„Czasoprzestrzeń może być wypełniona tunelami czasoprzestrzennymi, które są skrótami przez wszechświat”. Ta urzekająca idea, zrodzona z równań teorii względności Alberta Einsteina, napędza zarówno badania naukowe, jak i wyobraźnię entuzjastów science fiction.
Tunele czasoprzestrzenne, znane również jako mosty Einsteina-Rosena, to hipotetyczne tunele, które mogłyby łączyć odległe punkty w czasoprzestrzeni. Oferują one kuszącą możliwość kosmicznych skrótów, potencjalnie skracając ogromne odległości, a nawet umożliwiając podróże w czasie. Jednak ich istnienie i wykonalność pozostają przedmiotem intensywnej debaty.
Koncepcja tuneli czasoprzestrzennych została po raz pierwszy zaproponowana w 1916 roku przez austriackiego fizyka Ludwiga Flamma. Zbadał on równania Einsteina i zasugerował istnienie „białej dziury” jako odpowiednika czarnej dziury. Struktury te mogłyby działać jako tunele grawitacyjne, ale ich stabilność i rozmiar stanowią poważne wyzwania.
Jedną z głównych przeszkód jest kruchość tuneli czasoprzestrzennych. Zwykła materia, która próbuje je przekroczyć, mogłaby spowodować zapadnięcie się tunelu z powodu przyciągania grawitacyjnego. Aby je utrzymać otwarte, wymagana byłaby egzotyczna materia o ujemnej gęstości energii, rodzaj materii obserwowany tylko w niektórych stanach kwantowej teorii pola.
Ponadto przewiduje się, że tunele czasoprzestrzenne są mikroskopijne, o szacowanej wielkości 10^-33 centymetra, co czyni je niepraktycznymi dla transportu ludzi. Pomimo tych ograniczeń, najnowsze badania eksplorują metody stabilizacji tych struktur.
W 2017 roku fizycy Ping Gao, Daniel Jafferis i Aron Wall zaproponowali metodę opartą na splątaniu kwantowym, zjawisku, które Einstein słynnie nazwał „upiornym działaniem na odległość”. Teoria ta sugeruje, że splątanie może dostarczyć egzotycznego składnika potrzebnego do utrzymania tuneli czasoprzestrzennych otwartych, choć tylko na poziomie mikroskopijnym.
To podejście zainspirowało nowe badania, takie jak te Juana Maldaceny i Alexeya Milekhina, którzy sugerują, że ciemna materia może odgrywać kluczową rolę w tworzeniu większych tuneli czasoprzestrzennych, chociaż te idee są nadal nieudowodnione. Zainteresowanie tunelami czasoprzestrzennymi wykracza poza ich potencjał dla podróży kosmicznych.
Ostatnie badania powiązały tworzenie tuneli czasoprzestrzennych ze splątaniem kwantowym i teorią strun, potencjalnie oferując wskazówki dotyczące natury czasoprzestrzeni i grawitacji. Fizyk Julian Sonner wykazał, że splątanie kwarków, podstawowych cegiełek materii, teoretycznie mogłoby generować tunel czasoprzestrzenny.
Odkrycie to sugeruje, że grawitacja, tak jak ją rozumiemy, może być emergentną konsekwencją splątania kwantowego. Jednak możliwość wykorzystania tuneli czasoprzestrzennych do podróży w czasie lub przestrzeni pozostaje wysoce spekulatywna. Chociaż tunele czasoprzestrzenne mogłyby łączyć różne punkty w czasie, zamiana ich w wehikuły czasu wymagałaby monumentalnego wysiłku.
Co więcej, prawa fizyki prawdopodobnie zabraniają podróży ludzi przez te struktury. Jak stwierdził Stephen Hsu, fizyk i profesor na Uniwersytecie Michigan, ludzie nie będą tego robić w najbliższej przyszłości, co obala dotychczasowe przekonania na temat tej teorii.