Eriline relatiivsus. See on olnud kosmoseuuringute, futuristide ja ulmeautorite autor alates sellest, kui Albert Einstein selle esimest korda 1905. aastal välja pakkus. Neile meist, kes unistavad inimestest saada ühel päeval tähtedevaheliseks liigiks, on see teaduslik fakt nagu märg tekk. Õnneks on välja pakutud mõned teoreetilised kontseptsioonid, mis osutavad sellele, et kiirem kui valgus (FTL) reisimine võiks kunagi olla võimalik.
Populaarne näide on ussiaugu idee: spekulatiivne struktuur, mis seob kosmoseaega kahte kaugemat punkti, mis võimaldaks tähtedevahelist kosmosetransporti. Hiljuti viis Ivy League'i teadlaste meeskond läbi uuringu, mis näitas, kuidas „läbitavad ussiaugud” võivad reaalsuseks saada. Halb uudis on see, et nende tulemused näitavad, et need ussiaugud pole just otseteed ja võiksid olla pika teekonna kosmiline ekvivalent!
Algselt pakuti ussiavade teooriat võimaliku lahendusena Einsteini üldise relatiivsusteooria (GR) väljavõrranditele. Vahetult pärast seda, kui Einstein avaldas teooria 1915. aastal, leidsid Saksa füüsikud Karl Schwarzschild võimaliku lahenduse, mis ei ennustanud mitte ainult mustade aukude, vaid neid ühendavate koridoride olemasolu.
Kahjuks leidis Schwarzschild, et iga kahte musta auku ühendav ussiauk kukub liiga kiiresti kokku, et midagi ühest otsast teise ületuks. Ainus viis, kuidas nad saaksid liikuda, oleks see, kui neid stabiliseeriks negatiivse energiatihedusega eksootiline aine. Daniel Jafferis, Thomas D. Cabot, Harvardi ülikooli füüsika dotsent, oli teistsugune.
Kui ta kirjeldas oma analüüsi Colorados Denveris asuvas Ameerika füüsilise seltsi 2019. aasta aprilli kohtumisel:
„Läbikäidavate ussiavade konfiguratsioonide väljavaade on juba pikka aega olnud paeluv. Kirjeldan esimesi näiteid, mis on kooskõlas UV-kiirgusega komplekteeritava gravitatsiooniteooriaga ega hõlma eksootilisi aineid. Konfiguratsioon hõlmab otsest ühendust ussiauku kahe otsa vahel. Arutlen ka selle mõjust kvantteabele gravitatsioonis, musta augu teabe paradoksile ja selle seosele kvantteleportatsiooniga. "
Selle uurimistöö jaoks uuris Jafferis Einsteini ja Nathan Roseni 1935. aastal tehtud tööd. Vaadates Schwarszchildi ja teiste GR-i lahendusi otsivate teadlaste tööd edasi, tegid nad ettepaneku "sildade" olemasolu kohta kahe kaugema punkti vahel ruumi aeg (tuntud kui “Einsteini – Roseni sillad” või “ussiaugud”), mis teoreetiliselt võimaldaks mateeria ja esemete vahel nende vahel liikuda.
2013. aastaks kasutasid seda teooriat teoreetilised füüsikud Leonard Susskind ja Juan Maldacena võimaliku lahendusena GR-i ja „kvant-takerdumise” jaoks. ER = EPR-oletusena tuntud teooria viitab sellele, et ussiaugud põhjustavad elementaarsete osakeste oleku partneri omaga seotut, isegi kui neid eraldavad miljardid valgusaastad.
Just siit alates arendas Jafferis oma teooria, postuleerides, et ussiaugud võiksid kergete osakeste (aka footonite) kaudu tegelikult läbi pääseda. Selle testimiseks viis Jafferis läbi abi Ping Gao ja Aron Walliga (vastavalt Harvardi kraadiõppur ja Stanfordi ülikooli teadlane) analüüsi.
Nad leidsid, et kuigi ussiaugust on teoreetiliselt võimalik kuusevalgus, pole need täpselt kosmiline otsetee, milleks me kõik lootsime. Nagu Jafferis selgitas AIP pressiteates: "Nende ussiaukude läbimiseks kulub kauem kui otse läbimiseks, seega pole need kosmoses reisimiseks eriti kasulikud."
Põhimõtteliselt näitasid nende analüüsi tulemused, et otsene ühendus mustade aukude vahel on lühem kui ussiava ühendusel. Ehkki see kõlab kahtlemata halbade uudistena inimestele, kes on ühel päeval põnevil tähtedevahelise (ja galaktikavahelise) reisimise võimalusest, on hea uudis see, et see teooria pakub kvantmehaanika valdkonnast mõnevõrra uue ülevaate.
"Selle töö tegelik tähtsus on seotud musta augu infoprobleemiga ning gravitatsiooni ja kvantmehaanika vaheliste seostega," ütles Jafferis. Tema viidatud “probleemi” tuntakse kui musta augu teabeparadoksi - asja, millega astrofüüsikud on vaeva näinud alates 1975. aastast, kui Stephen Hawking avastas, et mustade aukude temperatuur on aeglane ja kiirgus lekib aeglaselt (aka. Hawkingi kiirgus).
See paradoks on seotud sellega, kuidas mustad augud on võimelised säilitama igasugust teavet, mis neisse levib. Isegi kui mõni nende pinnale akruneeruv aine surutaks singulaarsuse punktini, säiliks aine kvantseisund kokkusurumise ajal tänu aja laienemisele (see aja jooksul külmub).
Kuid kui mustad augud kaotavad kiirguse vormis massi ja lõpuks aurustuvad, kaob see teave lõpuks. Töötades välja teooria, mille kaudu valgus pääseb läbi musta augu, võiks see uurimus olla vahend selle paradoksi lahendamiseks. Massi energia kadu põhjustavate mustade aukude tekitatud kiirguse asemel võib juhtuda, et Hawkingi kiirgus tuleb tegelikult teisest ruumi aja piirkonnast.
See võib aidata ka teadlasi, kes üritavad välja töötada teooriat, mis ühendaks gravitatsiooni kvantmehaanikaga (aka. Kvantgravitatsioon või “kõige teooria”). Selle põhjuseks on asjaolu, et Jafferis kasutas kvantvälja teooria tööriistu läbitavate mustade aukude olemasolu postuleerimiseks, kaotades sellega vajaduse eksootiliste osakeste ja negatiivse massi järele (mis näivad olevat kvantgravitatsiooniga vastuolus). Nagu Jafferis selgitas:
„See annab põhjusliku sondi piirkondadele, mis muidu oleksid olnud silmapiiri taga, akna vaatleja kogemustele kosmoseaja jooksul, millele pääseb väljastpoolt. Arvan, et see õpetab meile sügavaid asju mõõturi / gravitatsiooni vastavuse, kvantgravitatsiooni ja isegi ehk uue meetodi kohta kvantmehaanika sõnastamiseks. "
Nagu alati, võib läbimurdeks teoreetilises füüsikas olla kahe teraga mõõk, mis antakse ühe käega ja võetakse teisega ära. Ehkki see uuring võis unistada FTL-i reisimisest rohkem külma vett, võiks see väga aidata meil vabastada mõned Universumi sügavamad saladused. Kes teab? Võib-olla võimaldab mõni neist teadmistest leida tee ümber selle komistuskivi, mida tuntakse kui erilist relatiivsust!
