Relativiti Khas. Sudah menjadi penceroboh para peneroka angkasa, futuris dan penulis fiksyen sains sejak Albert Einstein pertama kali mencadangkannya pada tahun 1905. Bagi kita yang menginginkan manusia suatu hari menjadi spesies antarbintang, fakta saintifik ini seperti selimut basah. Nasib baik, ada beberapa konsep teori yang telah diusulkan yang menunjukkan bahawa perjalanan Faster-Than-Light (FTL) mungkin masih dapat dilakukan suatu hari nanti.
Contoh yang popular adalah idea lubang cacing: struktur spekulatif yang menghubungkan dua titik jauh dalam ruang masa yang memungkinkan perjalanan ruang angkasa antara bintang. Baru-baru ini, sekumpulan saintis Liga Ivy melakukan kajian yang menunjukkan bagaimana "lubang cacing yang dapat dilalui" sebenarnya dapat menjadi kenyataan. Berita buruknya adalah bahawa hasilnya menunjukkan bahawa lubang cacing ini bukan jalan pintas, dan boleh menjadi setara kosmik dengan "mengambil jalan panjang"!
Pada asalnya, teori lubang cacing diusulkan sebagai penyelesaian yang mungkin untuk persamaan lapangan Teori Relativiti Umum (GR) Einstein. Tidak lama setelah Einstein menerbitkan teori pada tahun 1915, ahli fizik Jerman Karl Schwarzschild menemui jalan keluar yang mungkin bukan sahaja meramalkan adanya lubang hitam, tetapi juga koridor yang menghubungkannya.
Malangnya, Schwarzschild mendapati bahawa lubang cacing yang menghubungkan dua lubang hitam akan runtuh terlalu cepat untuk melintasi apa sahaja dari satu hujung ke ujung yang lain. Satu-satunya cara mereka dapat dilalui adalah jika mereka stabil dengan adanya bahan eksotik dengan ketumpatan tenaga negatif. Daniel Jafferis, Profesor Fizik Madya Thomas D. Cabot di Universiti Harvard, mempunyai pandangan yang berbeza.
Semasa dia menerangkan analisisnya semasa pertemuan Persatuan Fizikal Amerika pada April 2019 di Denver, Colorado:
"Prospek konfigurasi lubang cacing yang dapat dilalui telah lama menjadi sumber daya tarik. Saya akan menerangkan contoh pertama yang konsisten dalam teori graviti UV yang dapat dilengkapkan, yang tidak melibatkan bahan eksotik. Konfigurasi tersebut melibatkan hubungan langsung antara dua hujung lubang cacing. Saya juga akan membincangkan implikasinya terhadap maklumat kuantum dalam graviti, paradoks maklumat lubang hitam, dan kaitannya dengan teleportasi kuantum. "
Untuk tujuan kajian ini, Jafferis meneliti karya yang dilakukan oleh Einstein dan Nathan Rosen pada tahun 1935. Melihat pengembangan karya Schwarszchild dan saintis lain yang mencari jalan penyelesaian kepada GR, mereka mencadangkan kemungkinan adanya "jambatan" antara dua titik yang jauh di ruang angkasa (dikenali sebagai "jambatan Einstein – Rosen" atau "lubang cacing") yang secara teorinya memungkinkan bahan dan objek melintas di antara mereka.
Menjelang tahun 2013, teori ini digunakan oleh ahli fizik teori Leonard Susskind dan Juan Maldacena sebagai kemungkinan penyelesaian untuk GR dan "keterlibatan kuantum". Dikenali sebagai sangkaan ER = EPR, teori ini menunjukkan bahawa lubang cacing adalah mengapa keadaan zarah unsur dapat terjerat dengan pasangan, walaupun mereka dipisahkan oleh miliaran tahun cahaya.
Dari sinilah Jafferis mengembangkan teorinya, menyatakan bahawa lubang cacing sebenarnya dapat dilalui oleh zarah-zarah cahaya (alias foton). Untuk menguji ini, Jafferis melakukan analisis dengan bantuan Ping Gao dan Aron Wall (masing-masing pelajar siswazah Harvard dan saintis penyelidikan Universiti Stanford).
Apa yang mereka dapati adalah bahawa walaupun secara teorinya cahaya api dapat melintasi lubang cacing, mereka bukan jalan pintas kosmik yang kita semua harapkan. Seperti yang dijelaskan oleh Jafferis dalam pernyataan akhbar AIP, "Perlu waktu lebih lama untuk melewati lubang cacing ini daripada pergi secara langsung, sehingga tidak sangat berguna untuk perjalanan angkasa."
Pada dasarnya, hasil analisis mereka menunjukkan bahawa hubungan langsung antara lubang hitam lebih pendek daripada hubungan lubang cacing. Walaupun ini tentunya terdengar seperti berita buruk bagi orang yang teruja dengan prospek perjalanan antara bintang (dan intergalaksi) suatu hari nanti, berita baiknya adalah bahawa teori ini memberikan beberapa pandangan baru mengenai dunia mekanik kuantum.
"Import sebenar karya ini adalah berkaitan dengan masalah maklumat lubang hitam dan hubungan antara graviti dan mekanik kuantum," kata Jafferis. “Masalah” yang disebutnya dikenali sebagai Black Hole Information Paradox, sesuatu yang diperjuangkan oleh ahli astrofizik sejak tahun 1975, ketika Stephen Hawking mendapati bahawa lubang hitam mempunyai suhu dan perlahan-lahan bocor radiasi (aka. Radiasi Hawking).
Paradoks ini berkaitan dengan bagaimana lubang hitam dapat menyimpan maklumat yang masuk ke dalamnya. Walaupun apa-apa perkara yang naik ke permukaannya akan dimampatkan ke titik tunggal, keadaan kuantum perkara pada masa pemampatannya akan terpelihara berkat pelebaran masa (ia menjadi beku pada waktunya).
Tetapi jika lubang hitam kehilangan jisim dalam bentuk radiasi dan akhirnya menguap, maklumat ini akhirnya akan hilang. Dengan mengembangkan teori di mana cahaya dapat bergerak melalui lubang hitam, kajian ini dapat mewakili cara untuk menyelesaikan paradoks ini. Daripada radiasi dari lubang hitam yang mewakili kehilangan tenaga massa, mungkin Radiasi Hawking sebenarnya berasal dari kawasan ruang waktu yang lain.
Ini juga dapat membantu para saintis yang berusaha mengembangkan teori yang menyatukan graviti dengan mekanik kuantum (aka. Gravitasi kuantum, atau "Teori Segala-galanya"). Ini disebabkan oleh fakta bahawa Jafferis menggunakan alat teori medan kuantum untuk mendalilkan adanya lubang hitam yang dapat dilalui, sehingga menghilangkan keperluan untuk zarah eksotik dan jisim negatif (yang kelihatan tidak konsisten dengan graviti kuantum). Seperti yang dijelaskan oleh Jafferis:
"Ini memberikan penyelidikan kausal dari wilayah yang seharusnya berada di belakang cakrawala, jendela untuk pengalaman pemerhati dalam ruang waktu, yang dapat diakses dari luar. Saya rasa ia akan mengajar kita hal-hal yang mendalam mengenai korespondensi tolok / graviti, graviti kuantum, dan mungkin juga cara baru untuk merumuskan mekanik kuantum. "
Seperti biasa, penembusan dalam teori fizik boleh menjadi pedang bermata dua, memberikan dengan satu tangan dan mengambil tangan yang lain. Oleh itu, walaupun kajian ini mungkin memberi lebih banyak air sejuk pada impian perjalanan FTL, ini dapat membantu kita membuka beberapa misteri alam semesta yang lebih mendalam. Siapa tahu? Mungkin sebahagian daripada pengetahuan itu akan membolehkan kita mencari jalan keluar dari batu sandungan ini yang dikenali sebagai Relativiti Khas!
