LUBANG CACING: SEJARAH, TEORI, JENIS, PEMBENTUKAN - ARTE - 2024

A lubang ulat , dalam bidang astrofizik dan kosmologi, adalah laluan yang menghubungkan dua titik dalam fabrik ruang-masa. Sama seperti epal yang jatuh mengilhami teori gravitasi Isaac Newton pada tahun 1687, cacing yang menembusi epal telah mengilhami teori baru, juga dalam kerangka gravitasi.

Sama seperti worm berjaya mencapai titik lain di permukaan epal melalui terowong, lubang cacing ruang-waktu merupakan jalan pintas teoritis yang memungkinkannya bergerak ke bahagian-bahagian alam semesta yang jauh dalam masa yang lebih singkat.

Lubang cacing masa-ruang: visi artistik. Sumber: Pixabay.

Ini adalah idea yang telah menangkap dan terus menangkap imaginasi banyak orang. Sementara itu, ahli kosmologi sibuk mencari kaedah untuk membuktikan keberadaannya. Tetapi pada masa ini mereka masih menjadi subjek spekulasi.

Untuk lebih dekat dengan memahami lubang cacing, kemungkinan perjalanan masa melaluinya dan perbezaan yang ada antara lubang cacing dan lubang hitam, kita mesti melihat konsep ruang-waktu.

Apa itu ruang masa?

Konsep ruang-waktu berkait rapat dengan konsep lubang cacing. Itulah sebabnya mengapa perlu terlebih dahulu menetapkan apa itu dan apa ciri utamanya.

Ruang masa adalah di mana setiap kejadian di alam semesta berlaku. Dan alam semesta pada gilirannya adalah keseluruhan ruang-waktu, mampu menampung semua bentuk tenaga jirim dan banyak lagi …

Semasa pengantin lelaki bertemu dengan pengantin perempuan, itu adalah acara, tetapi acara ini mempunyai koordinat ruang: tempat pertemuan. Dan koordinat masa: tahun, bulan, hari dan masa mesyuarat.

Kelahiran bintang atau letupan supernova juga merupakan peristiwa yang berlaku dalam ruang-waktu.

Sekarang, di kawasan alam semesta yang bebas daripada massa dan interaksi, masa-masa tidak berubah. Ini bermaksud bahawa dua sinar cahaya yang bermula selari terus seperti ini, selagi mereka berada di kawasan itu. Ngomong-ngomong, kerana sinar waktu cahaya itu kekal.

Sudah tentu, ruang-waktu tidak selalu rata. Alam semesta mengandungi objek yang mempunyai jisim yang mengubah ruang-waktu, menyebabkan kelengkungan ruang-waktu pada skala universal.

Albert Einstein sendiri yang menyedari, pada saat terinspirasi bahawa dia menyebut "idea paling bahagia dalam hidup saya," bahawa pemerhati yang dipercepat secara tempatan tidak dapat dibezakan dari yang dekat dengan objek besar. Ini adalah prinsip kesetaraan yang terkenal.

Dan pemerhati yang dipercepat membengkokkan ruang-waktu, iaitu, geometri Euclidean tidak lagi berlaku. Oleh itu, dalam persekitaran objek besar seperti bintang, planet, galaksi, lubang hitam, atau alam semesta itu sendiri, selang ruang-waktu.

Kelengkungan ini dirasakan oleh manusia sebagai kekuatan yang disebut graviti, setiap hari tetapi misteri pada masa yang sama.

Graviti sama teka-tekinya dengan kekuatan yang menarik kita ke depan ketika bas di mana kita bergerak merosot tajam. Seolah-olah tiba-tiba sesuatu yang tidak kelihatan, gelap dan besar, untuk beberapa saat datang ke depan dan menarik kita, tiba-tiba mendorong kita ke hadapan.

Planet-planet bergerak secara elips mengelilingi Matahari kerana jisimnya menghasilkan kemurungan di permukaan ruang-waktu yang menyebabkan planet-planet melengkung lintasannya. Sinar cahaya juga melengkung jalannya mengikuti kemurungan ruang-waktu yang dihasilkan oleh Matahari.

Terowong melalui ruang - masa

Sekiranya ruang-waktu adalah permukaan yang melengkung, pada dasarnya tidak ada yang menghalang satu kawasan untuk bersambung dengan kawasan lain melalui terowong. Melakukan perjalanan melalui terowong seperti ini bukan hanya menunjukkan perubahan tempat, tetapi juga menawarkan kemungkinan untuk pergi ke waktu lain.

Idea ini telah mengilhami banyak buku, siri dan filem fiksyen ilmiah, termasuk siri Amerika 1960-an yang terkenal "The Time Tunnel" dan baru-baru ini "Deep Space 9" dari francais Star Trek dan filem Interstellar 2014.

Ideanya datang dari Einstein sendiri, yang, mencari jalan keluar untuk persamaan medan Relativitas Umum, menemukan bersama dengan Nathan Rosen penyelesaian teoritis yang memungkinkan menghubungkan dua kawasan ruang-waktu yang berlainan melalui terowong yang berfungsi sebagai jalan pintas.

Penyelesaian itu dikenali sebagai jambatan Einstein - Rosen dan muncul dalam karya yang diterbitkan pada tahun 1935.

Walau bagaimanapun, istilah "lubang cacing" digunakan untuk pertama kalinya pada tahun 1957, terima kasih kepada ahli fizik teori John Wheeler dan Charles Misner dalam penerbitan dari tahun itu. Sebelumnya, "tabung satu dimensi" telah disebut untuk merujuk pada ide yang sama.

Kemudian pada tahun 1980, Carl Sagan menulis novel fiksi ilmiah "Contact," sebuah buku yang kemudian dijadikan filem. Protagonis bernama Elly menemui kehidupan luar angkasa yang cerdas sejauh 25 ribu tahun cahaya. Carl Sagan mahu Elly pergi ke sana, tetapi dengan cara yang boleh dipercayai secara saintifik.

Perjalanan sejauh 25 ribu tahun cahaya bukanlah tugas yang mudah bagi manusia, kecuali jalan pintas dicari. Lubang hitam tidak boleh menjadi penyelesaian, kerana ketika mendekati singularitas, perbezaan graviti akan merobek kapal angkasa dan krewnya terpisah.

Untuk mencari kemungkinan lain, Carl Sagan berunding dengan salah satu pakar terkemuka mengenai lubang hitam pada masa itu: Kip Thorne, yang mula memikirkan perkara itu dan menyedari bahawa jambatan Einstein-Rosen atau lubang cacing Wheeler adalah penyelesaiannya.

Namun Thorne juga menyedari bahawa penyelesaian matematik tidak stabil, iaitu, terowong terbuka, tetapi tidak lama kemudian ia mencekik dan hilang.

Ketidakstabilan lubang cacing

Adakah mungkin menggunakan lubang cacing untuk menempuh jarak yang jauh dalam ruang dan waktu?

Sejak diciptakan, lubang cacing telah berfungsi di banyak plot fiksi ilmiah untuk membawa protagonis mereka ke tempat-tempat terpencil dan mengalami paradoks masa tidak linear.

Kip Thorne menemui dua kemungkinan penyelesaian untuk masalah ketidakstabilan lubang cacing:

• Melalui buih kuantum yang disebut. Pada skala Planck (10 ^-35 m) terdapat fluktuasi kuantum yang mampu menghubungkan dua wilayah ruang-waktu melalui mikrotunel. Tamadun hipotetis yang sangat maju dapat mencari jalan untuk memperluas petikan dan menahannya cukup lama untuk dilalui oleh manusia.
• Perkara jisim negatif. Menurut anggaran yang diterbitkan pada tahun 1990 oleh Thorne sendiri, sejumlah besar perkara asing ini diperlukan untuk memastikan hujung lubang cacing terbuka.

Perkara yang luar biasa mengenai penyelesaian terakhir ini adalah bahawa tidak seperti lubang hitam, tidak ada fenomena singularitas atau kuantum, dan perjalanan manusia melalui terowong jenis ini dapat dilakukan.

Dengan cara ini, lubang cacing tidak hanya akan membenarkan kawasan yang jauh di angkasa dihubungkan, tetapi juga dipisahkan dalam masa. Oleh itu mereka adalah mesin untuk perjalanan dalam masa.

Stephen Hawking, rujukan besar dalam kosmologi pada akhir abad ke-20, tidak percaya bahawa lubang cacing atau mesin masa dapat dilaksanakan, kerana banyak paradoks dan percanggahan yang timbul dari mereka.

Itu tidak melemahkan semangat para penyelidik lain, yang mengemukakan kemungkinan dua lubang hitam di kawasan ruang-waktu yang berlainan dihubungkan secara dalaman oleh lubang cacing.

Walaupun ini tidak praktikal untuk perjalanan ruang-waktu, kerana selain dari kesengsaraan yang akan membawa keistimewaan lubang hitam, tidak ada kemungkinan keluar di ujung yang lain, kerana itu adalah lubang hitam yang lain.

Perbezaan antara lubang hitam dan lubang cacing

Apabila anda bercakap mengenai lubang cacing, anda juga segera memikirkan lubang hitam.

Lubang hitam terbentuk secara semula jadi, setelah evolusi dan kematian bintang yang mempunyai jisim kritikal tertentu.

Ini muncul setelah bintang menghabiskan bahan bakar nuklearnya dan mulai berkontrak secara tidak dapat dipulihkan kerana daya gravitasi sendiri. Ia berterusan tanpa henti sehingga menyebabkan keruntuhan sehingga tidak ada yang lebih dekat daripada radius cakrawala peristiwa yang dapat melarikan diri, bahkan cahaya.

Sebagai perbandingan, lubang cacing adalah kejadian yang jarang berlaku, akibat dari anomali hipotetis dalam kelengkungan ruang-waktu. Secara teori adalah mungkin untuk melaluinya.

Walau bagaimanapun, jika seseorang cuba melewati lubang hitam, graviti yang kuat dan radiasi yang melampau di sekitar singulariti akan mengubahnya menjadi benang nipis zarah subatom.

Terdapat bukti langsung dan tidak langsung untuk kewujudan lubang hitam. Di antara bukti-bukti ini adalah pelepasan dan pengesanan gelombang graviti oleh tarikan dan putaran dua lubang hitam kolosal, yang dikesan oleh observatorium gelombang graviti LIGO.

Terdapat bukti bahawa lubang hitam super besar wujud di pusat galaksi besar, seperti Bima Sakti kita.

Putaran bintang yang cepat di dekat pusat, serta sejumlah besar radiasi frekuensi tinggi yang keluar dari sana, adalah bukti tidak langsung bahawa terdapat lubang hitam besar yang menjelaskan kehadiran fenomena ini.

Baru pada 10 April 2019 dunia menunjukkan foto pertama lubang hitam supermasif (7 miliar kali jisim Matahari), yang terletak di galaksi yang sangat jauh: Messier 87 di buruj Virgo, pada 55 juta tahun cahaya dari Bumi.

Foto lubang hitam ini dimungkinkan oleh rangkaian teleskop di seluruh dunia, yang disebut "Event Horizon Telescope", dengan penyertaan lebih dari 200 saintis dari seluruh dunia.

Sebaliknya, setakat ini tidak ada bukti lubang cacing. Para saintis telah dapat mengesan dan mengesan lubang hitam, namun hal yang sama tidak dapat dilakukan dengan lubang cacing.

Oleh itu, mereka adalah objek hipotetis, walaupun secara teorinya dapat dilaksanakan, kerana lubang hitam juga pernah terjadi.

Kepelbagaian / jenis lubang cacing

Walaupun belum dapat dikesan, atau mungkin karena ini, kemungkinan berlainan lubang cacing telah dibayangkan. Semuanya secara teori dapat dilaksanakan, kerana mereka memenuhi persamaan Einstein untuk relativiti umum. Berikut adalah beberapa:

• Lubang cacing yang menghubungkan dua kawasan ruang-waktu di alam semesta yang sama.
• Lubang cacing mampu menghubungkan satu alam semesta dengan alam semesta yang lain.
• Jambatan Einstein-Rosen, di mana jirim boleh berlalu dari satu bukaan ke bukaan yang lain. Walaupun bahagian perkara ini akan menyebabkan ketidakstabilan, menyebabkan terowong runtuh dengan sendirinya.
• Lubang cacing Kip Thorne, dengan cangkang sfera jisim negatif. Ia stabil dan dapat dilalui di kedua arah.
• Lubang cacing Schwarzschild yang disebut, terdiri daripada dua lubang hitam statik yang bersambung. Mereka tidak dapat dilalui, kerana jirim dan cahaya terperangkap di antara kedua-dua ekstrem.
• Lubang cacing yang dimuatkan dan / atau berputar atau Kerr, terdiri daripada dua lubang hitam dinamik yang disambungkan secara dalaman, dapat dilalui hanya dalam satu arah.
• Buih kuantum ruang-waktu, keberadaannya berteori pada tahap subatomik. Buih itu terdiri daripada terowong subatomik yang sangat tidak stabil yang menghubungkan kawasan yang berbeza. Menstabilkan dan memperluasnya memerlukan penciptaan plasma quark-gluon, yang memerlukan tenaga yang hampir tidak terbatas untuk dihasilkan.
• Baru-baru ini, berkat teori tali, lubang cacing yang disokong oleh tali kosmik telah berteori.
• Lubang hitam yang saling berkaitan dan kemudian dipisahkan, dari mana timbul lubang ruang-waktu, atau jambatan Einstein-Rosen yang dipegang bersama oleh graviti. Ini adalah penyelesaian teori yang dicadangkan pada bulan September 2013 oleh ahli fizik Juan Maldacena dan Leonard Susskind.

Kesemuanya mungkin, kerana tidak bertentangan dengan persamaan relativiti umum Einstein.

Adakah lubang cacing dapat dilihat?

Untuk masa yang lama, lubang hitam adalah penyelesaian teoritis untuk persamaan Einstein. Einstein sendiri mempersoalkan kemungkinan mereka dapat dikesan oleh manusia.

Albert Einstein (1879-1955), pengarang teori relativiti. Sumber: Pixabay.

Jadi untuk masa yang lama, lubang hitam tetap menjadi ramalan teori, sehingga ia dijumpai dan berada. Para saintis mempunyai harapan yang sama untuk lubang cacing.

Sangat mungkin bahawa mereka juga ada di sana, tetapi belum dipelajari untuk mencari mereka. Walaupun menurut penerbitan baru-baru ini, lubang cacing akan meninggalkan jejak dan bayang-bayang yang dapat dilihat bahkan dengan teleskop.

Foton dipercayai bergerak di sekitar lubang cacing, menghasilkan cincin yang bercahaya. Foton terdekat jatuh ke dalam dan meninggalkan bayangan yang membolehkannya dibezakan dari lubang hitam.

Menurut Rajibul Shaikh, seorang ahli fizik di Tata Institute for Fundamental Research di Mumbai di India, sejenis lubang cacing berputar akan menghasilkan bayangan yang lebih besar dan melengkung daripada lubang hitam.

Dalam karyanya, Shaikh telah mempelajari bayangan teoritis yang dilemparkan oleh kelas tertentu dari lubang cacing berputar, dengan fokus pada peranan penting lubang lubang dalam pembentukan bayangan foton yang memungkinkannya dikenali dan dibezakan dari lubang hitam.

Shaikh juga telah menganalisis pergantungan bayangan pada putaran lubang cacing dan juga membandingkannya dengan bayangan yang dilemparkan oleh lubang hitam Kerr yang berputar, mendapati perbezaan yang ketara. Ini adalah karya teori sepenuhnya.

Selain itu, buat masa ini, lubang cacing tetap menjadi pengabaian matematik, tetapi ada kemungkinan beberapa akan segera kelihatan. Apa yang melampau masih menjadi sangkaan buat masa ini.

Rujukan

1. Ikatan kuantum dapat menimbulkan graviti. Diambil dari Cienciaaldia.com
2. Progress of Physics, Vol 61, Edisi September 2013 Halaman 781-811
3. Lubang cacing. Diambil dari wikipedia.org
4. Ruang masa. Diambil dari wikipedia.org.
5. David Nield (2018). Kertas Baru Crazy Mencadangkan Bayangan Cacing Lubang Cacing yang Kita Mudah Lihat Dengan Teleskop. Diambil dari sciencealert.com