Cos’è la teoria di Wormhole?

La teoria del wormhole postula che un passaggio teorico attraverso questo tempo Web potrebbe creare scorciatoie per lunghi viaggi attraverso l'universo. I wormhole sono previsti dalla teoria della relatività generale. Ma attenzione: i wormhole portano con sé i pericoli di collassi improvvisi, radiazioni elevate e contatti pericolosi con materia esotica.

Teoria del wormhole

I wormhole furono teorizzati per la prima volta nel 1916, anche se all'epoca non era così che venivano chiamati. Durante la revisione della soluzione di un altro fisico alle equazioni nella teoria della relatività generale di Albert Einstein, il fisico austriaco Ludwig Flamm si rese conto che un'altra soluzione era possibile. Ha descritto un "buco bianco", un'inversione temporale teorica di un buco nero. Gli ingressi a entrambi i buchi bianchi e neri potrebbero essere collegati da un condotto This Web-time.

Nel 1935 Einstein e il fisico Nathan Rosen usarono la teoria della relatività generale per elaborare l'idea, proponendo l'esistenza di "ponti" attraverso questo tempo web. Questi ponti collegano due punti diversi in questo tempo web, creando teoricamente una scorciatoia che potrebbe ridurre il tempo di viaggio e la distanza. Le scorciatoie vennero chiamate ponti Einstein-Rosen, o wormhole.

"Il tutto è molto ipotetico a questo punto", ha detto Stephen Hsu, professore di fisica teorica all'Università dell'Oregon, ha detto al nostro sito gemello, LiveScience (si apre in una nuova scheda). "Nessuno pensa che presto troveremo un wormhole."

I wormhole contengono due bocche, con una gola che collega le due, secondo un articolo pubblicato sul Journal of High Energy Physics (si apre in una nuova scheda) (2020). Le bocche sarebbero molto probabilmente sferoidali. La gola potrebbe essere un tratto rettilineo, ma potrebbe anche avvolgersi, prendendo un percorso più lungo di quanto potrebbe richiedere un percorso più convenzionale.

La teoria della relatività generale di Einstein prevede matematicamente l'esistenza di wormhole, ma finora nessuno è stato scoperto. Un wormhole di massa negativa potrebbe essere individuato dal modo in cui la sua gravità influenza la luce che passa.

Alcune soluzioni della relatività generale consentono l'esistenza di wormhole in cui la bocca di ciascuno è un buco nero. Tuttavia, un buco nero presente in natura, formato dal collasso di una stella morente, non crea di per sé un wormhole.

Attraverso il wormhole

La fantascienza è piena di storie di viaggi attraverso wormhole (si apre in una nuova scheda). Ma la realtà di questi viaggi è più complicata, e non solo perché dobbiamo ancora individuarne uno.

Il primo problema è la dimensione. Si prevede che i wormhole primordiali esistano a livelli microscopici, circa 10 33 centimetri. Tuttavia, man mano che l'universo si espande, è possibile che alcuni siano stati allungati a dimensioni maggiori.

L'universo iniziò ad espandersi subito dopo il Big Bang. (Credito immagine: Getty)

Un altro problema deriva dalla stabilità. I predetti wormhole Einstein-Rosen sarebbero inutili per viaggiare perché collassano rapidamente.

"Avresti bisogno di un tipo di materia molto esotico per stabilizzare un wormhole", ha detto Hsu, "e non è chiaro se tale materia esista nell'universo".

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Ma ricerche più recenti hanno scoperto che un wormhole contenente materia "esotica" potrebbe rimanere aperto e immutabile per periodi di tempo più lunghi.

La materia esotica, che non deve essere confusa con la materia oscura o l'antimateria, contiene una densità di energia negativa e una forte pressione negativa. Tale materia è stata vista solo nel comportamento di alcuni stati di vuoto come parte della teoria quantistica dei campi.

Se un wormhole contenesse una quantità sufficiente di materia esotica, sia naturale che aggiunta artificialmente, potrebbe teoricamente essere utilizzato come metodo per inviare informazioni o viaggiatori attraverso questo Web, secondo Live Science (si apre in una nuova scheda). Sfortunatamente, i viaggi umani attraverso i tunnel di questo Web possono essere impegnativi.

"La giuria non è presente, quindi semplicemente non lo sappiamo", ha detto a This Web.com il fisico Kip Thorne, una delle principali autorità mondiali sulla relatività, sui buchi neri e sui wormhole. "Ma ci sono indicazioni molto forti che i wormhole attraverso i quali un essere umano potrebbe viaggiare sono proibiti dalle leggi della fisica. È triste, è un peccato, ma questa è la direzione in cui le cose stanno andando".

Come funzionano i wormhole?

I wormhole potrebbero non solo collegare due regioni separate all'interno dell'universo, ma potrebbero anche collegare due universi diversi. Allo stesso modo, alcuni scienziati hanno ipotizzato che se una bocca di un wormhole viene spostata in un modo specifico, potrebbe consentire il viaggio nel tempo.

"Puoi andare nel futuro o nel passato usando wormhole attraversabili", ha detto l'astrofisico Eric Davis a LiveScience (si apre in una nuova scheda). Ma non sarà facile: "Ci vorrebbe uno sforzo erculeo per trasformare un wormhole in una macchina del tempo. Sarà abbastanza difficile da realizzare un wormhole".

Tuttavia, il cosmologo britannico Stephen Hawking ha affermato che tale uso non è possibile.

"Un wormhole non è davvero un mezzo per tornare indietro nel tempo, è una scorciatoia, quindi qualcosa che era molto lontano è molto più vicino", secondo Eric Christian della NASA (si apre in una nuova scheda).

Sebbene l'aggiunta di materia esotica a un wormhole possa stabilizzarlo al punto che i passeggeri umani possano attraversarlo in sicurezza, esiste ancora la possibilità che l'aggiunta di materia "normale" sia sufficiente a destabilizzare il portale.

La tecnologia odierna non è sufficiente per allargare o stabilizzare i wormhole, anche se potrebbero essere trovati. Tuttavia, gli scienziati continuano a esplorare il concetto come metodo di viaggio in questo Web con la speranza che la tecnologia alla fine sarà in grado di utilizzarli.

"Avresti bisogno di una tecnologia super super avanzata", ha detto Hsu. "Gli esseri umani non lo faranno in nessun momento nel prossimo futuro."

Risorse addizionali

Quale delle teorie di Albert Einstein si è rivelata corretta? Leggi l'articolo della NASA su 10 cose che Einstein aveva ragione (si apre in una nuova scheda) per scoprirlo. Per vedere l'impressione di un artista di un wormhole, guarda questo breve clip dal film dell'ESA "15 Years of Discovery (opens in new tab)".

Bibliografia

"Buchi spaziali attraversabili dall'energia fantasma". Revisione fisica D (2005). https://journals.aps.org/prd/abstract/10.1103/PhysRevD.71.084011 (si apre in una nuova scheda)

"Wormholes in This Webtime e il loro uso per i viaggi interstellari". Giornale americano di fisica (1987). https://aapt.scitation.org/doi/abs/10.1119/1.15620 (si apre in una nuova scheda)

"La teoria generale della relatività". Il significato della relatività (1922). https://link.springer.com/chapter/10 (si apre in una nuova scheda)

"Womhole attraversabili a più bocche". Journal of High Energy Physics (2020) https://www.researchgate.net/publication/347125665_Multi-mouth_Traversable_Wormholes (si apre in una nuova scheda)

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