Tijdreizen door wormgaten in Christopher Nolan’s Interstellar

Uitstekend nieuws voor wetenschapsminnende sciencefictionliefhebbers: sterregisseur Christopher Nolan (The Dark Knight, Inception, The Prestige, Memento) is bezig met film met een wel heel wetenschappelijk randje.

Die film heet Interstellar en is gebaseerd om een script dat sterk leunt op de ideeën van de bekende Amerikaanse theoretisch fysicus Kip Thorne. Volgens sommige bronnen schreef Thorne zelfs mee aan het script.

Thorne heeft als theoretisch fysicus een imposante CV opgebouwd. Zo is hij onder meer één van de belangrijkste pioniers op het gebied van zwaartekrachtsgolven, fluctuaties in de ruimtetijd die zich als een golf voortbewegen. Naar deze zwaartekrachtsgolven zijn fysici met steeds nauwkeurigere apparatuur al bijna 100 jaar op zoek.

Veel interessanter voor sciencefictionliefhebbers – en blijkbaar voor Christopher Nolan – zijn echter Thorne’s ideeën over wormgaten. Volgens Thorne kunnen deze namelijk gebruikt worden om te reizen door de tijd. Deze hoogst theoretische ideeën maken het in principe mogelijk om een soort tijdmachine te bouwen, daarbij gebruik makend van mazen in de wetten van de fysica.

Om te begrijpen hoe wormgaten dat doen, moeten we eerst een stapje terugzetten en kijken naar de ruimtetijd. De ruimtetijd is het vierdimensionale grafiekpapier waarop ons heelal rust. Het bevat de bekende drie ruimtelijke dimensies (links/rechts, voor/achter en boven/onder), aangevuld met één tijdsdimensie (eerder/later).

Volgens de algemene relativiteitstheorie van Einstein, is de werkelijkheid vrij letterlijk opgebouwd uit deze ruimtetijd. De enige keer dat we echter iets van die ruimtetijd merken, is als er iets op rust met massa.

Massa’s vervormen de ruimtetijd als een soort biljartbal op een opgespannen laken. Ook wormgaten vervormen de ruimtetijd en maken zo wellicht tijdreizen mogelijk.

In dat geval zorgt het gewicht van die massa – een ster, bijvoorbeeld – ervoor dat er een kuil in de ruimtetijd ontstaat, net zoals wanneer je een biljartbal op een opgespannen tafellaken legt. Het gevolg is dat bijvoorbeeld een knikker naar die bal toerolt, of – als deze voldoende snelheid heeft – in een baan om de biljartbal gaat draaien. Dat effect, zo bewees Einstein, noemen wij zwaartekracht. Het is de reden dat jij met beide voeten op de aarde staat en dat de aarde vaste baantjes om de zon trekt.

Maar niet alleen massa’s als sterren en planeten kunnen de ruimtetijd vervormen. Volgens sommige oplossingen van de algemene relativiteitstheorie bestaan er ook effectieve tunnels in de ruimtetijd – tunnels die twee punten op die ruimtetijd met elkaar verbinden, hoe ver deze ook uit elkaar liggen.

Omdat de ruimtetijd opgebouwd is uit ruimte én tijd, kan iemand die door een wormgat reist in theorie dus niet alleen compleet ergens anders uit komen, maar ook in een compleet andere tijd.

Wormgaten maken het niet alleen mogelijk om door de ruimte te reizen, maar zijn mogelijk ook een soort tijdmachines. Wie wormgaten goed weet te beheersen zet zo mogelijk een eerste stap richting praktisch tijdreizen.

Toch zijn er wel problemen – zo laat een wormgat zich niet sturen en weet je van tevoren dus nooit waar en wanneer je er weer uit komt, zodat wormgaten weinig betrouwbare tijdmachines zouden zijn.

Maar belangrijker nog is dat reizen door wormgaten heel moeilijk is. Volgens sommige theorieën staan wormgaten namelijk überhaupt niet open of loopt het dankzij de enorme getijdenkrachten niet goed af met iemand die probeert een wormgat binnen te stappen.

Toch bracht Kip Thorne in 1988 de hoop terug dat wormgaten wel gebruikt konden worden voor sciencefictionachtige toepassingen. Volgens hem zou een wormgat dat aan de opening gevuld is met exotische materie met zogeheten een negatieve massa – waardoor de omgekeerde zwaartekrachtseffecten van die massa de opening effectief zouden stutten. Later volgden overigens nog meer zeer theoretische mogelijkheden om een wormgat open te houden.

Het zijn die ideeën die Christopher Nolan in zijn nieuwe film wil toepassen. Hoewel hij op het moment nog aan het script sleutelt, zijn een aantal basisgegevens al zeker: in Interstellar zal een groep wetenschappers het heelal en de tijd doorkruisen door gebruik te maken van wormgaten.

De lijst van acteurs die daaraan zullen deelnemen is in elk geval alvast imposant: Anne Hathaway, Matthew McConaughey, Michael Caine en anderen.

Er is alleen één nadeel: Interstellar draait pas vanaf november 2014 in de bioscoop. Nog even geduld dus.