A sci-fi filmekben, mint a Csillagok között vagy a Star Trek, a féreglyukak kényelmes kozmikus gyorsutak: az űrhajósok berepülnek az egyik végén, és pillanatokkal később a galaxis egy távoli pontján bukkannak fel. De mit mond erről a valódi fizika? Létezhet-e egyáltalán egy ilyen alagút a téridőben? Egy biztos, az elméleti fizika egyik legizgalmasabb és legmisztikusabb fogalma a féreglyuk.
A féreglyuk tudományos neve Einstein–Rosen-híd.
Albert Einstein, a világ talán leghíresebb tudósa és asszisztense Nathat Rosen 1935-ben közösen írtak egy tudományos dolgozatot, amiben a két fizikus először vezette le matematikailag ezt a jelenséget. A lényege, hogy a téridő nem egy merev sík, hanem rugalmas anyag, amely hajlítható.
Képzeljünk el egy papírlapot, amelynek két széle a galaxis két távoli pontja. Ha a papírlapot síkban hagyjuk, a távolság óriási. De ha összehajtjuk a papírt, és egy tollal átszúrjuk a két egymás feletti réteget, egy „rövidutat” hozunk létre. Ez a lyuk a féreglyuk.
A féreglyuk elnevezést egy másik zseni, John Archibald Wheeler amerikai elméleti fizikus alkotta meg 1957-ben.
Wheeler a fizika nagy „marketingese” volt: ő tette híressé a „fekete lyuk” kifejezést is. Úgy gondolta, hogy az Einstein-Rosen-híd tudományos elnevezés túl száraz, és szüksége van egy olyan névre, ami azonnal érthetővé teszi a jelenséget.
Wheeler nem a papírlap kettéhajtogatásával magyarázta a jelenséget, hanem egy egyszerű hasonlatot használt.
Képzeljünk el egy almát, amelyen egy kukac, féreg át akar jutni a túlsó oldalra. Egyszerűbb és jóval rövidebb átfúrnia magát, mint kívül körbe menni.
Mire lehetne használni a féreglyukat?
Nagyon sok film feldolgozta már, de legelőször a Kapcsolat (Contact) című kiváló sci-fi, hogy elméletben egymástól elképesztő távolságokra lévő galaxisok között, vagy akár a világegyetem két vége között is pillanatok alatt átmehetnénk, ha léteznének féreglyukak.
A Contact című filmet, ugyanaz Kip Thorne elméleti fizikus segítette, aki egyébként a Csillagok között fizikus tanácsaadója is volt. Mindkét filmre azt mondják a tudósok, hogy azon három sci-fi közé tartozik, amely akár igaz is lehetne, nincsenek benne olyan jelenletek, történetek, amelyek a fizikában elméletben ne lennének lehetségesek.
Ha féreglyukak léteznének elméletileg utazhatnánk is velük az időben.
Az egyik bejáratot a Földön hagyjuk, a másikat pedig egy űrhajóval elképesztő sebességgel megutaztatjuk a világűrben. A nagy sebesség miatt a mozgó kapunál az idő lelassul (ez az idődilatáció), így mire az űrhajó visszatér, az a kapu még a múltban lesz a földihez képest.
Vagyis bár még soha nem láttunk féreglyukat, az elmélet szilárd lábakon áll. Einstein egyenletei megengedik az ilyen görbületek létezését.
Miért nem utazunk még benne?
Bár matematikailag leírható, féreglyukat még soha, semmilyen műszerrel nem észlelt az emberiség.
Ellentétben például a fekete lyukakkal. Ezekről is évtizedekig csak közvetett bizonyítékaink voltak, például láttuk, ahogy csillagok keringenek egy „semmi” körül a galaxisunk közepén. 2019-ben az Event Horizon Telescope (EHT) elkészítette az első közvetlen felvételt az M87 galaxis közepén lévő fekete lyuk árnyékáról. A LIGO obszervatórium rendszeresen észlel „téridő-fodrozódásokat”, amiket egymásba olvadó fekete lyukak keltenek. De egy új kutatás keretében uniós támogatással több nemzet csillagászai mozgóképeket szeretnének készíteni két fekete lyukról.
Alapvetően három fő akadály van a féreglyukak létrejötte, illetve az azon való áthaladás előtt.
Egyrészt rendkívül instabilak. Amint egyetlen porszem, hát még egy űrhajó belépne, a gravitáció hatására az alagút azonnal összeomlana. Másrész ahhoz, hogy a féreglyuk nyitva maradjon, valaminek „ki kell támasztania” a falait. Ehhez úgynevezett negatív energiasűrűségű anyag kellene, ami szembemegy a gravitációval. Ilyen anyagot eddig csak laboratóriumi körülmények között, elenyésző mennyiségben észleltünk. Harmadrészt a kvantumhatások miatt a féreglyukak valószínűleg gyilkos mennyiségű sugárzást bocsátanának ki, ami bármilyen szerves életet azonnal elpusztítana.
A tudósok ettől függetlenül aktívan keresik a féreglyukakat, de nem úgy, ahogy egy új bolygót vagy csillagot keresnének. Mivel a féreglyukak a jelenlegi elméleteink szerint szinte megszólalásig hasonlítanak a fekete lyukakra, a tudósok valójában a „kakukktojásokat” vadásszák a már ismert égitestek között.
