Η έννοια της γέφυρας Αϊνστάιν-Ρόζεν γίνεται συχνά αντιληπτή ως μια κοσμική συντόμευση, παρόμοια με μια σήραγγα που συνδέει απομακρυσμένα σημεία στον χωροχρόνο.
Αν και αυτή η εικόνα αποτελεί συναρπαστικό υλικό για την επιστημονική φαντασία, μια νέα μελέτη δείχνει ότι δεν ανταποκρίνεται στην πραγματική φυσική πίσω από αυτή την έννοια.
Πρόσφατη έρευνα υποστηρίζει ότι η αρχική θεωρία της γέφυρας δεν αφορούσε μια σκουληκότρυπα, αλλά ένα μαθηματικό χαρακτηριστικό του τρόπου με τον οποίο είναι δομημένος ο χρόνος. Αυτή η νέα διαπίστωση θα μπορούσε να βοηθήσει στην επίλυση ενός επίμονου προβλήματος στη φυσική.
Η μελέτη, με επικεφαλής τον καθηγητή Enrique Gaztañaga από το Πανεπιστήμιο του Πόρτσμουθ, μαζί με τους K. Sravan Kumar και João Marto, δημοσιεύθηκε στο περιοδικό Classical and Quantum Gravity.
Οι ερευνητές υποστηρίζουν ότι η γέφυρα λειτουργεί ως ένας μαθηματικός σύνδεσμος ανάμεσα σε δύο κατευθύνσεις του χρόνου, η μία εκ των οποίων κινείται προς τα εμπρός και η άλλη προς τα πίσω.
Η αρχική ιδέα των Αϊνστάιν και Ρόζεν
Ο Άλμπερτ Αϊνστάιν και ο Νέιθαν Ρόζεν δεν πρότειναν ποτέ άμεσα μια συντόμευση στον χώρο στην αρχική τους θεωρία το 1935. Αντίθετα, μελετούσαν πώς συμπεριφέρονται τα κβαντικά πεδία σε συνθήκες ακραίας βαρύτητας.
Για να διατηρήσουν τη συνοχή των εξισώσεών τους, περιέγραψαν έναν σύνδεσμο ανάμεσα σε δύο αντίγραφα του χωροχρόνου που αποτελούν είδωλα, δηλαδή καθρέφτης, το ένα του άλλου.
Η ερμηνεία της σκουληκότρυπας προέκυψε πολύ αργότερα. Η γέφυρα στην αρχική ιδέα καταρρέει πολύ γρήγορα για να μπορέσει οτιδήποτε να ταξιδέψει μέσα από αυτήν, καθιστώντας την άχρηστη ως πέρασμα. Παρά ταύτα, η ιδέα ωενός πραγματικού τούνελ έγινε τελικά δημοφιλής.
Ο Gaztañaga και η ομάδα του επανεξέτασαν την αρχική ιδέα. Δεν βλέπουν τη γέφυρα ως ένα μονοπάτι μέσα στον χώρο, αλλά ως έναν μηχανισμό για το πώς λειτουργεί η κβαντομηχανική στον καμπυλωμένο χωροχρόνο.
Τα ευρήματά τους υποδηλώνουν ότι για να περιγράψουμε πλήρως τι συμβαίνει κοντά στις μαύρες τρύπες, πρέπει να λάβουμε υπόψη και τις δύο κατευθύνσεις του χρόνου, και όχι μόνο εκείνη που κινείται προς τα εμπρός, την οποία βιώνουμε εμείς.
Επίλυση του παραδόξου της πληροφορίας των μαύρων τρυπών
Αυτή η ανακάλυψη είναι σημαντική για ένα από τα μεγαλύτερα μυστήρια της φυσικής, γνωστό ως το «παράδοξο της πληροφορίας» των μαύρων τρυπών. Το 1974, ο Στίβεν Χόκινγκ (Stephen Hawking) απέδειξε ότι οι μαύρες τρύπες εκπέμπουν αργά θερμότητα και μπορούν τελικά να εξατμιστούν, καταστρέφοντας προφανώς κάθε πληροφορία σχετικά με την ύλη που έπεσε μέσα τους. Αυτό έρχεται σε άμεση αντίθεση με την βασική αρχή της κβαντομηχανικής ότι η πληροφορία δεν μπορεί να καταστραφεί.
Οι ερευνητές υποστηρίζουν ότι το παράδοξο προκύπτει μόνο όταν σκεφτόμαστε τις μαύρες τρύπες με βάση μία μόνο κατεύθυνση του χρόνου. Όταν συμπεριλάβουμε και τις δύο κατευθύνσεις στην κβαντική εικόνα, η πληροφορία παραμένει στον ορίζοντα γεγονότων, αντί να εξαφανίζεται. Συνεχίζει να εξελίσσεται στο χρονικά αντεστραμμένο στοιχείο της κβαντικής κατάστασης. Εμείς δεν μπορούμε να το δούμε αυτό από τη δική μας οπτική γωνία, όμως η πληροφορία βρίσκεται ακόμα εκεί.
Πριν από τη Μεγάλη Έκρηξη
Οι προεκτάσεις αυτής της θεωρίας εκτείνονται πέρα από τις μαύρες τρύπες. Αν ο χρόνος έχει δύο αντικατοπτριζόμενες κατευθύνσεις σε κβαντικό επίπεδο, η Μεγάλη Έκρηξη (Big Bang) μπορεί να μην αποτελεί την απόλυτη αρχή. Αντίθετα, θα μπορούσε να αντιπροσωπεύει μια κβαντική μετάβαση από ένα συστελλόμενο σύμπαν σε ένα διαστελλόμενο, το καθένα με τη δική του κατεύθυνση χρόνου.
Σε αυτή την περίπτωση, το σύμπαν μας θα μπορούσε να βρίσκεται στο εσωτερικό μιας μαύρης τρύπας που σχηματίστηκε σε ένα ακόμη μεγαλύτερο σύμπαν.
Οι ερευνητές επισημαίνουν ότι τα καθιερωμένα μοντέλα δυσκολεύονται να εξηγήσουν την επίμονη ανισοτροπία στην κοσμική μικροκυματική ακτινοβολία υποβάθρου. Μοντέλα με αντικατοπτριζόμενα κβαντικά στοιχεία ταιριάζουν καλύτερα στα δεδομένα, αν και δεν επιβεβαιώνουν ακόμη τη θεωρία.
Η ομάδα του Gaztañaga δεν προτίθεται με αυτή τη μελέτη να αντικαταστήσει τη θεωρία της σχετικότητας του Αϊνστάιν ή την καθιερωμένη κβαντομηχανική. Αντίθετα, προτείνουν ότι και οι δύο ιδέες ενισχύονται όταν λάβουμε σοβαρά υπόψη την πλήρη, χρονικά ισορροπημένη δομή της κβαντομηχανικής.
Αυτό που πραγματικά περιγράφει η γέφυρα Αϊνστάιν-Ρόζεν ίσως να μην είναι μια συντόμευση μεταξύ γαλαξιών, αλλά ένα παράθυρο στην κρυμμένη δομή του ίδιου του χρόνου.