Az univerzumon át akarsz “tesszelni”? A bolygók és csillagok közötti azonnali utazás nem olyan egyszerű, mint amilyennek Madeleine L’Engle 1962-es “Egy ránc az időben” című könyvében tűnik, amelynek filmadaptációja ma (március 9-én) kerül az amerikai mozikba. A fizikusok szerint azonban a tessering lehetséges – feltéve, hogy követi az Albert Einstein által egy évszázaddal ezelőtt lefektetett fizikai szabályokat.
A “Ráncfelvarrás” cselekményében a gyerekek Meg, Charles Wallace és Calvin (a hatalmas lények Mrs. Whatsit, Mrs. Who és Mrs. Which segítségével) különböző bolygókra tesszelnek, hogy megkeressenek valakit, aki nagyon fontos a gyerekek számára. A könyv egyik híres illusztrációja és leírása úgy magyarázza a tesseringet, hogy egy hangyát ábrázol, amely egy szálon menetel; ez azt hivatott ábrázolni, hogy a hangya két pont között utazik, ahogyan azt általában teszi.
A könyv szerint azonban, ha a fonalat összehajtjuk, a hangyának sokkal kisebb távolságot kell megtennie, és a hangya utazásához szükséges idő is csökken. Ezt a gondolatot kiterjesztve arra, hogy az ember hogyan mozog a térben, a “tessering” az utazás egy formája – a tér és az idő gyűrése -, hogy nagyon rövid idő alatt eljussunk távoli helyekre.
A könyv egy “tesserakt”-nak nevezett ötödik dimenziós eszközt használ arra, hogy az embereket egyik helyről a másikra repítse. De – és itt kezd zavarossá válni a dolog – a tesseraktusnak a való életben egészen más jelentése van. “Ez egy négydimenziós mező – ennyi. Olyan, mint egy kocka négy dimenzióban” – mondta a Space.com-nak adott interjúban Eric W. Davis, az EarthTech International kutatóalapítvány, az austini Institute for Advanced Studies tudományos vezetője.
Davis elismerte, hogy egy háromdimenziós kockát négy dimenzióban elképzelni nehéz. (Ez még rosszabb: a húrláncelmélet szerint az univerzumunknak 10 vagy még több dimenziója lehet, de ez egy másik történet.) De az időben és térben való gyors utazást is hasonlóan nehéz elképzelni a fizikusoknak. A csillagközi űrhajók a “Star Wars”-tól a “Star Trek”-en át az “Interstellar”-ig terjedő tudományos-fantasztikus filmek gyakori cselekményes eszközei. Ez azonban sci-fi.
A fizikusok számára még mindig rejtély, hogyan lehetne ilyen gyorsan utazni a való életben, de L’Engle könyve hatással volt néhány kutatóra. Patrick Johnson, a Georgetown Egyetem segédfizikus professzora először tizenéves korában olvasta a könyvet – mint kiderült, egy dedikált példányt, amelyet a szerző eredetileg az apjának ajándékozott. “Ami megragadt bennem, az a tesseraktus volt. Ez volt valami, amin egész életemben gondolkodtam, azóta is. Nem voltam képes tesszertálni, de ez a gondolat mindig is jelen volt a fejemben” – mondta a Space.com-nak.
Tesszertek és féreglyukak
A mai fizikusok egy része valóban kapcsolatot lát a fiktív “tesszertálás” és az univerzumon való gyors utazásról szóló valós elméletek között. “‘Egy ránc az időben’ volt az egyik kedvenc könyvem gyerekkoromban” – mondta Stephen Hsu fizikus, a Michigani Állami Egyetem kutatási és posztgraduális tanulmányokért felelős alelnöke a Space.com-nak küldött e-mailben. Azt mondta, hogy a L’Engle által adott leírás alapján a tessering “hasonlónak tűnik egy féreglyukon való áthaladáshoz.”
A féreglyuk egy elméleti kapcsolat két pont között. Állítólag módot ad arra, hogy megkerüljük az utazás sebességének szokásos korlátait. A híres E=mc2 egyenlet, amelyet először Albert Einstein javasolt a relativitáselmélet keretében, az energia és a tömeg kapcsolatával foglalkozik, és szigorú kikötésekkel jár. Például semmi sem utazhat gyorsabban a fénynél, mert a tárgy tömege végtelenné válna.
A féreglyukak a fekete lyukak segítségével működhetnek. A fekete lyukak masszív csillagok összeomlása által okozott szingularitások. Ezek eltorzítják maguk körül a teret és az időt, furcsa időtágulási hatásokat okozva bárkinek, aki túl közel kerül hozzájuk. Megfelelő körülmények között talán a fekete lyukakat időutazó eszközzé alakíthatnánk. Ehhez azonban rengeteg munkára lenne szükség: A fizika szerint a féreglyuk nyitva tartásához rendkívül sok energiára lenne szükség, ami egyszerre mérnöki és fizikai probléma.
“Ez nem olyasmi, amit Elon Musk egy hét alatt fog kiadni. Nagy előrelépéseket tett az űrutazásban, de ha ez még az ő életében megtörténik, akkor őszintén meg fogok lepődni” – mondta Johnson, aki a “The Physics of Star Wars: The Science Behind a Galaxy Far, Far Away” (Adams Media, 2017) című könyv szerzője.
Johnson rámutatott, hogy a féreglyukakkal kapcsolatos ismereteink változhatnak, amint még egzotikusabb objektumokat fedeznek fel az univerzumban. Elmondta, hogy minden bizonnyal holnap a LIGO – a hatalmas gravitációs hullámok detektora, amely hatalmas események, például fekete lyukak összeolvadásának jeleit fogadja – talán jobb forrást talál a gyors utazáshoz.
“Olyan lenne, mint egy fekete lyuk, csak sokkal jobban irányítható, és ez lenne a legjobb módja a féreglyukak létrehozásának” – mondta Johnson. “Lehetnek olyan dolgok, amikről még nem tudunk, amelyek a legjobb módja lehetnének a gyors utazásnak”.
A világegyetemen át
Nem világos, hogy a fekete lyukak lennének-e a legjobb alapanyag egy féreglyukhoz. Az egyik probléma az, hogy a féreglyukaknak negatív tömegű szálakra van szükségük, és ez “nem létezik a mi univerzumunkban” – mondta Paul Sutter, az Ohiói Állami Egyetem asztrofizikusa a Space.com-nak. Még ha más eszközt is használnánk – például egy végtelen hosszú, nagyon gyorsan forgó hengert, ami elméletileg jó féreglyukjelölt – “azt elég nehéz megtalálni a mi univerzumunkban” – tette hozzá.
“Vagy nem létezik ilyen eszköz, vagy nem értjük, hogyan kell használni, vagy még nem találtuk meg a megfelelő eszközt” – mondta Sutter a féreglyukak utazásra való felhasználásáról. Még ha meg is tudnánk építeni és nyitva tudnánk tartani egy féregjáratot, újabb paradoxonok bukkannának fel – tette hozzá. Elméletileg fel lehetne gyorsítani a féreglyuk egyik végét a fénysebességre, miközben a másik végét mozdulatlanul tartanánk – mondta Sutter -, és így az általános relativitáselmélet szabályai miatt a féreglyukon keresztül a múltba kerülhetnénk. Más szóval a féreglyuk egyfajta időutazást biztosítana.
Az időutazás azonban további problémákat vet fel, például a híres “nagyapa-paradoxont”, amely azt a kérdést teszi fel, hogy mi történne azzal a személlyel, aki egy időutazás során megölte a nagyapját. Vajon az időutazó meghalna, mert sosem született volna meg, vagy valami alternatív forgatókönyv történne?
“Ez egy egész gigantikus ok-okozati konzervdoboznyi férget nyit meg” – mondta Sutter. “Akkor befolyásolhatod az eseményeket, miután megtörténtek, ami a mi univerzumunkban nem tűnik megengedettnek.”
Az általános relativitáselmélet matematikája is korlátozott, amikor az időutazásról van szó, különösen, ha valaki kiválaszt egy helyet, ahová utazik. Sutter szerint akkor a legegyszerűbb időgépet építeni, ha az időutazás közben ugyanazon a helyen maradunk. Ha egy másik helyszínre akarod megnyitni, “nagyon trükkössé válik, és a matematika nem egyértelmű” – tette hozzá.”
Míg L’Engle tesseringjét nehéz megmagyarázni a fizika szempontjából, Johnson – aki évtizedekkel ezelőtt olvasott egy dedikált példányt – azt mondta, hogy még mindig csodálatra méltónak találja a magyarázatait. “Most, hogy fizikusként visszatekintek, a könyve az 1960-as évek elején jelent meg. Akkoriban még csak Einstein relativitáselméletét fejtettük ki” – mondta Johnson. De L’Engle ennek ellenére megpróbálta beépíteni a regényébe: “Még az összes tudós sem értett egyet abban, hogy ez egy igaz, pontos elmélet. Szóval, hogy előállt ezzel a könyvvel, az elképesztő volt.”
Kövessen minket @Spacedotcom, Facebook és Google+. Eredeti cikk a Space.com-on.
Újabb hírek