Μια σκουληκότρυπα είναι ένα υποθετικό «τούνελ» που συνδέει δύο διαφορετικά σημεία του χωροχρόνου, και θεωρητικά, σε κάθε άκρη του τούνελ θα μπορούσαν να υπάρχουν δύο διαφορετικά σύμπαντα. Ο θεωρητικός φυσικός Nikodem Poplawski, πολωνικής καταγωγής, από το Πανεπιστήμιο της Ιντιάνα έχει προχωρήσει ένα βήμα παραπέρα, προτείνοντας ότι ίσως το σύμπαν μας θα μπορούσε να βρίσκεται μέσα στο εσωτερικό μιας σκουληκότρυπας, και η οποία να αποτελεί μέρος μιας μαύρης τρύπας μέσα σε ένα πολύ μεγαλύτερο σύμπαν.
Οι σκουληκότρυπες έχουν προκύψει ως λύσεις στις εξισώσεις της θεωρίας της γενικής σχετικότητας του Αϊνστάιν. Στην πραγματικότητα, αυτές αναφύονται τόσο εύκολα σε αυτό το πλαίσιο, που ορισμένοι θεωρητικοί βρήκαν το θάρρος να νομίζουν ότι κάποιοι προηγμένοι εξωγήινοι πολιτισμοί να τις έχουν ανακαλύψει και, ενδεχομένως, να χρησιμοποιούνται για διαστημικά ταξίδια υψηλής ταχύτητας ή/και για ταξίδι στον χρόνο.
Ωστόσο, μια γνωστή ιδιότητα της σκουληκότρυπας είναι ότι είναι εξαιρετικά ασταθείς και θα μπορούσαν πιθανότατα να καταρρεύσουν αμέσως, εάν ακόμη και η παραμικρή ποσότητα ύλης, όπως είναι ένα απλό φωτόνιο, προσπαθήσει να περάσει μέσα από αυτήν. Ένας πιθανός τρόπος αντιμετώπισης αυτού του ζητήματος είναι η χρήση της εξωτικής ύλης για να εμποδίσει την σκουληκότρυπα από το να κλείσει.
Μπορεί να μας φαίνεται τρελή η ιδέα της σκουληκότρυπας, πλην όμως προσφέρουν λύσεις για τις εξισώσεις της γενικής σχετικότητας. Στην πραγματικότητα, οι σκουληκότρυπες – που επίσης ονομάζεται και Γέφυρα Einstein-Rosen – προσφέρουν μια τέτοια μεγάλη λύση που ορισμένοι θεωρητικοί πιστεύουν ότι οι πραγματικές σκουληκότρυπες μπορεί τελικά να βρεθούν ή και να δημιουργηθούν ακόμη, και ίσως θα μπορούσαν και να χρησιμοποιηθούν για ταξίδια υψηλής ταχύτητας μεταξύ δύο περιοχών στο διάστημα.
Όμως τι θα γινόταν αν υπήρχαν ήμασταν και ήμασταν μέσα σε μια σκουληκότρυπα στο εσωτερικό μιας μαύρης τρύπας αλλά μέσα σε ένα άλλο σύμπαν; Ο Poplawski αυτό νομίζει.
Αυτός εκμεταλλεύεται το ευκλείδειο σύστημα συντεταγμένων, ή τις ισοτροπικές συντεταγμένες για να περιγράψει το βαρυτικό πεδίο μιας μαύρης τρύπας και να μοντελοποιήσει την ακτινική γεωδαιτική κίνηση ενός σωματιδίου με μάζα μέσα σε μια μαύρη τρύπα.
"Αυτή η συνθήκη (προϋπόθεση) πληρούται μόνο αν το σύμπαν μας ήταν το εσωτερικό μιας μαύρης τρύπας, αλλά που υπάρχει σε ένα μεγαλύτερο σύμπαν", λέει ο Poplawski. "Επειδή η γενική θεωρία της σχετικότητας δεν επιλέγει έναν προσανατολισμό του χρόνου, αν μια μαύρη τρύπα μπορεί να σχηματιστεί από τη βαρυτική κατάρρευση της ύλης μέσα σε ένα ορίζοντα γεγονότων στο μέλλον, τότε η αντίστροφη διαδικασία είναι επίσης δυνατή. Η διαδικασία αυτή θα περιγράφει την έκρηξη μιας λευκής τρύπας : κάποια ύλη που να αναδύεται από τον ορίζοντα γεγονότων αλλά στο παρελθόν, όπως η διαστολή του σύμπαντος."
Έτσι, μια λευκή τρύπα θα είναι συνδεδεμένη με μια μαύρη τρύπα μία σκουληκότρυπα, και είναι υποθετικά ο χρόνος αντεστραμμένος μιας μαύρης τρύπας.
Η δημοσίευση του Poplawski στο περιοδικό φυσικής “Physics Letters B” δηλώνει ότι όλες οι αστροφυσικές μαύρες τρύπες, όχι μόνο οι μαύρες τρύπες Schwarzschild και Einstein-Rosen, μπορεί να έχουν γέφυρες Einstein-Rosen, και η κάθε μία με ένα νέο σύμπαν στο εσωτερικό τους που σχηματίζεται ταυτόχρονα με την μαύρη τρύπα.
"Από αυτό προκύπτει ότι το σύμπαν μας θα μπορούσε να έχει σχηματισθεί από το εσωτερικό μιας μαύρης τρύπας που βρίσκεται μέσα σε ένα άλλο σύμπαν," εξηγεί.
Ο Poplawski υποθέτει ότι το μοντέλο αυτό σε ισοτροπικές συντεταγμένες του σύμπαντος σαν μια μαύρη τρύπα, θα μπορούσε να εξηγήσει και την προέλευση του κοσμικού πληθωρισμού. Η θεωρία αυτή ισχυρίζεται ότι παρακάμπτει και τα προβλήματα της κυρίαρχης θεωρίας του Big Bang ενώ δίνει απάντηση στο πρόβλημα της απώλειας πληροφορίας που υποτίθεται ότι συμβαίνει σε μια μαύρη τρύπα, καθώς η απορροφημένη ύλη χάνεται πίσω από τον «ορίζοντα γεγονότων», κάτι που δεν συνάδει με τους νόμους της κβαντικής φυσικής.
Θα μπορούσε άραγε αυτή η άποψη να ελεγχθεί; Υπάρχει το εξής ζήτημα: ότι για να δείτε αν ένα αντικείμενο θα μπορούσε να ταξιδεύσει μέσα σε μια σκουληκότρυπα, ο παρατηρητής θα πρέπει να είναι μέσα στο τούνελ, αλλά και το εσωτερικό δεν μπορεί να παρατηρηθεί εκτός κι εάν ένας παρατηρητής εισέλθει ή διαμένει μέσα σε αυτήν.
Ή αλλιώς επειδή οι παρατηρητές μπορούν να δουν μόνο το εξωτερικό μιας μαύρης τρύπας, το εσωτερικό της δεν μπορεί να παρατηρηθεί παρά μόνο αν ένας παρατηρητής εισέλθει ή ζει στο εσωτερικό της.
Μια πιθανή λύση είναι ότι η εξωτική ύλη δεν θα άφηνε να καταρρεύσει την σκουληκότρυπα, οπότε θα είχαμε να δημιουργήσουμε – και να είναι κι αυτή κατασκευασμένη από – εξωτική ύλη, για να κρατήσει ανοικτή την σκουληκότρυπα. Ίσως, όμως, όπως προτείνει ο Poplawski, αυτό θα λειτουργούσε μόνο αν η σκουληκότρυπα είναι μέσα σε μια μαύρη τρύπα κι αυτή μέσα σε ένα άλλο σύμπαν.
Οι σκουληκότρυπες έχουν προκύψει ως λύσεις στις εξισώσεις της θεωρίας της γενικής σχετικότητας του Αϊνστάιν. Στην πραγματικότητα, αυτές αναφύονται τόσο εύκολα σε αυτό το πλαίσιο, που ορισμένοι θεωρητικοί βρήκαν το θάρρος να νομίζουν ότι κάποιοι προηγμένοι εξωγήινοι πολιτισμοί να τις έχουν ανακαλύψει και, ενδεχομένως, να χρησιμοποιούνται για διαστημικά ταξίδια υψηλής ταχύτητας ή/και για ταξίδι στον χρόνο.
Ωστόσο, μια γνωστή ιδιότητα της σκουληκότρυπας είναι ότι είναι εξαιρετικά ασταθείς και θα μπορούσαν πιθανότατα να καταρρεύσουν αμέσως, εάν ακόμη και η παραμικρή ποσότητα ύλης, όπως είναι ένα απλό φωτόνιο, προσπαθήσει να περάσει μέσα από αυτήν. Ένας πιθανός τρόπος αντιμετώπισης αυτού του ζητήματος είναι η χρήση της εξωτικής ύλης για να εμποδίσει την σκουληκότρυπα από το να κλείσει.
Μπορεί να μας φαίνεται τρελή η ιδέα της σκουληκότρυπας, πλην όμως προσφέρουν λύσεις για τις εξισώσεις της γενικής σχετικότητας. Στην πραγματικότητα, οι σκουληκότρυπες – που επίσης ονομάζεται και Γέφυρα Einstein-Rosen – προσφέρουν μια τέτοια μεγάλη λύση που ορισμένοι θεωρητικοί πιστεύουν ότι οι πραγματικές σκουληκότρυπες μπορεί τελικά να βρεθούν ή και να δημιουργηθούν ακόμη, και ίσως θα μπορούσαν και να χρησιμοποιηθούν για ταξίδια υψηλής ταχύτητας μεταξύ δύο περιοχών στο διάστημα.
Όμως τι θα γινόταν αν υπήρχαν ήμασταν και ήμασταν μέσα σε μια σκουληκότρυπα στο εσωτερικό μιας μαύρης τρύπας αλλά μέσα σε ένα άλλο σύμπαν; Ο Poplawski αυτό νομίζει.
Αυτός εκμεταλλεύεται το ευκλείδειο σύστημα συντεταγμένων, ή τις ισοτροπικές συντεταγμένες για να περιγράψει το βαρυτικό πεδίο μιας μαύρης τρύπας και να μοντελοποιήσει την ακτινική γεωδαιτική κίνηση ενός σωματιδίου με μάζα μέσα σε μια μαύρη τρύπα.
"Αυτή η συνθήκη (προϋπόθεση) πληρούται μόνο αν το σύμπαν μας ήταν το εσωτερικό μιας μαύρης τρύπας, αλλά που υπάρχει σε ένα μεγαλύτερο σύμπαν", λέει ο Poplawski. "Επειδή η γενική θεωρία της σχετικότητας δεν επιλέγει έναν προσανατολισμό του χρόνου, αν μια μαύρη τρύπα μπορεί να σχηματιστεί από τη βαρυτική κατάρρευση της ύλης μέσα σε ένα ορίζοντα γεγονότων στο μέλλον, τότε η αντίστροφη διαδικασία είναι επίσης δυνατή. Η διαδικασία αυτή θα περιγράφει την έκρηξη μιας λευκής τρύπας : κάποια ύλη που να αναδύεται από τον ορίζοντα γεγονότων αλλά στο παρελθόν, όπως η διαστολή του σύμπαντος."
Έτσι, μια λευκή τρύπα θα είναι συνδεδεμένη με μια μαύρη τρύπα μία σκουληκότρυπα, και είναι υποθετικά ο χρόνος αντεστραμμένος μιας μαύρης τρύπας.
Η δημοσίευση του Poplawski στο περιοδικό φυσικής “Physics Letters B” δηλώνει ότι όλες οι αστροφυσικές μαύρες τρύπες, όχι μόνο οι μαύρες τρύπες Schwarzschild και Einstein-Rosen, μπορεί να έχουν γέφυρες Einstein-Rosen, και η κάθε μία με ένα νέο σύμπαν στο εσωτερικό τους που σχηματίζεται ταυτόχρονα με την μαύρη τρύπα.
"Από αυτό προκύπτει ότι το σύμπαν μας θα μπορούσε να έχει σχηματισθεί από το εσωτερικό μιας μαύρης τρύπας που βρίσκεται μέσα σε ένα άλλο σύμπαν," εξηγεί.
Ο Poplawski υποθέτει ότι το μοντέλο αυτό σε ισοτροπικές συντεταγμένες του σύμπαντος σαν μια μαύρη τρύπα, θα μπορούσε να εξηγήσει και την προέλευση του κοσμικού πληθωρισμού. Η θεωρία αυτή ισχυρίζεται ότι παρακάμπτει και τα προβλήματα της κυρίαρχης θεωρίας του Big Bang ενώ δίνει απάντηση στο πρόβλημα της απώλειας πληροφορίας που υποτίθεται ότι συμβαίνει σε μια μαύρη τρύπα, καθώς η απορροφημένη ύλη χάνεται πίσω από τον «ορίζοντα γεγονότων», κάτι που δεν συνάδει με τους νόμους της κβαντικής φυσικής.
Θα μπορούσε άραγε αυτή η άποψη να ελεγχθεί; Υπάρχει το εξής ζήτημα: ότι για να δείτε αν ένα αντικείμενο θα μπορούσε να ταξιδεύσει μέσα σε μια σκουληκότρυπα, ο παρατηρητής θα πρέπει να είναι μέσα στο τούνελ, αλλά και το εσωτερικό δεν μπορεί να παρατηρηθεί εκτός κι εάν ένας παρατηρητής εισέλθει ή διαμένει μέσα σε αυτήν.
Ή αλλιώς επειδή οι παρατηρητές μπορούν να δουν μόνο το εξωτερικό μιας μαύρης τρύπας, το εσωτερικό της δεν μπορεί να παρατηρηθεί παρά μόνο αν ένας παρατηρητής εισέλθει ή ζει στο εσωτερικό της.
Μια πιθανή λύση είναι ότι η εξωτική ύλη δεν θα άφηνε να καταρρεύσει την σκουληκότρυπα, οπότε θα είχαμε να δημιουργήσουμε – και να είναι κι αυτή κατασκευασμένη από – εξωτική ύλη, για να κρατήσει ανοικτή την σκουληκότρυπα. Ίσως, όμως, όπως προτείνει ο Poplawski, αυτό θα λειτουργούσε μόνο αν η σκουληκότρυπα είναι μέσα σε μια μαύρη τρύπα κι αυτή μέσα σε ένα άλλο σύμπαν.
Η ενέργεια φάντασμα
Μια καθοριστική ιδιότητα της ενέργειας φάντασμα είναι ότι η ενεργειακή πυκνότητά της w αυξάνεται όσο περνάει ο χρόνος. Αυτή ακριβώς η ιδιότητα είναι εκείνη που μπορεί να ερμηνεύσει την επιταχυνόμενη διαστολή του σύμπαντος. Ο βαθμός αυτής της ‘αχαλίνωτης’ ώθησης για την κοσμική διαστολή εκφράζεται δηλαδή με την ενεργειακή πυκνότητα w, της ενέργειας φάντασμα.
Σε αντίθεση, η ενεργειακή πυκνότητα όλης της γνωστής ύλης μειώνεται ή παραμένει σταθερή κατά τη διάρκεια του χρόνου. Αυτό έχει οδηγήσει μερικούς θεωρητικούς φυσικούς να προτείνουν ότι η ενέργεια φάντασμα θα αναγκάσει το σύμπαν να αυξάνεται συνέχεια για πάντα έως ότου "ανατιναχθεί" τελικά.
