Kærligheden mellem de smukke, unge mennesker Romeo og Julie er altopslugende, men deres familier hader hinanden og vil under ingen omstændigheder tillade et ægteskab, så de ulykkelige unge elskende bliver sendt i eksil i hver sin galakse.
Men Romeo og Julie er fysikere og mere end almindelig smarte, så de finder i dybeste hemmelighed frem til et såkaldt ormehul mellem de to galakser. Set udefra ligner ormehullets åbninger to sorte huller, hvor det ene befinder sig i Romeos galakse og det andet i Julies.
Nu kaster de unge elskende sig ind i hver sit hul, og familierne tror, at deres ubærlige længsel efter hinanden har fået dem til at begå selvmord.
Sådan kunne Shakespeares klassiske drama om Romeo og Julie udspille sig, hvis det blev omskrevet til en science fiction-version. Det kunne endda få en lykkeligere slutning:
I ormehullet sender de ekstreme tyngdefelter Romeo og Julie gennem røret mellem de to åbninger, så de lander i hinandens arme midt i røret, hvor de kan nyde deres kærlighed. Nu er parret ikke blot havnet et andet sted i rummet – i skjul for deres onde familier – men også i tiden.
Universets tidsmaskiner er camoufleret som sorte huller.
Idéen om, at universet kan rumme ormehuller, der forbinder ellers adskilte steder og tider, er udsprunget af Einsteins relativitetsteori. Hvis ormehullerne findes, vil de være camoufleret som sorte huller, og fysikerne har hidtil anset det for umuligt at finde dem, netop fordi vi ikke kan se, hvad der foregår inde i et sort hul.
Men nu siger nye teorier, at ormehullerne måske alligevel har nogle særlige karakteristika, som gør det muligt at identificere dem – og dermed finde frem til universets indbyggede tidsmaskiner.
Supertunge sorte huller findes i hjertet af de fleste galakser. Nogle af dem er måske i virkeligheden indgange til ormehuller.
Rum-tiden danner et U
Ormehuller er en fysisk mulighed, fordi tyngdekraften ifølge relativitetsteorien påvirker både rummet og tiden. Einstein koblede de tre rumlige dimensioner sammen med tiden til den såkaldte rum-tid, som dermed har fire dimensioner.
Vi kan ikke se noget firedimensionelt for os, så derfor illustreres rum-tiden ofte som et todimensionelt tæppe, der tynges ned af objekter med masse.
Tyngdekraften fra en beskeden masse som Jordens krummer kun rum-tiden en smule svarende til betrækkets krumning i en spisestuestol, når du sætter dig på den. Men enorme tætpakkede masser som sorte huller eller neutronstjerner skaber en så ekstrem krumning, at rum-tiden danner en dyb brønd omkring dem.
Og hvis to af disse tyngdebrønde er forbundet, kan rum-tiden tvinges rundt, så den danner en sæk med form som et U.
Ormehuller forbinder fortid og fremtid
1. Store masser krummer rum-tiden
To supertunge sorte huller danner dybe tyngdebrønde i rum-tiden (A og B) og krummer den, så den får form som et U. En lyspartikel eller et rumskib må normalt følge rummets krumning og tage den lange vej rundt fra punkt A til punkt B.
2. Ormehul er en genvej i tiden
Nogle sorte huller i midten af galakser kan være åbninger på ormehuller, som skaber en genvej mellem galakserne. Hvis man rejser ind gennem åbning A, lander man i fremtiden ved B. Den omvendte tur fører tilbage til rejsens start i fortiden.
3. Eksotisk stof udvider genvejen
Røret mellem ormehullets to åbninger skal holdes åbent, så et rumskib kan passere gennem det. Det kræver, at røret har en skal af såkaldt eksotisk stof, som modvirker tyngdekraften og forhindrer den i at trække røret sammen.
Når en lyspartikel bevæger sig ned ad U’ets ene ben, rundt i buen og op ad det andet ben, når den frem til et sted tæt på udgangspunktet. Og hvis den her rammer en lige kanal mellem de to ben, kan den smutte gennem kanalen og vende tilbage til et sted, hvor den har været før, og dermed lande i fortiden.
Og omvendt: Hvis lyspartiklen smutter gennem kanalen allerede på udturen, kan den spare den lange rejse langs med U’et og skyde genvej til fremtiden.
Hvis ormehuller findes, er de derfor genveje gennem tid og rum, som kan muliggøre rejser både frem og tilbage i tiden. Og i princippet kan vi mødes på midten – præcis som Romeo og Julie.
Eksotisk stof baner vejen
Ormehuller kom for alvor på den videnskabelige dagsorden sidst i 1980’erne, hvor den amerikanske nobelpristager Kip Thorne beregnede, at man teoretisk set kan sende et rumskib gennem røret mellem ormehullets to åbninger. Det kræver dog, at røret holdes åbent af såkaldt eksotisk stof.
Alt almindeligt stof har masse og dermed positiv energi, så det udøver tiltrækning via tyngdekraften. Modsat har eksotisk stof, som bogstavelig talt består af mindre end ingenting, negativ energi.
Det gør det eksotiske stof frastødende, så hvis røret i ormehullet har en tynd skal af eksotisk stof, holder skallen kanalen åben, så rumskibet kan rejse gennem røret til et andet sted i tid og rum.
Det lyder som ren fantasi, men eksperimenter har frembragt bittesmå områder med negativ energi og bevist, at eksotisk stof rent faktisk eksisterer.
Ormehullerne er ældgamle
Hypotesen om, at nogle supertunge sorte huller i virkeligheden er indgange til ormehuller, blev fremsat af den russiske fysiker Igor Novikov fra Københavns Universitet i 2006.
Teorien bygger på en antagelse om, at et stort antal sorte huller blev dannet lige efter big bang, hvor den tætpakkede rum-tid i universets ursuppe var så sammenkrøllet, at den mindede om skum. Derfor kom nogle af de nyfødte sorte huller i berøring med hinanden og blev forbundet af rør, hvorved de blev til ormehuller.
Universets udvidelse har trukket ormehullerne ud.
I takt med rummets udvidelse er ormehullerne blevet spredt i alle hjørner af nutidens enorme univers, hvor rørene mellem åbningerne forbinder fjerntliggende galakser og danner et kosmisk netværk af genveje i tid og rum.
Nogle af rørene kan være bristet undervejs som følge af rummets vokseværk, og dermed er ormehullernes åbninger blevet til almindelige supertunge sorte huller i hjertet af galakserne.
En af de førende forskere i ormehuller er Juan Maldacena fra Princeton University i USA. Han er også ophavsmand til den lille science fiction-udgave af Romeo og Julie. Maldacenas beregninger viser, at ormehullets åbninger i to galakser faktisk kan have en geometri, som gør det muligt at kaste sig ned i dem og mødes midt i røret.
Men ifølge Maldacena kommer de unge elskende ikke ud igen. På grund af universets udvidelse i alle retninger fjerner ormehullets åbninger sig så hurtigt fra hinanden, at Romeo og Julie aldrig når til enden af tunnellen, selvom de rejser gennem røret med næsten lysets hastighed.
Kip Thorne fandt ud af, at det teoretisk set er muligt at sende et rumskib gennem et ormehul. Juan Maldacena mener, at rumskibet aldrig kommer ud, fordi hullet bliver længere og længere.
Andre forskere er uenige i den udlægning. Den russiske fysiker Mikhail Piotrovitch fra Det Centrale Astronomiske Observatorium i Sankt Petersborg mener, at atomer, som tager smutvejen gennem et ormehul, vil komme ud af den modsatte åbning som bobler af ti billioner grader varmt plasma.
Dermed er det ifølge ham også teoretisk muligt at rejse hele vejen gennem hullet. Og nok så vigtigt: Det er muligt for os at finde ormehullerne.
Stråling viser vej til ormehuller
Udefra ligner galaksekerner supertunge sorte huller, men nogle af dem er måske indgange til ormehuller. Ny forskning viser, hvordan vi kan finde ormehullerne – fx ved hjælp af Fermi-teleskopet.
1. Ormehullet suger gas til sig
Åbningen på et ormehul sluger ligesom et supertungt sort hul gas fra en roterende skive omkring hullet. Ifølge en ny teori sender ormehullets tyngdefelter gas fra begge åbninger ind gennem røret med næsten lysets hastighed.
2. Sammenstød skaber plasmaboble
Midt i røret mødes de to strømme af gas på vej forbi hinanden, og sammenstød mellem partiklerne hæver temperaturen voldsomt. Herved dannes der en plasmaboble med en svimlende temperatur på ti billioner grader.
3. Boblen vokser ud mod åbningerne
Boblen af plasma udvider sig eksplosivt og transporterer partiklerne fra gasserne med sig ud til ormehullets to åbninger. Her vælder det glohede plasma ud i alle retninger, mens det udsender ekstremt energirig gammastråling.
4. Strålingen afslører ormehullet
Strålingen fra gasskiven gør det muligt at skelne ormehullet fra et sort hul, fx med rumteleskopet Fermi. Et sort hul udsender kun gammastråling fra partikelstrømme, der skyder vinkelret ud fra hullet, men ikke fra gasskiven.
Piotrovitch har regnet på, hvad der sker, hvis to åbninger for enderne af et ormehul begge sluger gas. Først bliver atomerne i gassen accelereret op af de ekstremt stærke tyngdefelter ved mundene, hvorfra de blæser ind gennem røret med nær lysets hastighed.
Midt i røret brager de sammen og omdannes til en boble af ti billioner grader varmt plasma, som udvider sig voldsomt. Udvidelsen sparker gassernes partikler videre gennem røret og ud af ormehullets åbninger. Her udsender plasmaet energirig gammastråling i alle retninger.
Det er ikke tilfældet med gasskiven omkring et supertungt sort hul, som sluger gas, så derfor kan astronomerne nu afsløre et ormehul ved hjælp af NASA’s rumteleskop Fermi, som netop observerer gammastråling.
Hvis Piotrovitch har ret, vil det i princippet også være muligt for Romeo og Julie at slippe ud af ormehullet igen.
Andre fysikere har fundet en anden vej til at opklare, om ormehuller kan være camouflerede som supertunge sorte huller.
Et ormehul i Mælkevejen
De-Chang Dai fra Yangzhou University i Kina og Dejan Stojkovic fra University at Buffalo i USA fremlagt beregninger om forholdene tæt omkring det supertunge sorte hul i centrum af Mælkevejen. Det sorte hul er slumrende, fordi det har tømt sit nærområde for gas, og derfor har det været muligt for astronomer at kortlægge banen af stjernen S2, som kredser om hullet i en afstand på kun 20 milliarder kilometer.
Hvis det supertunge sorte hul i vores egen galakse i virkeligheden er den ene åbning på et ormehul, og hvis den anden åbning også er omkredset af en nær stjerne, vil der via røret være en direkte gensidig massetiltrækning mellem de to stjerner. Og det vil sætte spor i S2’s bane, viser beregningerne.
Den næste generation af kæmpeteleskoper med spejle på 30-40 meter som Extremely Large Telescope i Chile vil have et tilstrækkelig skarpt syn til at afsløre påvirkningen af banen. Hvis påvirkningen dokumenteres, har vi fundet vores egen lokale portal til tidsrejser i universet.
Stjernen S2 kredser om det sorte hul midt i Mælkevejen (tv.). Hvis hullet er et ormehul, vil teleskopet ELT (th.) kunne se, at stjernens bane bliver påvirket af stjerner ud for ormehullets anden åbning.
Idéen om tidsrejser er fascinerende, men også skræmmende, fordi de strider mod vores normale opfattelse af tid som en fast størrelse. Men tilsyneladende er der ikke noget i fysikkens love, som forhindrer dem.
Flyrejser fører til fremtiden
I dag har vi bevist, at det er muligt at rejse ind i fremtiden. Det sker simpelthen, når vi bevæger os, især når det sker med høj hastighed.
Det kan være svært at forstå, men forestil dig, at tiden er en flod, som flyder fra fortiden ind i fremtiden. Vi sidder alle i en båd, som driver med strømmen. For at rejse ind i fremtiden behøver vi bare at starte motoren, så båden bevæger sig hurtigere end strømmen.
På den måde rejser millioner af mennesker hver dag nogle få milliardtedele af et sekund ind i fremtiden ombord på fly, der flyver tusind kilometer i timen. Tidsforskellen er dog så lille, at vi ikke mærker den, og den kan kun måles med atomure.
Hvis vi for alvor vil bruge fart til at rejse ind i fremtiden, må vi bygge et rumskib, der flyver med næsten lysets hastighed, så går tiden markant langsommere ombord på fartøjet.
På en rejse ud til den nærmeste stjerne og hjem igen vil astronauterne opleve, at der er gået et år af deres liv, men når de lander på Jorden, er der gået ti år siden afrejsen. De er landet i fremtiden.
Eksemplet er baseret på Einsteins specielle relativitetsteori og viser, at samtidighed ikke eksisterer over store afstande i rummet, fordi tidens forløb afhænger af iagttagerens hastighed.
Ydermere forudsiger den generelle relativitetsteori, at tiden påvirkes af store masser i rummet; jo større en masse er, jo kraftigere er tyngdefeltet, og jo langsommere går tiden. Det fænomen har vi også målt på Jorden, hvor tiden går en smule hurtigere på en bjergtop end ved havoverfladen, fordi toppen er længere væk fra tyngdepunktet i klodens centrum.
Hvis vi kunne rejse ud til en kompakt neutronstjerne med en diameter på 10-20 kilometer og en større masse end Solens, ville effekten være langt tydeligere, fordi tiden ved stjernen går hele 30 procent langsommere end på Jorden.
En rejse til en neutronstjerne bringer os århundreder frem i tiden.
Så når astronauternes superhurtige rumskib vender hjem efter deres rejse til stjernen, vil de lande flere hundrede år ude i fremtiden.
Tyngdekraftens påvirkning af tiden betyder også, at Romeo og Julie ikke skal frygte mødet med familien, hvis de engang beslutter sig for at vende tilbage til deres galakser. Opholdet i ormehullets voldsomme tyngdefelt vil forsinke deres tid så meget, at de ved tilbagekomsten er så langt ude i fremtiden, at ingen længere kender dem.
Rejser til fortiden er farlige
Mens rejser til fremtiden allerede i dag kan lade sig gøre i mindre skala, er rejser tilbage i tiden mere spekulative – men de er principielt mulige, hvis ormehuller i rum-tiden eksisterer.
Rejser til fortiden medfører dog nogle problemer, som virker helt uløselige. Det gælder fx det såkaldte bedstefar-paradoks: Hvad sker der, hvis du rejser tilbage i tiden og slår sin bedstefar ihjel, før han har sat børn i verden? Så ville du jo aldrig selv være født, men hvem er det så, der slår din bedstefar ihjel?
Paradokset har fået den legendariske britiske fysiker Stephen Hawking til at hævde, at der simpelthen må findes en ukendt mekanisme i fysikkens love, som forhindrer rejser tilbage i tiden.
Igor Novikov er mere moderat. Han vurderer, at vi i princippet godt kan besøge fortiden, men vi kan ikke ændre den på en måde, som udelukker nutiden eller fremtiden.
Hvis tidsmaskinen opfindes, vil vi under alle omstændigheder efterfølgende højst kunne rejse tilbage til den dag, hvor maskinen blev taget i brug. Vi kan altså ikke holde ferie hos de gamle egyptere og se dem bygge pyramiderne. Og af samme grund har vi – så vidt vi da ved – endnu aldrig haft besøg fra fremtiden.
