Eksoottinen materia - mitä se on? Osa 1

David Thouless, Duncan Haldane ja Michael Kosterlitz saivat vuoden 2016 fysiikan Nobel-palkinnon. Palkinnon tieteellinen taustakuvaus on otsikoitu: ”TOPOLOGICAL PHASE TRANSITIONS AND TOPOLOGICAL PHASES OF MATTER”.

https://www.nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/2016/advanced-physicsprize2016.pdf

Vapaasti suomennettuna tuo tarkoittaa ”Topologiset faasimuutokset ja materian topologiset olomuodot”. Sekään ei sano paljon maallikolle, mutta Nobel-komitean lehdistötiedotteen otsikko on jo raflaavampi: ”They revealed the secrets of exotic matter”.

Mutta mitä se on?

Nobel-palkinto myönnettiin teoreettisestä tutkimuksesta, joka koskee suprajohtavuutta ja supranesteitä 2-ulotteisessa materiassa. 2-ulotteinen tarkoittaa tässä sitä, että materiaa on niin ohut kerros, että sen paksuus ei enää ole ulottuvuus. Välittömiä sovellutuksiakaan ei ole tiedossa, mutta toteutuessaan eksoottisen materian pinnat tulevat olemaan tärkeässä roolissa esimerkiksi kvanttitietokoneissa, sekä yleisemmin kvanttitilojen simuloinnissa ja tutkimisessa. Kaiken kaikkiaan se on askel kohti laajempaakin ymmärrystä eksoottisista aineista.

Eksoottisen materian eksoottiset hyödyntämiskohteet

 

 

Tärkein eksoottisen materian ominaisuus lienee kuitenkin negatiivinen massa tai antigravitaatio. Sellainen materia mahdollistaisi madonreiän tai tähtiportin toteuttamisen, jonka kautta voitaisiin matkustaa kaukaisiin tähtiin. Nämä madonreiät voitaisiin konvertoida myös aikakoneiksi. Madonreiän kurkun aukipitäminen vaatii kuitenkin eksoottista materiaa, jolla on negatiivinen massa. Negatiivisen massan materian olemassaolo on matemaattisesti täysin johdonmukainen.

 

Morris -Thorne wormholes with a cosmological constant

 

Ovatko madonreiät/tähtiportit silti vain tieteistarinoita? Seuraavien linkkien tähtiportit ovat todellisia ja ne osoittavat, että avaruudessa on kahden pisteen välillä mahdollista liikkua kulkematta 3D-avaruuden lävitse. Eksoottista materiaa tarvittaisiin madonreiän matkustettavuuteen ja koossapysymiseen.

 

Hidden Portals in Earth's Magnetic Field

 

A Magnetic Wormhole

 

 

 

Toinen vastaava teknologia on ns. warppiajuri, jossa käytetään polarisoitavaa kvanttityhjiötä. Siinä avaruusalus siirtyy kuplan sisällä aika-avaruuden osa mukanaan, jolloin suhteellisuusteorian mukaista aikavääristymää ei synny. Alus on kuplan sisällä myös suojattuna. Polarisointiin tarvitaan eksoottista materiaa.

Warppiajurin olemassaolo pystyttiin jo johtamaan matemaattisesti Einsteinin suhteellisuusteorian metriikasta, mistä ilmeni myös eksoottisen materian tarve.

The warp drive: hyper-fast travel within general relativity

 

Vacuum (spacetime metric) Engineering

 

Eikä tämäkään ole pelkästään tieteistarinan tasolla, mutta eksoottinen materia puuttuu vielä:

Nasa says EmDrive does work

 

Galaksien välisen matkailun lisäksi eksoottinen materia mullistaisi tietotekniikan. Nobelin palkinnon yhteydessä mainittiin kvanttitietokone, mutta paljon isompikin mullistus voisi olla edessä. Jean-Marie Souriau osoitti jo vuonna 1970, että negatiivisen energian partikkelit eli negatiivisen massan partikkelit liikkuvat myös ajan suunnan vastaisesti. Näin voisi rakentaa perinteisen tietokoneen, jossa iteraatiot tapahtuisivat menneisyydessä. Ratkaistava ongelma voisi olla äärimmäisen vaikea, jonka ratkaisemiseen menisi tehokkaimmallakin supertietokoneella vaikka miljardeja vuosia, mutta hitainkin tietokone eksoottisen aineen avulla ratkaisisi ongelman samantien, itse asiassa jopa ennen tehtävän asettamista.

Eksoottinen aine suprajohteena voisi vaikuttaa terveyteen esimerkiksi DNA:n kautta. Se pystyisi myös avaamaan mielen yhteyden aika-avaruuden ulkopuolelle, mikä voisi olla mullistava asia tietoisuuden laajentamisessa. Kyse ei ole tajunnan laajennuksesta kemikaalin avulla, vaan ymmärryksen lisäämisestä ja sen konkretisoitumisesta, ettemme me ole ainoastaan lihaa verta ja ettei konkreettinen materia olekaan absoluuttisen todellista. Se taas johtaisi henkisen tieteen ja teknologian kehittymiseen, jota joissain piireissä kutsutaan myös nimellä ”alien technology”.

Mutta voiko eksoottista ainetta luoda tai löytää? Mitä se on? Tämän artikkelin toinen osa etsii sitä ennakkoluulottomasti kaikkialta. Kuten niin monessa muussakin asiassa, Google tekee etsinnän helpoksi ja antaa nopeasti tuloksia. Mutta kuten tulemme huomaamaan, informaatio on täynnä ”savua ja peilejä”. Se mitä etsimme, on kuitenkin kätkettynä parhaimpaan mahdolliseen piiloon: se on kuvaannollisesti koko ajan silmiemme alla.

Osa 2 tulossa pian...