"Raumzeit könnte mit Wurmlöchern gefüllt sein, die Abkürzungen durch das Universum darstellen." Diese fesselnde Idee, geboren aus den Gleichungen von Albert Einsteins allgemeiner Relativitätstheorie, hat sowohl die wissenschaftliche Forschung als auch die Fantasie von Science-Fiction-Enthusiasten beflügelt.
Wurmlöcher, auch bekannt als Einstein-Rosen-Brücken, sind hypothetische Tunnel, die entfernte Punkte in der Raumzeit verbinden könnten. Sie bieten die verlockende Möglichkeit kosmischer Abkürzungen, die potenziell riesige Entfernungen verkürzen und sogar Zeitreisen ermöglichen könnten. Ihre Existenz und Machbarkeit sind jedoch weiterhin Gegenstand intensiver Debatten.
Das Konzept der Wurmlöcher wurde erstmals 1916 vom österreichischen Physiker Ludwig Flamm vorgeschlagen. Er untersuchte die Gleichungen von Einstein und schlug die Existenz eines "weißen Lochs" als Gegenstück zu einem schwarzen Loch vor. Diese Strukturen könnten als Gravitationstunnel fungieren, aber ihre Stabilität und Größe stellen erhebliche Herausforderungen dar.
Ein großes Hindernis ist die Fragilität von Wurmlöchern. Gewöhnliche Materie, die versucht, sie zu durchqueren, könnte dazu führen, dass der Tunnel aufgrund der Gravitationsanziehung kollabiert. Um sie offen zu halten, wäre exotische Materie mit negativer Energiedichte erforderlich, eine Art von Materie, die nur in bestimmten Quantenfeldtheorie-Zuständen beobachtet wird.
Darüber hinaus wird vorhergesagt, dass Wurmlöcher mikroskopisch klein sind, mit einer geschätzten Größe von 10^-33 Zentimetern, was sie für den menschlichen Transit unpraktisch macht. Trotz dieser Einschränkungen wurden in jüngster Zeit Methoden zur Stabilisierung dieser Strukturen erforscht.
Im Jahr 2017 schlugen die Physiker Ping Gao, Daniel Jafferis und Aron Wall eine Methode vor, die auf Quantenverschränkung basiert, einem Phänomen, das Einstein berühmt als "spukhafte Fernwirkung" bezeichnete. Diese Theorie besagt, dass Verschränkung die exotische Zutat liefern könnte, die benötigt wird, um Wurmlöcher offen zu halten, wenn auch nur auf mikroskopischer Ebene.
Dieser Ansatz hat neue Studien inspiriert, wie z. B. die von Juan Maldacena und Alexey Milekhin, die darauf hindeuten, dass dunkle Materie eine entscheidende Rolle bei der Bildung größerer Wurmlöcher spielen könnte, obwohl diese Ideen noch unbewiesen sind. Das Interesse an Wurmlöchern geht über ihr Potenzial für Weltraumreisen hinaus.
Jüngste Forschungen haben die Bildung von Wurmlöchern mit Quantenverschränkung und Stringtheorie in Verbindung gebracht und möglicherweise Hinweise auf die Natur von Raumzeit und Schwerkraft geliefert. Der Physiker Julian Sonner hat gezeigt, dass die Verschränkung von Quarks, den fundamentalen Bausteinen der Materie, theoretisch ein Wurmloch erzeugen könnte.
Dieser Befund deutet darauf hin, dass die Schwerkraft, wie wir sie verstehen, eine emergente Folge der Quantenverschränkung sein könnte. Die Möglichkeit, Wurmlöcher für Zeit- oder Raumreisen zu nutzen, bleibt jedoch höchst spekulativ. Während Wurmlöcher verschiedene Punkte in der Zeit verbinden könnten, würde ihre Umwandlung in Zeitmaschinen einen monumentalen Aufwand erfordern.
Darüber hinaus verbieten die Gesetze der Physik wahrscheinlich die menschliche Reise durch diese Strukturen. Wie Stephen Hsu, Physiker und Professor an der University of Michigan, feststellte, werden Menschen dies in naher Zukunft nicht tun, was frühere Überzeugungen über diese Theorie widerlegt.