Trou de ver. Les capacités intergalactiques ouvrent la voie. Un tunnel à travers l'espace-temps, permettant aux voyageurs courageux de voyager entre les systèmes stellaires, sans même approcher de la vitesse de la lumière.
Les trous de ver sont le cheval de bataille des civilisations interstellaires de science-fiction dans les livres et les films, car ils résolvent le problème ennuyeux d'une œuvre d'art: "Si vous vous en tenez à la physique, 99,999999% de notre histoire sera aussi intéressant que de regarder des gens endormis."
Mais cela peut-il être fait? Vraiment s'effondrer et plier l'espace-temps, créer un tunnel pratique et réaliser tous nos rêves galactiques?
En bref: peu probable.
En savoir plus: sous la coupe.
Méfiez-vous du trou blanc
Le concept de trous de ver est né lorsque le physicien Ludwig Flamm, puis Albert Einstein et
Nathan Rosen, ont réalisé que les trous noirs pouvaient être "étirés". Si nous commençons à résoudre des équations fantastiquement complexes de la théorie générale de la relativité, alors le mécanisme qui prédit l'existence de trous noirs prédit également un phénomène tel que les trous blancs. Le trou blanc est ce que vous imaginez être. Si l'horizon des événements d'un trou noir marque une région de l'espace à laquelle il est impossible de s'échapper après y être entré, il est impossible de tomber au-delà de l'horizon d'un trou blanc, bien que tout ce qui s'y trouve puisse s'échapper.
Les mêmes calculs mathématiques donnent un petit prix: tous les trous noirs se connectent naturellement aux trous blancs à travers des singularités, formant un tunnel spatial. Hourra, trous de ver, et nous y voilà!
Ou pas. Nous avons des montagnes de preuves de l'existence de trous noirs, mais les trous blancs restent un fantasme mathématique. Il n'y a aucun processus connu dans l'univers qui les façonnerait, et même s'ils apparaissaient, leur instabilité naturelle les détruirait rapidement. Oui, au fait, le mécanisme de l'apparition des trous noirs - l'effondrement des étoiles massives - empêche automatiquement l'apparition de trous blancs symbiotiques.
Et même s'ils se formaient (et ils ne se forment pas), l'extrême gravité des singularités mutuelles entraînerait l'étirement instantané du tunnel du trou de ver et sa rupture plus rapide que tout ce qui pourrait le traverser.
Mort dans un trou noir
Mais vous n'interdirez personne de jouer au jeu amusant «et si». Et si des trous blancs peuvent se former naturellement ou peuvent-ils être créés? Et s'ils peuvent être stabilisés? Et si vous pouvez attacher la singularité d'un trou blanc à la singularité d'un trou noir et créer un trou de ver? Et si? Et si? Et si?
Eh bien, tout d'abord, voyager à travers un tel trou de ver serait dégoûtant. L'entrée du trou de ver - la «gorge» - est située à l'intérieur de l'horizon des événements du trou noir.
Et c'est ça le problème.
La définition même de l'horizon des événements - sa signification cosmique d'existence - consiste dans le fait qu'après avoir passé pour lui, vous ne sortirez pas. Pas question. Peu importe s'il y a un tunnel à l'intérieur - vous ne sortirez pas par lui. À l'intérieur de l'horizon des événements du trou noir, il y a une seule direction: la ville de Singularsk, un lieu d'une densité infinie et qui écrase tout dans le monde de la gravité.
Supposons que vous soyez entré dans un trou. Vous observez la lumière pénétrer d'un autre morceau de l'univers. Si quelqu'un vous rejoint, vous pouvez le rencontrer et prendre une tasse de thé. Et mourir - une mort terrible - se précipitant vers la singularité.
Bien sûr que non
Existe-t-il un moyen de créer un trou de ver fonctionnel au lieu d'un terrible portail vers une destruction inévitable? Étonnamment, il y en a. Eh bien, pas un «oui» à 100% définitif pour «une partie normale de notre univers». Au contraire, oui, "si nous faisons semblant."
Deux obstacles importants doivent être surmontés pour créer un trou de ver praticable. Tout d'abord, l'entrée du trou de ver doit être en dehors de l'horizon des événements. Cela vous permettra d'entrer dans le trou de ver et de le traverser jusqu'à votre destination sans craindre de rencontrer une singularité.
Deuxièmement, le tunnel doit être stable et solide. Il doit résister à l'extrême gravité des singularités et résister à la rupture quand quelque chose survole sur lui.
Et du matériel qui résout les deux problèmes existe. Mais il a sa propre difficulté: la masse négative.
Voilà, la masse, seulement négatif. Un anneau de matériau de masse négative peut être utilisé pour créer un trou de ver fonctionnel et utile. Étant donné que la nature exotique de la masse négative déforme l'espace-temps d'une manière spéciale, elle gonfle l'entrée du trou de ver au-delà des limites de l'horizon des événements et stabilise le col du trou de ver. Ce n'est pas très intuitif, mais les calculs mathématiques sont corrects.
Mais une telle substance peut-elle exister? Nous avons distingué une partie considérable de l'Univers et, jusqu'à présent, nous n'avons pas vu les masses négatives. S'il existait, il aurait des propriétés très étranges. Par exemple, selon les lois de Newton, si vous leur ajoutez quelques inconvénients, il s'avère qu'une particule de masse négative pousserait une particule avec une masse positive et qu'une particule avec une masse positive attirerait une particule avec une masse négative. Si vous placez deux particules de masses opposées côte à côte, elles commencent soudainement à accélérer dans une direction et s'envolent ensemble vers l'infini. Un tel comportement, semble-t-il, doit violer une loi de l'univers.
Qu'en est-il de l'effet Casimir, l'attraction étrange et surprenante de deux plaques métalliques due à l'énergie du vide? Il est souvent cité comme exemple, car l'Univers se comporte mal et comme un chemin possible vers une masse négative. Mais la force Casimir est caractérisée par une pression négative locale et non par une masse négative. Bien sûr, nous ne savons pas tout sur la gravité quantique et la nature de l'espace-temps à des échelles extrêmement petites. La civilisation avancée peut-elle ouvrir la voie à une masse négative et contrôler la gravité comme elle en a besoin? Une percée en physique ouvrira-t-elle la voie à l'exploration de trous de ver?
Probablement pas. Trop de choses vont contre eux. Travailler des trous de ver violerait tellement de règles de la physique bien connue (et bien testée) qu'il me semble qu'il serait préférable de faire d'autres tâches.
Certains vont m'accuser de ne pas être assez créatif, mais l'univers ne se soucie pas de notre créativité. Les outils de la science sont stricts mais justes; si l'idée ne fonctionne pas, elle ne fonctionne pas. Dans notre univers, il y a beaucoup de puzzles merveilleux, et nous n'avons certainement pas encore révélé tous les détails du travail de l'espace. Mais les trous de ver, très probablement, ne seront pas là.