Tieteiskirjallisuudessa madonreikiä käytetään usein kuljettamaan pitkiä matkoja avaruudessa. Ovatko nämä maagiset sillat todellisuudessa mahdollisia?
Ihmiskunnan tulevaisuus avaruudessa (avaruudessa ei tarkoita tässä aurinkojärjestelmää eikä edes galaksia) näyttää kaiken innostuneen inhimilliseltä. Olemme pussit lihaa ja vettä, vettä on vielä enemmän, ja tähdet ovat hyvin, hyvin kaukana. Aseistettu optimistisimmalla mahdollisella avaruustekniikan tekniikalla, jonka saavuttaminen elämässä ei todennäköisesti ole onnistunut.
Todellisuus kertoo meille, että jopa lähimmät tähdet ovat käsittämättömästi kaukana, ja matka vie valtavasti energiaa ja aikaa. Todellisuus sanoo, että tarvitsemme aluksen, joka jotenkin voi selviytyä satoja tai tuhansia vuosia, jolloin syntyy sukupolvia ja sukupolvia astronauteja, elävät elämänsä ja kuolevat matkalla toiseen tähtiin.
Tieteiskirjallisuus puolestaan kiusaa meitä viettelevillä edistyneen liikkeen tekniikoilla. Käännä loimi-asema päälle ja katso tähdet lentävän, ja matka Alpha Centauriin on kuin risteily.
Matoreiän ottaminen on vielä helpompaa. Taikasilta, joka yhdistää kaksi pistettä tilassa ja ajassa toisiinsa. Määritä vain määränpää, odota tähtiportin vakautumista ja liikkumista. Siirtyä paikkaan, jossa on puoli galaksia kaukana sinusta.
Se olisi mukavaa. Jonkun on ehdottomasti keksittävä nämä madonreikiä, päällystämällä - ei, leikkaamalla - polkua meille uusi, rohkea tulevaisuus intergalaktisen matkan alueelle. Mistä nämä madonreiät ovat kotoisin ja miksi emme vieläkään käytä niitä?
Matoaukko, joka tunnetaan myös nimellä Einstein-Rosen-silta, on teoreettinen menetelmä lävistää tilaa ja aikaa siten, että kaksi avaruuspistettä voidaan yhdistää toisiinsa. Ja sitten siirtyä heti yhdestä toiseen.
Mainosvideo:
Klassinen esimerkki madonreiän esittelystä esitettiin Interstellar-elokuvassa: piirrät kaksi pistettä paperille, taitat sitten paperin ja lävistät molemmat pisteet kynällä. Ok, kaikki on paperilla selvää, mutta entä fysiikka?
Einstein osoitti, että painovoima ei ole voima, joka houkuttelee ainetta kuten magneettisuutta, vaan taivuttaa pikemminkin avaruusaikaa. Kuun mielestä se liikkuu suorassa linjassa avaruuden läpi, mutta tosiasiassa seuraa maapallon painovoiman luomaa kaarevaa polkua.
Albert Einstein ja fyysikko Nathan Rosen päättivät, että avaruusaika oli mahdollista sekoittaa niin läheisesti, että kahdella pisteellä olisi sama fyysinen sijainti. Jos onnistut sitten vakauttamaan koko asian, voit erottaa avaruusajan kaksi aluetta huolellisesti siten, että ne ovat samassa paikassa, mutta etäisyydellä toisistaan.
Sukella painovoimaan hyvin madonreiän toisella puolella ja löydä heti itsesi toiselle puolelle. Miljoonat tai miljardit valovuotta päässä. Ja vaikka madonreikiä on teoriassa täysin mahdollista luoda käytännössä siitä, mitä me tällä hetkellä tiedämme, se on melkein mahdotonta.
Ensimmäinen suuri ongelma on, että madonreikät ovat yleisen relatiivisuuden suhteen läpäisemättömiä. Ajattele sitä: näitä asioita ennustava fysiikka ei salli niiden käyttämistä kuljetusmenetelmänä. Tämä on vahva peruste heitä vastaan.
Toiseksi, vaikka matoreikiä on mahdollista luoda, ne ovat täysin epävakaita ja romahtavat heti muodostumisen jälkeen. Jos yrität kävellä yhteen suuntaan, pääset helposti mustaan reikään.
Kolmanneksi, vaikka ne olisivat kulkevia ja vakaita, minkä tahansa materiaalin yritys kulkea niiden läpi - jopa valon fotonit - voi johtaa romahtamiseen.
Toivo on kuitenkin kimalteleva, koska fyysikot eivät ole täysin selvittäneet kuinka yhdistää painovoima ja kvantimekaniikka.
Tämä tarkoittaa, että itse maailmankaikkeus voi piilottaa matoreikistä tosiasioita, joita emme vielä ymmärrä. On olemassa mahdollisuus, että ne syntyivät luonnollisesti osana suurta räjähdystä, kun koko maailmankaikkeuden avaruusaika oli takertunut yksilöllisyyteen.
Tähtitieteilijät ehdottivat madonreikien etsimistä avaruudesta tarkkailemalla, kuinka heidän painovoimansa vääristää niiden takana olevien tähtijen valoa. Mutta toistaiseksi mitään ei ole löytynyt.
On myös mahdollista, että madonreiät ilmestyvät luonnollisesti, kuten tunnetut virtuaalihiukkaset ovat olemassa. Vain ne ovat erittäin pieniä Planckin mittakaavassa. Tarvitset pienen avaruusaluksen.
Yksi madonrei'iden kiehtovimmista seurauksista on, että niitä voidaan käyttää aikamatkoihin.
Näin se toimii. Luo ensin madonreikä laboratorioon. Ota sitten madonreiän toinen pää, aseta se avaruusalukseen ja lentää lähellä valonopeutta, jotta aikalaajennusvaikutus toimii.
Ihmisille vain muutama vuosi kulkee avaruusaluksen mukana, kun taas satoja tai jopa tuhansia vuosia kulkee maapallolla. Jos pystyt pitämään madonreiän vakaana, avoimena ja kävelykelpoisena, olisi erittäin mielenkiintoista matkustaa sen läpi.
Jos kävelet yhteen suuntaan, et vain kattaa madonreikien välistä etäisyyttä, vaan matkustat myös välillä toiseen. Lisäksi sen tulisi toimia molempiin suuntiin edestakaisin. Jotkut fyysikot, kuten Leonard Susskind, ajattelevat, että tämä ei toimi, koska se rikkoo kahta fysiikan perusperiaatetta: paikallisen energian säilyttämistä ja energia-ajan epävarmuuden periaatetta.
Valitettavasti näyttää siltä, että madonreikien pitäisi pysyä tieteiskirjallisuudessa lähitulevaisuudessa ja ehkä ikuisesti. Vaikka matoreiän luominen tapahtuu, sen on oltava vakaa ja avoin, ja kuinka estää siinä olevan aineen romahtamisen. Jos kuitenkin saavutamme tämän saavutuksen, avaruusmatka ratkaistaan.