savija prostor-vrijeme “prema unutra”, egzotična materija bi djelovala suprotno.

Ona bi ga gurala “prema van”, djelujući kao antigravitaciona sila. Upravo ta sila bi, teoretski, mogla poduprijeti zidove crvotočine i spriječiti njeno urušavanje, čineći je prohodnom.

Problem? Do danas, niko nikada nije vidio niti izolovao egzotičnu materiju u mjerljivoj količini.

Iako neki fenomeni u kvantnoj mehanici, poput Casimirovog efekta, nagovještavaju postojanje negativne energije u mikroskopskim razmjerama, stvaranje dovoljne količine za stabilizaciju kosmičkog tunela ostaje u domeni daleke, daleke budućnosti.

Vremenske petlje i “paradoks djeda”

Ako bi nekako i uspjeli preskočiti prepreku egzotične materije, susreli bi se sa još jednom vrtoglavijom mogućnošću: putovanjem kroz vrijeme.

Opća teorija relativnosti nam govori da vrijeme nije apsolutno. Ono teče različitom brzinom u zavisnosti od gravitacije i brzine.

A sada zamislimo da imamo prohodnu crvotočinu. Jedna usta crvotočine (nazovimo ih Usta A) ostavimo da miruju blizu Zemlje.

Druga usta (Usta B) stavimo na svemirski brod i pošaljemo na putovanje brzinom bliskom brzini svjetlosti.

Zbog fenomena poznatog kao dilatacija vremena, za posadu broda će proći, recimo, jedna godina. Ali na Zemlji će za to vrijeme proći deset godina.

Kada se brod vrati i postavi Usta B pored Usta A, dogodit će se nešto nevjerovatno. Ulaskom u Usta B i izlaskom na Usta A, putnik bi se mogao vratiti deset godina u prošlost!

Ova mogućnost otvara vrata čitavom nizu logičkih zavrzlama, poput čuvenog “paradoksa djeda“.

Šta ako se vratite u prošlost i spriječite svog djeda da upozna vašu baku? Hoćete li nestati?

Neki fizičari, poput Stephena Hawkinga, predložili su “hronološku hipotezu zaštite” (Chronology Protection Conjecture), koja kaže da zakoni fizike na neki fundamentalan način sprječavaju stvaranje ovakvih vremenskih petlji.

Možda bi pokušaj stvaranja vremenske mašine od crvotočine neizbježno doveo do njenog uništenja. Univerzum, čini se, ipak ima svoje mehanizme zaštite od paradoksa.

Šta ako svemirske crvotočine već postoje?

Iako je stvaranje vještačke crvotočine izvan naših trenutnih mogućnosti, postavlja se pitanje: da li prirodne crvotočine već postoje negdje u svemiru? I ako postoje, kako bismo ih mogli otkriti?

One same po sebi ne emituju svjetlost, ali njihovo gravitaciono prisustvo bi ostavilo trag. Jedna od ideja je potraga za specifičnim efektima “gravitacionog sočiva“.

Masivni objekti iskrivljuju svjetlost zvijezda koje se nalaze iza njih.

Crna rupa, na primjer, stvara jedan karakterističan uzorak. Crvotočina bi, prema nekim modelima, stvorila drugačiji, možda dvostruki ili neobično pojačan svjetlosni potpis.

Druga, još smjelija teorija, povezuje crvotočine sa kvantnom mehanikom kroz ER=EPR hipotezu.

Ova zagonetna jednačina sugeriše da bi dvije kvantno isprepletene čestice – čestice koje su misteriozno povezane bez obzira na udaljenost – mogle zapravo biti povezane minijaturnom, kvantnom crvotočinom.

Ako je to tačno, onda crvotočine nisu samo gigantski kosmički fenomeni, već su utkane u samu strukturu stvarnosti na najdubljem nivou.

Od Einstenovih jednačina na papiru do potrage za egzotičnom materijom i vremenskim paradoksima, priča o crvotočinama je putovanje koje pomjera granice naše mašte i razumijevanja.

One su ultimativna kosmička misterija – obećanje prečice do zvijezda, ali i podsjetnik na to koliko još moramo naučiti o univerzumu u kojem živimo.

Sljedeći put kada pogledate u zvjezdano nebo, sjetite se da između tih svjetlucavih tačaka možda ne zjapi samo praznina, već se kriju savijeni hodnici prostora i vremena, koji čekaju da budu otkriveni.

Pitanje nije samo kako one funkcionišu, već gdje nas mogu odvesti?