Relativitas Khusus. Ini menjadi kutukan bagi penjelajah ruang angkasa, futuris dan penulis fiksi ilmiah sejak Albert Einstein pertama kali mengusulkannya pada tahun 1905. Bagi kita yang bermimpi manusia suatu hari menjadi spesies antarbintang, fakta ilmiah ini seperti selimut basah. Untungnya, ada beberapa konsep teoritis yang telah diusulkan yang menunjukkan bahwa perjalanan Faster-Than-Light (FTL) mungkin masih mungkin terjadi suatu hari nanti.
Contoh yang populer adalah gagasan lubang cacing: struktur spekulatif yang menghubungkan dua titik jauh dalam waktu ruang yang akan memungkinkan perjalanan ruang angkasa antarbintang. Baru-baru ini, tim ilmuwan Ivy League melakukan penelitian yang menunjukkan bagaimana "lubang cacing yang bisa dilalui" sebenarnya bisa menjadi kenyataan. Kabar buruknya adalah bahwa hasil mereka menunjukkan bahwa lubang cacing ini bukan jalan pintas, dan bisa jadi setara dengan kosmik "mengambil jalan panjang"!
Awalnya, teori lubang cacing diusulkan sebagai solusi yang memungkinkan untuk persamaan bidang Teori Relativitas Umum (GR) Einstein. Tidak lama setelah Einstein menerbitkan teori tersebut pada tahun 1915, fisikawan Jerman Karl Schwarzschild menemukan solusi yang memungkinkan yang tidak hanya meramalkan keberadaan lubang hitam, tetapi juga koridor yang menghubungkannya.
Sayangnya, Schwarzschild menemukan bahwa lubang cacing yang menghubungkan dua lubang hitam akan runtuh terlalu cepat sehingga tidak dapat dilintasi dari satu ujung ke ujung lainnya. Satu-satunya cara mereka dapat dilalui adalah jika mereka distabilkan oleh keberadaan materi eksotis dengan kepadatan energi negatif. Daniel Jafferis, Profesor Fisika Thomas D. Cabot Associate di Harvard University, memiliki pandangan berbeda.
Ketika dia menggambarkan analisisnya selama pertemuan pada bulan April 2019 di American Physical Society di Denver, Colorado:
“Prospek konfigurasi wormhole yang dapat dilalui telah lama menjadi sumber daya tarik. Saya akan menjelaskan contoh-contoh pertama yang konsisten dalam teori gravitasi UV yang dapat diselesaikan, tidak melibatkan materi eksotis. Konfigurasi ini melibatkan koneksi langsung antara kedua ujung lubang cacing. Saya juga akan membahas implikasinya terhadap informasi kuantum dalam gravitasi, paradoks informasi lubang hitam, dan hubungannya dengan teleportasi kuantum. ”
Untuk keperluan penelitian ini, Jafferis memeriksa pekerjaan yang dilakukan oleh Einstein dan Nathan Rosen pada tahun 1935. Melihat untuk memperluas karya Schwarszchild dan ilmuwan lain yang mencari solusi untuk GR, mereka mengusulkan kemungkinan adanya "jembatan" antara dua titik yang jauh di ruang waktu (dikenal sebagai "jembatan Einstein-Rosen" atau "lubang cacing") yang secara teoritis dapat memungkinkan materi dan benda untuk lewat di antara mereka.
Pada 2013, teori ini digunakan oleh fisikawan teoretis Leonard Susskind dan Juan Maldacena sebagai kemungkinan resolusi untuk GR dan "keterikatan kuantum". Dikenal sebagai dugaan ER = EPR, teori ini menunjukkan bahwa lubang cacing adalah mengapa keadaan partikel elementer dapat menjadi terjerat dengan pasangan, bahkan jika mereka dipisahkan oleh miliaran tahun cahaya.
Dari sinilah Jafferis mengembangkan teorinya, mendalilkan bahwa lubang cacing sebenarnya bisa dilintasi oleh partikel cahaya (alias. Foton). Untuk menguji ini, Jafferis melakukan analisis dengan bantuan dengan Ping Gao dan Aron Wall (masing-masing mahasiswa pascasarjana Harvard dan ilmuwan riset Universitas Stanford).
Apa yang mereka temukan adalah bahwa walaupun secara teori dimungkinkan cahaya fir untuk melintasi lubang cacing, mereka bukanlah jalan pintas kosmik seperti yang kita semua harapkan. Seperti yang dijelaskan Jafferis dalam pernyataan pers AIP, "Dibutuhkan lebih lama untuk melewati lubang cacing ini daripada langsung, sehingga mereka tidak terlalu berguna untuk perjalanan ruang angkasa."
Pada dasarnya, hasil analisis mereka menunjukkan bahwa koneksi langsung antara black hole lebih pendek daripada koneksi wormhole. Sementara ini tentu terdengar seperti berita buruk bagi orang-orang yang bersemangat dengan prospek perjalanan antarbintang (dan intergalaksi) suatu hari nanti, kabar baiknya adalah bahwa teori ini memberikan beberapa wawasan baru ke ranah mekanika kuantum.
"Impor nyata dari karya ini adalah dalam hubungannya dengan masalah informasi lubang hitam dan hubungan antara gravitasi dan mekanika kuantum," kata Jafferis. "Masalah" yang dia sebut dikenal sebagai Black Hole Information Paradox, sesuatu yang telah diperjuangkan para ahli astrofisika sejak 1975, ketika Stephen Hawking menemukan bahwa lubang hitam memiliki suhu dan secara perlahan membocorkan radiasi (alias radiasi Hawking).
Paradoks ini berkaitan dengan bagaimana lubang hitam dapat mempertahankan informasi apa pun yang masuk ke dalamnya. Meskipun materi apa pun yang terkumpul di permukaannya akan terkompresi hingga titik singularitas, keadaan kuantum materi tersebut pada saat kompresi akan dipertahankan berkat pelebaran waktu (menjadi beku pada waktunya).
Tetapi jika lubang hitam kehilangan massa dalam bentuk radiasi dan akhirnya menguap, informasi ini pada akhirnya akan hilang. Dengan mengembangkan teori melalui mana cahaya dapat melakukan perjalanan melalui lubang hitam, penelitian ini dapat mewakili cara untuk menyelesaikan paradoks ini. Alih-alih radiasi dari lubang hitam mewakili hilangnya energi massa, bisa jadi Radiasi Hawking sebenarnya berasal dari wilayah lain waktu ruang.
Ini juga dapat membantu para ilmuwan yang berusaha mengembangkan teori yang menyatukan gravitasi dengan mekanika kuantum (alias. Gravitasi kuantum, atau "Teori Segalanya"). Ini disebabkan oleh fakta bahwa Jafferis menggunakan alat teori medan kuantum untuk mendalilkan keberadaan lubang hitam yang dapat dilalui, sehingga menghilangkan kebutuhan akan partikel eksotis dan massa negatif (yang tampak tidak konsisten dengan gravitasi kuantum). Seperti yang dijelaskan Jafferis:
“Ini memberikan penyelidikan sebab akibat dari wilayah yang seharusnya berada di belakang cakrawala, jendela untuk pengalaman pengamat di dalam ruangwaktu, yang dapat diakses dari luar. Saya pikir itu akan mengajarkan kita hal-hal mendalam tentang korespondensi pengukur / gravitasi, gravitasi kuantum, dan bahkan mungkin cara baru untuk merumuskan mekanika kuantum. ”
Seperti biasa, terobosan dalam fisika teoretis bisa menjadi pedang bermata dua, memberi dengan satu tangan dan mengambil dengan yang lain. Jadi, sementara penelitian ini mungkin telah melontarkan lebih banyak air dingin pada mimpi perjalanan FTL, itu bisa sangat membantu kita membuka beberapa misteri Semesta yang lebih dalam. Siapa tahu? Mungkin sebagian dari pengetahuan itu akan memungkinkan kita menemukan jalan di sekitar batu sandungan yang dikenal sebagai Relativitas Khusus!
