Vill du ”tesser” genom universum? Det är inte så lätt att resa mellan planeter och stjärnor i ett ögonblick som det ser ut i Madeleine L’Engles bok ”A Wrinkle in Time” från 1962, vars filmatisering har premiär på de amerikanska biograferna i dag (9 mars). Fysiker säger dock att tessering kan vara möjligt – så länge det följer de fysikaliska regler som först fastställdes av Albert Einstein för hundra år sedan.
I handlingen i ”Wrinkle” tesser barnen Meg, Charles Wallace och Calvin (med hjälp av de mäktiga varelserna mrs Whatsit, mrs Who och mrs Which) till olika planeter för att leta efter någon som är mycket viktig för barnen. En berömd illustration och beskrivning från boken förklarar tessering genom att visa en myra som marscherar längs en tråd; det är tänkt att föreställa en myra som reser mellan två punkter som den normalt gör.
Men om tråden viks måste myran enligt boken färdas en mycket mindre sträcka, och den tid det tar för myran att färdas förkortas. Om man extrapolerar den idén till hur människor rör sig i rymden är ”tessering” en form av resande – att rynka rum och tid – för att ta sig till avlägsna platser på mycket kort tid.
I boken används en femte-dimensionell anordning som kallas ”tesserakt” för att föra människor från plats till plats. Men – och det är här det blir förvirrande – en tesserakt har i verkligheten en helt annan innebörd. ”Det är ett fyrdimensionellt fält – det är allt. Det är vad en kub ser ut i fyra dimensioner”, säger Eric W. Davis, vetenskaplig chef för forskningsstiftelsen EarthTech Internationals Institute for Advanced Studies i Austin, i en intervju med Space.com.
Davis erkände att det är svårt att föreställa sig en tredimensionell kub i fyra dimensioner. (Det blir värre: Strängteorin antyder att vårt universum kan ha 10 eller fler dimensioner, men det är en annan historia). Men snabba resor över tid och rum är på samma sätt svåra för fysikerna att föreställa sig. Interstellära farkoster är en vanlig handling i science fiction-serier från ”Star Wars” till ”Star Trek” och ”Interstellar”. Det är dock science fiction.
Hur man skulle kunna resa så snabbt i verkligheten är fortfarande en gåta för fysikerna, men L’Engles bok har påverkat vissa forskare. Patrick Johnson, biträdande professor i fysik vid Georgetown University, läste boken för första gången – ett signerat exemplar från författaren som ursprungligen gavs till hans far, visade det sig – när han var tonåring. ”Det som fastnade hos mig var tesserakt. Det var något som jag tänkte på under hela mitt liv, ända sedan dess. Jag har inte kunnat skapa en tesserakt, men det har varit en tanke som funnits i mitt huvud”, säger han till Space.com.
Tesserakt och maskhål
En del av dagens fysiker ser en koppling mellan den fiktiva ”tesserakt” och verkliga teorier om snabba resor genom universum. ”’A Wrinkle in Time’ var en av mina favoritböcker när jag var liten”, säger Stephen Hsu, fysiker och vice ordförande för forskning och forskarutbildning vid Michigan State University, till Space.com i ett mejl. Han sa att utifrån den beskrivning som L’Engle gav verkar tessering ”likna en passage genom ett maskhål.”
Ett maskhål är en teoretisk länk mellan två punkter. Det är tänkt att ge ett sätt att komma runt de normala begränsningarna för reshastigheten. Den berömda ekvationen E=mc2, som först föreslogs av Albert Einstein inom ramen för relativitetsteorin, handlar om förhållandet mellan energi och massa och kommer med strikta bestämmelser. Till exempel kan ingenting resa snabbare än ljuset, eftersom objektets massa skulle bli oändlig.
Vormhål kan använda svarta hål för att fungera. Svarta hål är singulariteter som orsakas av kollapsen av massiva stjärnor. De förvränger rum och tid runt omkring dem och orsakar konstiga tidsdilatationseffekter för alla som kommer för nära. Under rätt omständigheter kanske vi skulle kunna förvandla de svarta hålen till tidsreseapparater. Det skulle dock kräva mycket arbete: Fysiken säger att det skulle krävas en suverän mängd energi för att hålla ett maskhål öppet, vilket är både ett tekniskt och ett fysikaliskt problem.
”Det är inte något som Elon Musk kommer att släppa på en vecka. Han har gjort stora framsteg inom rymdfarten, men om det händer under hans livstid kommer jag att bli genuint förvånad”, sade Johnson, som skrivit ”The Physics of Star Wars: The Science Behind a Galaxy Far, Far Away” (Adams Media, 2017).
Johnson påpekade att vår förståelse av maskhål kan förändras när ännu mer exotiska objekt upptäcks i universum. Han sa att LIGO – den massiva gravitationsvågsdetektorn, som tar emot signaler från enorma händelser som t.ex. svarta hål som smälter samman – kanske i morgon kan hitta en bättre källa för snabba resor.
”Det skulle vara som ett svart hål, men mycket mer kontrollerbart, och det skulle vara det bästa sättet att skapa maskhål”, sa Johnson. ”Det kan finnas saker som vi ännu inte känner till som kan vara det bästa sättet att göra” snabba resor.
Tvärs över universum
Det är oklart om svarta hål skulle vara det bästa råmaterialet för ett maskhål. Ett problem är att maskhålen måste vara trådade med negativ massa, och detta finns ”inte i vårt universum”, säger Paul Sutter, astrofysiker vid Ohio State University, till Space.com. Även om vi skulle använda en annan anordning – till exempel en oändligt lång cylinder som roterar mycket snabbt, vilket teoretiskt sett är en bra maskhålskandidat – ”är det ganska svårt att hitta i vårt universum”, tillade han.
”Antingen finns det ingen sådan anordning, eller så förstår vi inte hur vi ska använda den, eller så har vi inte hittat rätt anordning ännu”, sade Sutter om att använda maskhål för att resa. Även om vi skulle kunna bygga och hålla ett maskhål öppet, uppstår nya paradoxer, tillade han. I teorin skulle man kunna accelerera den ena änden av maskhålet till ljusets hastighet och samtidigt hålla den andra änden stilla, sade Sutter. Om man gör det skulle man kunna gå genom maskhålet och hamna i det förflutna på grund av den allmänna relativitetsteorins regler. Med andra ord skulle maskhålet ge en form av tidsresa.
Men tidsresor medför fler problem, till exempel den berömda ”farfarsparadoxen”, där man frågar sig vad som skulle hända med den person som dödade sin farfar under en tidsresa. Skulle tidsresenären dö, eftersom han eller hon aldrig hade blivit född, eller skulle något alternativt scenario inträffa?
”Det öppnar en hel gigantisk kausalitetsburk av maskar”, säger Sutter. ”Då kan man påverka händelser efter att de har inträffat, vilket inte verkar vara tillåtet i vårt universum.”
Matematiken i den allmänna relativitetsteorin är också begränsad när det gäller tidsresor, särskilt för någon som väljer en plats att resa till. Sutter sade att det är lättast att konstruera en tidsmaskin om man förblir på samma plats medan man reser i tiden. Att öppna den till en annan plats ”blir väldigt knepigt, och matematiken är inte tydlig”, tillade han.
Men även om L’Engles tessering är svår att förklara i fysikaliska termer, sade Johnson – som läste ett signerat exemplar för flera decennier sedan – att han fortfarande tycker att hennes förklaringar är ett underverk. ”Nu när jag är fysiker och tittar tillbaka, publicerades hennes bok i början av 1960-talet. Vid den tidpunkten höll vi fortfarande på att förstå Einsteins relativitetsteori”, säger Johnson. Men L’Engle försökte ändå införliva den i sin fiktion: ”Inte ens alla vetenskapsmän var överens om att det var en sann och exakt teori. Så att hon kom med den här boken var fantastiskt.”
Följ oss på @Spacedotcom, Facebook och Google+. Originalartikel på Space.com.
Renoverade nyheter