A maskhål, i astrofysik och kosmologi är det en passage som förbinder två punkter i rymdtidens vävnad. Precis som det fallande äpplet inspirerade Isaac Newtons gravitationsteori 1687, har maskar som genomborrar äpplen inspirerat till nya teorier, även inom gravitationsramen..
Precis som masken lyckas nå en annan punkt på ytan av äpplet genom en tunnel, utgör maskhål i rymden teoretiska genvägar som gör att den kan resa till avlägsna platser i universum på kortare tid..
Det är en idé som har fångat och fortsätter att fånga fantasin hos många. Under tiden är kosmologer upptagen med att leta efter sätt att bevisa dess existens. Men just nu är de fortfarande föremål för spekulation.
För att komma lite närmare förståelsen av maskhål, möjligheten till tidsresor genom dem och skillnaderna som finns mellan maskhål och svarta hål, måste vi titta på begreppet rymdtid.
Artikelindex
Begreppet rymdtid är nära kopplat till maskhålets. Det är därför det är nödvändigt att först fastställa vad det är och vad dess huvudsakliga kännetecken är..
Rumstid är där varje händelse i universum inträffar. Och universum i sin tur är hela rumstiden, som kan rymma alla former av materienergi och mer ...
När brudgummen möter bruden är det en händelse, men denna händelse har rumskoordinater: mötesplatsen. Och en tidskoordinering: år, månad, dag och tid för mötet.
Födelsen av en stjärna eller explosionen av en supernova är också händelser som äger rum i rymdtid..
Nu, i en region av universum utan massa och interaktioner, är rymdtiden platt. Detta innebär att två ljusstrålar som börjar parallellt fortsätter så här, så länge de stannar i den regionen. Förresten, för en ljusstråle är tiden evig.
Naturligtvis är rymdtid inte alltid platt. Universumet innehåller föremål som har massa som modifierar rymdtid och orsakar en krökning i rymden i en universell skala..
Det var Albert Einstein själv som i ett ögonblick av inspiration insåg att han ringde "Den lyckligaste idén i mitt liv", att en accelererad observatör inte kan särskiljas lokalt från en som ligger nära ett massivt objekt. Det är den berömda likvärdighetsprincipen.
Och en accelererad observatör böjer rymdtid, det vill säga den euklidiska geometrin är inte längre giltig. Därför, i omgivningen av ett massivt föremål som en stjärna, en planet, en galax, ett svart hål eller universum i sig, är rymdtid krökt..
Denna krökning uppfattas av människor som en kraft som kallas gravitation, vardaglig men samtidigt mystisk..
Gravitationen är lika gåtfull som den kraft som driver oss framåt när bussen vi reser plötsligt stannar i. Det är som om plötsligt något osynligt, mörkt och massivt, för några ögonblick kommer fram och lockar oss och plötsligt driver oss framåt..
Planeterna rör sig elliptiskt runt solen eftersom dess massa producerar en fördjupning i rymdtidens yta som får planeterna att böja sina banor. En ljusstråle böjer också sin väg efter den tid-tid depression som produceras av solen.
Om rymdtid är en krökt yta, förhindrar i princip ingenting att ett område ansluter till ett annat genom en tunnel. Att resa genom en sådan tunnel skulle inte bara innebära byte av plats utan också möjlighet att åka till en annan tid.
Denna idé har inspirerat många science fiction-böcker, serier och filmer, inklusive den berömda amerikanska serien "The Time Tunnel" från 1960-talet och nyligen "Deep Space 9" från Star Trek-serien och 2014-filmen Interstellar..
Idén kom från Einstein själv, som letade efter lösningar på allmänna relativitetens fältekvationer och hittade tillsammans med Nathan Rosen en teoretisk lösning som möjliggjorde anslutning av två olika regioner i rymdtid genom en tunnel som fungerade som en genväg..
Den lösningen är känd som Einstein Bridge - Rosen och visas i ett verk som publicerades 1935.
Men termen "maskhål" användes först 1957 tack vare teoretiska fysiker John Wheeler och Charles Misner i en publikation från det året. Tidigare hade man talat om "endimensionella rör" för att hänvisa till samma idé.
Senare 1980 skrev Carl Sagan science fiction-romanen "Contact", en bok som senare gjordes till en film. Huvudpersonen som heter Elly upptäcker intelligent främmande liv 25 tusen ljusår bort. Carl Sagan ville att Elly skulle resa dit, men på ett sätt som var vetenskapligt trovärdigt..
Att resa 25 tusen ljusår bort är inte en lätt uppgift för en människa, om inte en genväg eftersträvas. Ett svart hål kan inte vara en lösning, eftersom differentiell tyngdkraft skulle riva rymdfarkosten och dess besättning när den närmar sig singulariteten..
På jakt efter andra möjligheter konsulterade Carl Sagan en av de ledande experterna på tidens svarta hål: Kip Thorne, som började tänka på saken och insåg att Einstein-Rosen-broarna eller Wheelers maskhål var lösningen.
Thorne insåg emellertid också att den matematiska lösningen var instabil, det vill säga tunneln öppnas, men snart efter stryper den och försvinner.
Är det möjligt att använda maskhål för att resa stora avstånd i tid och rum??
Sedan de uppfanns har maskhål tjänat i många science fiction-tomter för att ta sina huvudpersoner till avlägsna platser och för att uppleva paradoxerna för den icke-linjära tiden..
Kip Thorne hittade två möjliga lösningar på problemet med maskhålsinstabilitet:
Det anmärkningsvärda med denna sista lösning är att till skillnad från svarta hål finns det ingen singularitet eller kvantfenomen, och passage av människor genom denna typ av tunnel skulle vara möjlig..
På detta sätt skulle maskhål inte bara möjliggöra anslutning av avlägsna regioner i rymden utan också separeras i tid. Därför är de maskiner för att resa i tid.
Stephen Hawking, den stora referensen inom kosmologi i slutet av 1900-talet, trodde inte att maskhål eller tidsmaskiner var genomförbara på grund av de många paradoxer och motsättningar som uppstår från dem..
Det har inte dämpat andan hos andra forskare, som har föreslagit möjligheten att två svarta hål i olika områden av rymdtid är internt förbundna med ett maskhål..
Även om detta inte skulle vara praktiskt för resor i rymden, eftersom bortsett från de prövningar som kommer in i det svarta hålet singularitet skulle det inte finnas någon möjlighet att gå ut genom den andra änden, eftersom det är ett annat svart hål.
När du pratar om ett maskhål tänker du också omedelbart på svarta hål.
Ett svart hål bildas naturligt efter utvecklingen och döden av en stjärna som har en viss kritisk massa.
Den uppstår efter att stjärnan tömmer sitt kärnbränsle och börjar samlas oåterkalleligt på grund av sin egen gravitationskraft. Det fortsätter obevekligt tills det orsakar en sådan kollaps att inget närmare än händelsehorisontens radie kan fly, inte ens ljus..
Som jämförelse är ett maskhål en sällsynt händelse, följden av en hypotetisk anomali i krökning av rymdtid. I teorin är det möjligt att gå igenom dem.
Men om någon skulle försöka passera genom ett svart hål, skulle den intensiva tyngdkraften och extrema strålningen i närheten av singulariteten göra det till en tunn tråd av subatomära partiklar..
Det finns indirekta och bara mycket nyligen direkta bevis för att det finns svarta hål. Bland dessa bevis är utsläpp och upptäckt av gravitationsvågor genom attraktion och rotation av två kolossala svarta hål, detekterade av LIGO gravitationella vågobservatorium..
Det finns bevis för att det finns ett supermassivt svart hål i mitten av stora galaxer, såsom vår Vintergatan..
Den snabba rotationen av stjärnorna nära centrum, liksom den enorma mängden högfrekvent strålning som kommer ut därifrån, är indirekt bevis för att det finns ett enormt svart hål som förklarar förekomsten av dessa fenomen.
Det var precis den 10 april 2019 att världen visade det första fotografiet av ett supermassivt svart hål (7 miljarder gånger solens massa), beläget i en mycket avlägsen galax: Messier 87 i stjärnbilden Jungfrun, vid 55 miljoner ljus år från jorden.
Detta fotografi av ett svart hål möjliggjordes tack vare det globala nätverket av teleskop, kallat "Event Horizon Telescope", med deltagande av mer än 200 forskare från hela världen.
Å andra sidan finns det inga bevis för maskhål hittills. Forskare har kunnat upptäcka och spåra ett svart hål, men detsamma har inte varit möjligt med maskhål..
Därför är de hypotetiska objekt, även om de är teoretiskt genomförbara, som svarta hål en gång också var.
Även om de ännu inte har upptäckts, eller kanske just på grund av detta, har olika möjligheter för maskhål föreställts. De är alla teoretiskt genomförbara, eftersom de uppfyller Einsteins ekvationer för allmän relativitet. Här är några:
Alla är helt möjliga, eftersom de inte är motstridiga med Einsteins generella relativitetsekvationer.
Under lång tid var svarta hål teoretiska lösningar på Einsteins ekvationer. Einstein ifrågasatte själv möjligheten att de någonsin kunde upptäckas av mänskligheten.
Så länge förblev svarta hål en teoretisk förutsägelse tills de hittades och lokaliserades. Forskare har samma hopp för maskhål.
Det är mycket möjligt att de också är där, men det har ännu inte lärt sig att hitta dem. Även om maskhål enligt en mycket ny publikation skulle lämna spår och skuggor observerbara även med teleskop.
Det antas att fotonerna färdas runt maskhålet och genererar en lysande ring. De närmaste fotonerna faller in och lämnar en skugga som gör det möjligt att skilja dem från svarta hål.
Enligt Rajibul Shaikh, en fysiker vid Tata Institute for Fundamental Research i Mumbai i Indien, skulle en typ av roterande maskhål producera en större och skev skugga än ett svart hål..
I sitt arbete har Shaikh studerat de teoretiska skuggorna som kastas av en viss klass av snurrande maskhål, med fokus på den avgörande rollen för hålhalsen i bildandet av en fotonskugga som gör att den kan identifieras och differentieras från ett svart hål..
Shaikh har också analyserat skuggans beroende av maskhålets snurr och har också jämfört den med skuggan som kastas av ett roterande Kerr-svart hål och hittade signifikanta skillnader. Det är ett helt teoretiskt arbete.
Bortsett från det för närvarande förblir maskhål som matematiska abstraktioner, men det är möjligt att vissa kommer att upptäckas mycket snart. Det som är i andra änden är fortfarande föremål för antaganden för tillfället.
Ingen har kommenterat den här artikeln än.