home *** CD-ROM | disk | FTP | other *** search
/ TIME: Almanac 1990 / 1990 Time Magazine Compact Almanac, The (1991)(Time).iso / time / 011689 / 01168900.003 < prev    next >
Text File  |  1990-09-17  |  6KB  |  104 lines

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