Wat is een wormgat?

wormgat
Artist impression van een wormgat

Een wormgat is een doorgang door de ruimte-tijd die voor afkortingen kan zorgen voor lange reizen door het heelal. Wormgaten worden voorspeld door de algemene relativiteitstheorie. Maar opgepast: wormgaten brengen ook gevaren met zich mee; ze kunnen onverwacht ineenstorten, hoge straling en gevaarlijk contact met exotische materie.

De theorie van wormgaten

In 1916 werd het bestaan van wormgaten voor het eerst getheoretiseerd ofschoon men in die tijd de term wormgaten nog niet gebruikte. Toen de Oostenrijkse natuurkundige Ludwig Ramm een andere oplossing van een andere natuurkundige bestudeerde van de vergelijkingen in de algemene relativiteitstheorie realiseerde hij zich dat er een andere oplossing mogelijk was. Hij beschreef een “wit gat”, een theoretische tijd die tegengesteld was aan een zwart gat. Toegangen tot zowel een zwart als een wit gat konden verbonden worden door een ruimte-tijd-leiding.

In 1935 gebruikten Albert Einstein en de natuurkundige Nathan Rosen de algemene relativiteitstheorie om dit idee uit te werken waarbij ze voorstelden dat er “bruggen” in de ruimte-tijd kunnen voorkomen. Deze bruggen verbinden twee verschillende punten in de ruimte-tijd waarbij een afkorting wordt gemaakt die zorgt voor een kortere reistijd en kleine afstand. Deze afkortingen worden Einstein-Rosen-bruggen genoemd, oftewel “wormgaten”.

Op dit moment zijn wormgaten zuiver hypothetisch. Niemand denkt dat we op korte termijn een wormgat zullen vinden.

Wormgaten hebben twee openingen die door middel van een nauwe doorgang met elkaar zijn verbonden. De openingen zijn vermoedelijk rond. De nauwe doorgang kan een recht stuk zijn maar wellicht ook windingen hebben waardoor het af te leggen pad langer is dan bij een conventioneel pad.

De algemene relativiteitstheorie van Einstein voorspelt wiskundig het bestaan van wormgaten maar er zijn tot nu toe geen wormgaten gevonden. Een wormgat met een negatieve massa zou gevonden kunnen worden door de manier waarop de zwaartekracht het passerende licht beïnvloedt.

Bepaalde oplossingen van de algemene relativiteitstheorie staan het bestaan van wormgaten toe: de mond van een wormgat is dan een zwart gat. Echter een natuurlijk voorkomend zwart gat, gevormd door het ineenstorten van een zware stervende ster, maakt niet uit zichzelf een wormgat.

Door het wormgat

DScience fiction films laten ons nu al regelmatig met het grootste gemak door wormgaten reizen maar in werkelijkheid zijn dergelijke reizen wel een stuk gecompliceerder en dat heeft niks te maken met het feit dat we nog nooit een wormgat hebben gezien.

Het eerste probleem is de grootte. De oorspronkelijke wormgaten die worden voorspeld zijn heel erg klein, ongeveer 10 – 30 centimeters. Echter, met het uitdijen van het heelal is met mogelijk dat er wormgaten zijn die groter zijn geworden.

Een ander probleem is de stabiliteit. De voorspelde Einstein-Rosen wormgaten zijn niet bruikbaar om te reizen omdat ze snel ineenstorten. Er is exotische materie nodig om ze te stabiliseren en het is niet duidelijk of dergelijke materie in het heelal bestaat.

Nu heeft meer recent onderzoek aangetoond dat een wormgat dat “exotische” materie bevat open kan blijven en gedurende langere periodes stabiel kan blijven. Deze exotische materie moet overigens niet verward worden met donkere materie of antimaterie maar het gaat om materie met een negatieve energie dichtheid en een grote negatieve druk. Dergelijke materie is tot nu toe alleen beredeneerd in het gedrag van bepaalde staten van vacuüm als onderdeel van de kwantumveldtheorie.

Als een wormgat voldoende exotische materie zou bevatten, van nature of kunstmatig toegevoegd, dan zou het theoretisch gebruikt kunnen worden om informatie te verzenden of om door de ruimte te reizen. Helaas zouden menselijke reizen door ruimtetunnels nogal een uitdaging zijn.

Kip Thorne, één van de winnaars van de Nobelprijs voor de Natuurkunde 2017 en één van de belangrijkste wetenschappers op het gebied van de relativiteitstheorie, zwarte gaten en wormgaten geeft aan dat het er heel erg op lijkt dat de natuurkundewetten het verbieden om mensen door wormgaten te laten reizen.

Wormgaten verbinden mogelijk niet alleen twee gescheiden gebieden in het heelal maar ze zouden ook twee verschillende universums met elkaar kunnen verbinden. Er zijn wetenschappers die zeggen dat als de opening van een wormgat op een bepaalde manier wordt bewogen het mogelijk wordt om tijdreizen te maken.

Volgens de astrofysicus Eric Davis zou je gebruikmakende van wormgaten naar het verleden of naar de toekomst kunnen reizen maar gemakkelijk zal het niet zijn. Het vereist nogal wat om een wormgat te veranderen in een tijdmachine. Volgens Stephen Hawking zijn dergelijke tijdreizen echter helemaal niet mogelijk. Een wormgat kan gebruikt worden om een afkorting te maken zodat iets wat ver weg is dichterbij komt maar een wormgat kan niet gebruikt worden om terug te gaan in de tijd.

Ofschoon toevoegen van exotische materie kan zorgen voor een stabiel wormgat zodat mensen er veilig doorheen zouden kunnen reizen blijft altijd de mogelijkheid bestaan dat het toevoegen van normale materie een destabiliserend effect heeft.

Zelfs al zouden we wormgaten kunnen vinden dan is onze huidige techniek bij lange na niet in staat om wormgaten te vergroten of te stabiliseren maar wetenschappers houden zich wel met wormgaten bezig omdat het theoretisch een methode is die ruimtereizen mogelijk maakt waarbij men uiteraard hoopt dat we ooit de benodigde technologie zullen bezitten om wormgaten te kunnen gebruiken. Maar het vereist een geweldig geavanceerde technologie en het ziet er echt niet naar uit dat we die in de nabije toekomst ooit zullen hebben.

Eerste publicatie: 27 oktober 2017
Bron: space.com