home *** CD-ROM | disk | FTP | other *** search
/ TIME: Almanac 1993 / TIME Almanac 1993.iso / time / 011689 / 01168900.003 < prev    next >
Encoding:
Text File  |  1992-09-23  |  5.8 KB  |  116 lines
  1.                                                                                 SCIENCE, Page 55Wormholes in the Heavens
  2.  
  3.  
  4. A far-out concept leads to talk of time travel and new universes
  5.  
  6. By Michael D. Lemonick
  7.  
  8.  
  9.     Since well before Albert Einstein, physicists have been
  10. conjuring up concepts that defy common sense. Consider just a
  11. few of the far-out notions now accepted by the scientific
  12. community: clocks that tick slower when they ride on rockets,
  13. black holes with the mass of a million stars compressed into a
  14. volume smaller than that of an atom, and subatomic particles
  15. whose behavior depends on whether they are being watched.
  16.  
  17.     But of all the strange ideas in physics, perhaps the
  18. strangest is the wormhole. It comes perilously close to science
  19. fiction: a wormhole is a hole in the fabric of space and time, a
  20. tunnel to a distant part of the universe. While no one has
  21. proved that wormholes exist, that does not for a moment keep
  22. the more adventurous of thinkers from trying to figure how they
  23. might behave. Last fall, for example, three researchers from
  24. Caltech floated the notion that in theory at least, wormholes
  25. could be time machines.
  26.  
  27.     This week, at the American Astronomical Society's winter
  28. meeting in Boston, physicist Alan Guth of M.I.T. will announce
  29. the most mind-numbing wormhole-related news yet. Guth and two
  30. collaborators have determined, he says, that "it would
  31. apparently be possible in principle for some advanced society
  32. literally to create an entirely new universe." The wormhole
  33. connection: such a universe would automatically create its own
  34. wormhole, squeeze through it, and then draw the hole closed
  35. after it.
  36.  
  37.     To many people, such theories may seem useless, if not
  38. ridiculous. But to others, the ideas are brain teasers that both
  39. challenge and stretch the imagination. While thinking about
  40. wormholes has no immediate practical value, Guth insists that
  41. it helps scientists explore how flexible the laws of physics
  42. are. More important, the theories could shed light on some of
  43. the most fundamental questions of cosmology: how the universe
  44. began, how it works and how it might end.
  45.  
  46.     The idea of wormholes comes directly from the accepted
  47. concepts of general relativity. In that theory, Einstein argued
  48. that very massive or dense objects distort space and time
  49. around them. One possible distortion is in the form of a tube
  50. that can lead anywhere in the universe -- even to a spot
  51. billions of light-years away. The name wormhole comes about by
  52. analogy: imagine a fly on an apple. The only way the fly can
  53. reach the apple's other side is the long way, over the fruit's
  54. surface. But a worm could bore a tunnel through the apple,
  55. shortening the trip considerably. A wormhole in space is the
  56. same sort of tunnel; it is a shortcut from one part of the
  57. universe to another that reduces the travel time to just about
  58. zero.
  59.  
  60.     Virtually instantaneous travel leads to the idea of wormhole
  61. as time machine. If it were somehow possible to move one end of
  62. a wormhole at nearly the speed of light, general relativity
  63. dictates that time at that end would slow down, and that portion
  64. of the tunnel would then be younger than the other end. Anything
  65. moving from the faster-aging end of the wormhole to the slower
  66. would essentially go backward in time. The mode of travel,
  67. however, could be nothing like the mechanical time machine,
  68. complete with saddle, envisioned by H.G. Wells. It is hard to
  69. conceive how a human being could move through a wormhole, since
  70. it would theoretically be narrower than an atom, and it would
  71. tend to vanish the instant it formed.
  72.  
  73.     Just as theoretical are Guth's homemade universes. One way
  74. to create a cosmos, he says, might be to heat a region of space
  75. to about a thousand trillion trillion degrees. Or one might
  76. compress some matter to densities far greater than those of a
  77. neutron star -- a star that has shrunk to a diameter of only a
  78. few miles. "Of course," admits Guth, "this is not only beyond
  79. the range of our technology, but beyond the range of any
  80. conceivable technology." It is possible only in principle, but
  81. that is what matters to explorers on the frontiers of physics.
  82.  
  83.     Guth came to the idea of creating new universes from his
  84. influential work on "inflationary" cosmology, which was
  85. considered dubious when he proposed it in the early 1980s but is
  86. accepted in modified form by most physicists today. The notion
  87. is that in the first fraction of a second after the Big Bang,
  88. the universe, though expanding, was still far smaller than the
  89. smallest particle now known, and made of a peculiar stuff known
  90. as "false vacuum." Among other odd attributes, a false vacuum
  91. generates negative gravity; it inflates itself rapidly and
  92. enormously -- ending up as big as a universe. Odder still, but
  93. likely nonetheless, is that everything in our cosmos could have
  94. come from a subatomic bubble of false vacuum with a mass of only
  95. 20 lbs. or so.
  96.  
  97.     That concept led to the idea that such a bubble could
  98. somehow be manufactured. Classical physics says that unless
  99. this matter started out with infinite density, it would
  100. collapse right away. But Guth and two other physicists, Edward
  101. Farhi and Jemal Guven, applied the more modern laws of quantum
  102. physics to the problem. Their conclusion: the bubble might not
  103. collapse after all. It could just possibly become a brand-new
  104. universe. Not that it would be much good, though. Says Guth:
  105. "Such a baby universe would form a wormhole and escape, creating
  106. its own space and time in the process." From our universe, the
  107. new one would be completely inaccessible, since the wormhole
  108. would pinch itself off right away.
  109.  
  110.     Such fanciful thinking may skirt the bounds of credibility,
  111. but Guth is an intellectual test pilot. His mission is to push
  112. the machinery of physics to its logical extremes, in hopes that
  113. he can find out just when it will self-destruct.
  114.  
  115.  
  116.