การกระโดดไปมาระหว่างกาแล็กซีผ่านอุโมงค์ในอวกาศอาจฟังดูบ้าๆ บอๆ แต่นักฟิสิกส์ยังไม่สามารถแยกแยะได้ แล้วสิ่งนี้จะเป็นไปได้อย่างไร มาร์คัส วูถาม
จักรวาลมีขนาดใหญ่ การเดินทางด้วยความเร็วแสงไปยังดาวฤกษ์ที่ใกล้ที่สุดอาจใช้เวลานานกว่าสี่ปี กำลังมุ่งหน้าไปยังอีกฟากหนึ่งของกาแล็กซี? กว่า 100,000 ปี นักท่องอวกาศที่กล้าหาญต้องทำอย่างไร?
ทางเลือกหนึ่งคือทางลัดของจักรวาลที่เรียกว่ารูหนอน ซึ่งเป็นอุโมงค์ที่ลอดผ่านโครงสร้างของอวกาศและเวลาที่สามารถเชื่อมต่อมุมอันไกลโพ้นของจักรวาลได้ เป็นเส้นทางที่ได้รับเลือกจากนักเดินทางในอวกาศที่สวมบทบาทหลายคน รวมถึงตัวละครในภาพยนตร์เรื่องInterstellar ที่กำลังจะเข้าฉาย ซึ่งกำกับโดยคริสโตเฟอร์ โนแลน
นักวิทยาศาสตร์กล่าวว่าการกระโดดผ่านรูหนอนจะเป็นเรื่องยากอย่างเหลือเชื่อ แต่พวกเขายังไม่ได้แยกแยะ ในความเป็นจริงมันต้องใช้อะไรและอะไรจะหยุดเราในตอนนี้?
ในการนึกภาพรูหนอน ให้จินตนาการว่าจักรวาลเป็นแผ่นสองมิติ เจาะรูสองรูแล้วโค้งแผ่นรอบๆ เพื่อสร้างกรวยสองช่อง เย็บปลายกรวยเข้าด้วยกัน แล้วคุณจะได้หลอดคล้ายรูหนอน (ดูด้านล่าง)
การจัดการพื้นที่ด้วยวิธีนี้หมายความว่าคุณสามารถกระโดดเข้าไปในปลายด้านหนึ่งของรูหนอน เดินทางเป็นระยะทางสั้นๆ และโผล่ออกมาจากปลายอีกด้านหนึ่งในดาราจักรอื่นได้ ปากของรูหนอนยังทำหน้าที่เป็นหน้าต่างจักรวาล ช่วยให้คุณจ้องมองดวงดาวที่อยู่อีกฟากหนึ่งของจักรวาลได้
นั่นคือทฤษฎีต่อไป วิทยาศาสตร์พูดถึงความเป็นไปได้ของการเดินทางดังกล่าวอย่างไร?
หลุมหนอนตามธรรมชาติเกิดขึ้นจากสมการที่ควบคุมทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไป แนวคิดปฏิวัติของไอน์สไตน์ที่อธิบายแรงโน้มถ่วงว่าเป็นการแปรปรวนของอวกาศและเวลา ซึ่งก่อตัวเป็นโครงสร้างของจักรวาลที่เรียกว่ากาลอวกาศ
Einstein และ Nathan Rosen ได้ตีพิมพ์บทความในปี 1935 ที่บรรยายถึงรูหนอนเหล่านี้ ในที่สุดก็ขนานนามว่าสะพาน Einstein-Rosen อย่างไรก็ตาม วัตถุแปลก ๆ เหล่านี้ถูกพบว่ายุบอย่างรวดเร็วจนแม้แต่แสงก็ไม่สามารถทะลุผ่านได้ สำหรับการเดินทางในอวกาศพวกเขาไร้ประโยชน์
ในปี 1980 นักดาราศาสตร์ Carl Sagan กำลังทำงานในนวนิยายเรื่อง Contact (พื้นฐานของภาพยนตร์ที่นำแสดงโดย Jodie Foster) ซึ่งนางเอกของเขาเดินทางข้ามจักรวาล เขาขอความช่วยเหลือจากนักฟิสิกส์ Kip Thorne เพื่อดูว่าตัวละครของเขามีแนวทางที่ถูกต้องตามหลักวิทยาศาสตร์ในการเดินทางหรือไม่
Thorne ตระหนักว่ารูหนอนอาจทำงานได้ดีที่สุด แต่เพื่อให้แน่ใจว่ารูหนอนเปิดอยู่ เขาค้นพบว่า คุณจะต้องมีสิ่งแปลกปลอมที่เรียกว่าสสารแปลกใหม่ (ตามมรดกทางภาพยนตร์ของเซแกน แนวคิดของ Thorne ยังเป็นแรงบันดาลใจให้กับภาพยนตร์ Interstellar ด้วย)
สสารแปลกใหม่นั้นแปลกเพราะมันมีพลังงานเชิงลบหรือมวลลบ ทำให้มันสามารถทำหน้าที่เป็นตัวต้านแรงโน้มถ่วงได้ ถ้าโลกมีมวลเป็นลบ และคุณต้องปล่อยลูกบอลบนพื้นผิวโลก มันก็จะเร่งความเร็วขึ้นไม่ใช่ลดลง และที่แปลกประหลาดกว่านั้น ในการตีลูกเทนนิสที่มีมวลติดลบ คุณจะไม่เหวี่ยงแร็กเกตไปทางมัน แต่ออกไป มันเป็นพฤติกรรมที่โน้มน้าวใจแบบนี้ที่ช่วยให้เรื่องแปลกใหม่ป้องกันไม่ให้รูหนอนยุบ
แม้ว่าพลังงานเชิงลบจะฟังดูแปลก แต่กฎของฟิสิกส์ก็อนุญาต ในสุญญากาศของอวกาศ พื้นที่เล็ก ๆ ของกาลอวกาศสามารถเติมพลังงานเชิงลบ ล้อมรอบด้วยบริเวณของพลังงานบวก นักฟิสิกส์ Larry Ford จาก Tufts University เมืองบอสตันอธิบายว่า “คิดถึงพวกมันเหมือนคลื่นในมหาสมุทร ร่องน้ำของคลื่นจะเป็นตัวแทนของพื้นที่ที่มีพลังงานเชิงลบ ในขณะที่ยอดเขาเป็นพื้นที่ที่มีพลังงานบวก
พอจะประคองเปิดรูหนอนได้หรือไม่? อาจจะไม่. นักฟิสิกส์อย่างฟอร์ดได้ค้นพบกฎที่เรียกว่าความไม่เท่าเทียมกันของพลังงานควอนตัม ซึ่งกำหนดว่าจะสามารถรวมพลังงานเชิงลบได้มากเพียงใดในที่เดียว หากคุณรวบรวมพลังงานเชิงลบจำนวนมาก พลังงานนั้นจะมีอยู่ภายในพื้นที่เล็กๆ เท่านั้น และอุปทานจะคงอยู่เพียงชั่วครู่เท่านั้น หากคุณต้องการพลังงานเชิงลบในระดับที่ใหญ่ขึ้นและยาวขึ้น คุณจะถูกจำกัดว่าคุณสามารถสะสมได้มากเพียงใด
รูหนอนที่มีประโยชน์สำหรับการเดินทางจะต้องใหญ่พอและอยู่ได้นานพอที่จะส่งคนหรือบางสิ่งบางอย่างผ่านไปได้ ปัญหาคือสำหรับรูหนอนดังกล่าว คุณจะต้องใช้พลังงานด้านลบมากกว่าที่กฎกำหนด และแม้ว่าคุณจะสามารถแหกกฎได้ คุณก็ยังต้องการเงินจำนวนมหาศาล โดยการประมาณคร่าวๆ คุณจะต้องใช้พลังงานที่ดวงอาทิตย์ผลิตได้มากว่า 100 ล้านปีเพื่อสร้างรูหนอนที่มีขนาดเท่ากับผลเกรปฟรุต ไม่มีใครรู้ว่าแม้แต่อารยธรรมที่ก้าวหน้ายังสามารถเข้าถึงพลังงานเชิงลบมากมายได้อย่างไร
ถึงกระนั้น แม้ว่าฟิสิกส์จะบอกว่ารูหนอนที่เคลื่อนที่ได้นั้นไม่น่าจะเป็นไปได้ แต่นักฟิสิกส์ยังไม่ได้พิสูจน์ว่าเป็นไปไม่ได้ จอห์น ฟรีดแมน นักฟิสิกส์จากมหาวิทยาลัยวิสคอนซิน เมืองมิลวอกี กล่าวว่า “ผู้คนค่อนข้างมั่นใจว่าความไม่เท่าเทียมกันของควอนตัมสามารถป้องกันเวิร์มโฮลที่สามารถทะลุผ่านได้ด้วยกล้องจุลทรรศน์ “แต่แน่นอนว่ามันไม่รั่วซึม”
