Bilimkurgu sinemasında uzay gemileri dönen mavi bir girdabın içine dalar ve birkaç saniye sonra Samanyolu’nun öbür ucunda ortaya çıkar; oysa gerçek genel görelilik denklemlerine oturduğunuzda o kısayolu açık tutmanın bedeli neredeyse imkansız fiziksel şartlar gerektirir. Solucan deliği fikrinin kökleri sanıldığı gibi Hollywood’a değil, doğrudan 1935 yılında Albert Einstein ve Nathan Rosen’ın temel parçacıkları uzay-zamandaki tekilliksiz geometrik düğümler olarak açıklama çabasına dayanır.

İkilinin yayımladığı tarihi makalede iki ayrı Schwarzschild çözümü ortadaki bir boğazla birbirine dikilmişti; yani kâğıt üzerinde uzayın iki uzak noktasını kestirmeden bağlayan bir "köprü" vardı. Ne var ki bu orijinal Einstein–Rosen köprüsü tam anlamıyla bir ölüm kapanıydı: tünelin boğazı dinamik olarak o kadar hızlı açılıp kapanıyordu ki içine giren tek bir ışık fotonu bile karşı yakaya yetişemeden merkezdeki tekillikte eziliyordu. Ayrıca 1962’de John Archibald Wheeler ve Robert Fuller, böyle bir tünelin insan veya bilgi geçişine izin vermeyeceğini ve "solucan deliği" (wormhole) terimini kendisinin popülerleştirdiği geometride kararlılık bulunmadığını matematiksel olarak gösterdi.

Kip Thorne, Carl Sagan ve Negatif Enerji Bedeli

Kavramın tekrar fizik dergilerinin ön sayfalarına taşınması 1988 yılında Caltech profesörü Kip Thorne ve öğrencisi Michael Morris’in beklenmedik bir işbirliğiyle gerçekleşti. Astronom Carl Sagan, yazmakta olduğu Contact romanındaki karakteri hızla Vega yıldızına götürmek için ışık hızı sınırını fizik yasalarını çiğnemeden nasıl aşabileceğini Thorne’a sordu. Thorne kara delik içine dalmanın kahramanı spagettiye çevireceğini biliyordu; bu yüzden soruyu tersten çözmeye karar verdi: "Eğer bir yolcunun gelgit kuvvetlerinden parçalanmadan içinden geçebileceği kararlı bir solucan deliği istiyorsak, Einstein alan denklemleri boğazı açık tutmak için bize nasıl bir madde-enerji dağılımı şart koşar?"

“Genel görelilik geçilebilir bir solucan deliğini kategorik olarak yasaklamaz; sadece tünelin kendi kütleçekimsel çöküşünü engellemek için ortalama sıfır enerji koşulunu ihlal eden negatif enerji yoğunluğu talep eder.” — Morris & Thorne, 1988 makalesi özeti

Çıkan yanıt ürkütücüydü: tünelin duvarlarını içeri doğru çökertmek isteyen kütleçekimini dışa iterek dengelemek için "egzotik madde", yani klasik vakumdan bile daha düşük (negatif) enerji yoğunluğuna sahip bir fiziksel bileşen gerekiyordu. Kuantum alan teorisinde Casimir etkisi sayesinde iki metal plaka arasında çok mikro ölçekte negatif enerji yoğunluğu yaratılabiliyor; ancak bir insan veya uzay gemisinin geçeceği bir metrelik boğazı açık tutmak için gereken negatif enerji miktarı yaklaşık bir Jüpiter kütlesine eşdeğer! Doğada makroskopik ölçekte böyle bir egzotik madde kaynağı şimdiye dek hiç gözlenmedi ve kuantum eşitsizlikleri böyle dev negatif enerji birikimlerini ciddi biçimde kısıtlıyor.

ER=EPR Köprüsü ve Zaman Makinesi Tehlikesi

Dahası Morris ve Thorne aynı makalede rahatsız edici bir yan etkiyi de fark etmişti: elinizde geçilebilir bir solucan deliği varsa, ağızlardan birini ışık hızına yakın hızlandırıp geri getirdiğinizde ikizler paradoksu nedeniyle iki ağız arasında zaman farkı doğar ve tünel anında bir zaman makinesine dönüşür! Birçok fizikçi doğanın bu tür paradoksları engellemek için vakum dalgalanmalarıyla tüneli daha zaman döngüsü kurulmadan patlatacağını düşünüyor.

Yıldızlararası uzay gemileri için kapı şimdilik kilitli görünse de, son on yılda Juan Maldacena ve Leonard Susskind’in önerdiği "ER=EPR" varsayımı solucan deliklerini yeniden teorik fiziğin kalbine yerleştirdi. Bu hipoteze göre iki dolanık kuantum parçacığı aslında mikroskobik, klasik yolcuların geçemediği bir Einstein–Rosen köprüsüyle birbirine bağlı olabilir. Yani solucan delikleri belki de dev galaktik otoyollar kurmaktan ziyade, yüksek enerji fiziği ve kuantum bilgi kuramı içinde uzay-zamanın dokusunu bir arada tutan görünmez geometrik dikiş iplikleridir.