Трима физици доказаха теоретично, че могат да съществуват проходими червейни дупки - тунели в тъканта на пространство-времето - и че могат да се използват за пътувания от една част на Вселената до друга.

Но въпреки че е възможно теоретично, тази възможност няма да е от полза за пътешествия на хората, заяви авторът на проучването, Даниел Джафърис (Daniel Jafferis) от Харвардския университет, направено в сътрудничество с Пин Гао (Ping Gao), също от Харвард и Арон Уол (Aron Wall) от Станфордския университет.

Оказва се според изчисленията на физиците, че ако пътуваме през такава червейна дупка, за пътуването ще е необходимо дори повече време, отколкото ако пътувате по обичайния маршрут. На теория такава дупка би била „вплетен тунел“ между две черни дупки.

Тези констатации ще бъдат представени на Априлската среща на Американското физическо общество през 2019 г. в Денвър, а резюме на доклада е публикувано в сайта на срещата.

Въпреки че пропада пангалактическото пътешествие, Джафърис отбелязва, че изследването на вероятността на съществуването на червейна дупка, през която може да премине светлина, е стъпка в стремежа да се разработи теория за квантовата гравитация.

"Реалният смисъл на тази работа е в нейната връзка с информационния проблем на черната дупка и връзките между гравитацията и квантовата механика", пояснява Джафърис.

През 2013 г. астрономът Леонард Съскайнд (Leonard Susskind) от Станфорд и физикът Хуан Малдасена (Juan Maldacena) от Института за напреднали изследвания излязоха с твърдението, че ER = EPR, равенство, свързващо две статии, които Айнщайн пише през 1935 г. с колеги, едната с Нейтън Розен (Nathan Rosen) за един феномен, който стана известен като мостове на Айнщайн-Розен (Einstein-Rosen Bridge - EP), по-известен като червейни дупки (терминът е въведен през 1957 г., а другата с Борис Подолски (Boris Podolsky) и също Розен за друг феномен (Einstein–Podolsky–Rosen - EPR) - квантовото вплитане, явлението, при което две елементарни частици могат да бъдат свързани помежду си така че промяната в едната от частиците директно засяга другата частица, независимо където се намира във Вселената. 

Стандартната червейна дупка (мост)  на Айнщайн-Розен е нестабилна и непроходима.

В уравнението ER = EPR Съскайнд поставя вляво едно следствие на гравитационните уравнения на Айнщайн, а вдясно - основното квантовомеханично явление.

Идеята за новата теория хрумва на Джафърис, когато започва да разсъждава за две черни дупки, вплетени на квантово ниво, както е формулирано ER = EPR от Малдасена и Съскайнд.

"От позицията на външен наблюдател пътуването през червейната дупка е еквивалентно на квантовата телепортация с помощта на вплетени черни дупки", обяснява Джафърис.

Форматът на квантовата телепортация изключва използването на тези проходими червейни дупки като машини на времето. Всичко, което минава през дупката, трябва да изчака съобщението на Алис да пропътува до Боб във външната вселена, преди тя да може да излезе от черната дупка на Боб, така че червейната дупка не предлага никакъв свръхсветствен начин, който може да се използва за пътуване във времето. Изглежда, че в природата могат да бъдат разрешени проходими червейни дупки, стига да не предлагат някакво предимство в пространство-времето.

Пряката връзка между черните дупки е по-къса от връзката с червейни дупки и следователно пътуването през червейни дупки не е пряк път. Това може да е разочароващо, тази теория дава нови прозрения в квантовата механика.

^{Екипът предлага нов подход за поддържане на проходима червейна дупка. Този теоретичен резултат е получен чрез добавяне на някои взаимодействия, които свързват двете граници на Шварцшилд, което води до тензор на напрежение с квантов материал с отрицателна средна нулева енергия. Това показва, че мостът Айнщайн-Розен на BTZ черна дупка* (автори Máximo Bañados, Claudio Teitelboim, Jorge Zanelli - черна дупка като решение за топологична гравитация за (2+1)-измерения с отрицателна космологична константа) става леко проходим след добавянето на двустранно свързване. Това позволява червейната дупка да бъде отворена за кратко време във вътрешния си район.}

„Откритата от нас проходима червейна дупка има интересна интерпретация в контекста на ER = EPR. Малдасена и Съскайнд предполагат, че всяка двойка вплетени квантови системи са свързани с мост на Айнщайн-Розен (непроходима червейна дупка). Основната разлика в нашата работа е, че позволяваме взаимодействието между вплетените системи, което се приема за незначително в ER = EPR. Показано е, че в този случай мостът на Айнщайн-Розен може да се отвори, за да се превърне в проходима червейна дупка”, пишат изследователите.

Тъй като червейната дупка е проходима, Джафърис обяснява, че това е специален случай, в който информацията може да бъде извлечена от черната дупка.

"Това дава инструмент за изследване на причинно-следствените връзки за региони, които иначе биха останали зад хоризонта, прозорец за наблюдател вътре в пространство-времето, който е достъпно отвън", коментира Джафърис.

Досега основна пречка при формулирането на проходими червеи е необходимостта от отрицателна енергия, която като че ли е в противоречие с квантовата гравитация. Но Джафърис преодолява това с помощта на инструменти от квантовата теория на полето, изчислявайки квантовите ефекти, подобни на ефекта на Казимир.

^{Какво представлява този ефектът на холандския учен Хендрик Казимир (Hendrik Casimir): Ако се вземат две незаредени близко разположени металните пластини с отразяващи повърхности на разстояние от няколко атомни диаметри, те ще бъдат привлечени една към друга заради флуктуациите на разположения между тях вакуум, който непрекъснато произвежда двойки частици и античастици. В пространството помежду пластините се получават резонансни вълни, които цяло или полуцяло число пъти се поместват между повърхностите като електромагнитните вълни се усилват. Всички останали дължини, които са по-големи, се потискат, т.е. се потиска раждането на съответните виртуални фотони. Това се дължи на факта, че в пространството между пластините може да съществуват само стоящи вълни, чиято амплитуда е равна на нула. В резултат на това налягането на виртуалните фотони между двете повърхности е по-малко от налягането върху тях отвън, там, където раждането на фотони е неограничено. Колкото по-близо една до друга са повърхностите, толкова по-малка е дължината на вълните в резонанс и толкова повече се оказват потушени. В резултат на това, се увеличава силата на привличане между повърхностите. Този ефект донякъде е подобен на привличането на плуващи прекалено близо един до друг кораби в океана. Силата, с която се привличат пластините е пропорционална на сумата на честотите на стоящите вълни, генерирани между плочите.}

"Мисля, че това ще ни научи на дълбоки неща за съответствията между калибровъчните теории и гравитацията, квантовата гравитация и дори може би нов начин за формулиране на квантовата механика", заявява Джафърис.