De term wormgat komt letterlijk van de gaten, de tunnels, die wormen maken en dan in het bijzonder in appels. Een worm vreet zich door een appel heen en dat riep associaties op met een tunnel door de ruimtetijd en zo is de term wormgat [Engels: wormhole] ontstaan.

Vroeger, voordat Einstein met zijn relativiteitstheorie kwam, was ruimte een vaststaand gegeven en was tijd een vaststaand gegeven, beide waren er gewoon. Het idee dat ruimte en tijd kneedbaar/vervormbaar/rekbaar/beïnvloedbaar waren bestond simpelweg niet. In sommige vroege science fiction verhalen, zoals “Somnium” [Latijn: somnium = droom] van Kepler of “The time machine” [Engels: time machine = tijdmachine] van Verne, is sprake van wonderbaarlijke fantasievolle reizen door ruimte en tijd, maar de wetenschappelijke basis onder die verhalen is nagenoeg nul.

Met de komst van de speciale relativiteitstheorie, in 1905, en zeker met de komst van de algemene relativiteitstheorie, in 1915, wordt dat abrupt anders. De speciale relativiteitstheorie zegt dat ruimte en tijd geen vaststaand podium vormen waarop de werkelijkheid zich afspeelt, én dat ruimte en tijd samen één verstrengeld continuüm zijn, de ruimtetijd. Daarbovenop blijkt dat volgens de algemene relativiteitstheorie de vorm van de ruimtetijd bepaald wordt door de energie die zich daarin bevindt. De ruimtetijd blijkt een zeer starre ‘constructie’ en er is gigantisch veel energie voor nodig om enige kromming van betekenis teweeg te brengen. In bovenstaande vergelijking staat direct rechts van het =-teken een evenredigheidsconstante en die is zeer klein (4.153 ∙ 10⁻⁴³ = 0.0000000000000000000000000000000000000000004153), en dat heeft tot gevolg dat zelfs hier, aan het oppervlak van de Aarde, toch een behoorlijk groot hemellichaam, er niet meer dan een ‘deukje’ in de ruimtetijd ontstaat van ongeveer één miljardste (1.391 ∙ 10⁻⁹ = 0.000000001391). De (kolossale) uitdaging is om op een bepaalde manier de ruimtetijd zodanig te vervormen dat er een tunnel in de ruimtetijd ontstaat tussen ‘hier’ en ‘daar’: een wormgat. Daar waar je het wormgat binnengaat, of eruit komt, heet de mond [Engels: mouth] en het smalste punt van de doorgang heet de keel [Engels: throat]. Ik zal even wat ‘omgeving’ aanbrengen rondom het wormgat in het bovenstaande plaatje. De voordelen van een wormgat worden zo in één keer duidelijk, want ik kan een ‘binnendoorweggetje’ nemen van ‘hier’ naar ‘daar’. De voordelen die dit oplevert zijn uiteraard legio. Om te beginnen een gigantische besparing in reistijd en een gigantische besparing in benodigde energie om de reis überhaupt te maken. Een wormgat kan mij naar plaatsen in het universum brengen, zo ver weg, dat ik er anders slechts in theorie zou kunnen komen. Van hier naar het sterrenstelsel Andromeda (bijvoorbeeld) is 2.5 miljoen lichtjaren, oftewel 23.650.000.000.000.000.000 km, en zelfs in onze meest hypothetische hypergeavanceerde ruimteschepen zou een dergelijke reis decennia duren (voor een gedetailleerde beschrijving van een dergelijke reis zie deze pagina). Middels een wormgat overbrug ik die afstand misschien wel in een kwartiertje.

In theorie is het waarneembare universum, oftewel de Hubble-bubbel, alles wat wij van het universum kunnen waarnemen én bereizen, omdat de rest van het universum zich met meer dan de lichtsnelheid van ons verwijdert. Ook hier kan een wormgat wellicht uitkomst bieden en vinden wij op die manier letterlijk en figuurlijk een uitweg uit de Hubble-bubbel.

Dit zijn twee voorbeelden van hoe we via een wormgat naar een plaats elders in dit universum kunnen komen, de zogenaamde intra-universale wormgaten. Het wordt natuurlijk nog boeiender indien we via een wormgat naar een ander universum zouden kunnen reizen, een dergelijk wormgat noemen we inter-universaal (uiteraard onder de aanname dat ons universum niet het enige universum is, en dat er ook daadwerkelijk minstens één ander universum is om naartoe te reizen en daarvoor is tot op heden geen enkele aanwijzing).

Als klap op de vuurpijl is er een configuratie van wormgaten te maken waarmee tijdreizen mogelijk wordt, en dan tijdreizen naar het verleden wel te verstaan. Door meerdere wormgaten ‘in serie te schakelen’, en ze ook nog met hoge snelheid ten opzichte van elkaar te laten bewegen, kun je een tijdmachine maken die de ruimtereiziger promoveert tot chrononaut, een onvervalste tijdreiziger. Een dergelijke configuratie heet de Roman-ring.

Het moge duidelijk zijn dat wormgaten een heel scala aan mogelijkheden binnen handbereik brengen:

• een gigantische besparing in reistijd,
• een gigantische besparing in benodigde energie om de reis te maken,
• ik kan naar plaatsen toe in het universum, zo ver weg, waar ik anders slechts in theorie zou kunnen komen,
• ik kan naar plaatsen toe in het universum waar ik anders zelfs in theorie niet zou kunnen komen,
• ik kan naar een ander universum toe (vooropgesteld dat die er is),
• ik kan met behulp van meerdere wormgaten een tijdmachine bouwen.

Met al deze verleidelijke vooruitzichten in het verschiet, wat houdt ons dan tegen om ook daadwerkelijk een wormgat te maken? Ik noemde al dat de ruimtetijd zich zeer lastig laat vervormen (dit is een understatement). De Aarde vertegenwoordigt een energie van 5.37 ∙ 10⁴¹ = 537.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000 Joule en dat levert een ‘deukje’ op in de ruimtetijd van ongeveer één miljardste (1.391 ∙ 10⁻⁹ = 0.000000001391). Om een wormgat te maken moet je minstens een heel zonnestelsel ‘oogsten’, of zelfs een heel sterrenstelsel, en dat is niet zo simpel (om het maar voorzichtig uit te drukken).

Al deze energie samenbrengen in een relatief klein volume brengt helaas nieuwe problemen met zich mee: er vormt zich een zwart gat. Dat betekent concreet dat je zeker geen wormgat hebt gemaakt, en dat de ruimtereiziger als gevolg van de enorme getijdenkrachten spaghettificatie zal ondergaan (en een zekere dood tegemoet gaat). De zwaartekracht van het zwarte gat zorgt tevens voor tijddilatatie en dat betekent dat de ruimtereiziger vanuit de achterblijvers bezien oneindig lang wegblijft, dat is ook ongewenst. Om al deze problemen het hoofd te bieden nemen theoretici hun toevlucht tot exotische materie, dat is materiaal met een negatieve massa, waarvan vervolgens het probleem is: waar haal je het vandaan? Dus een wormgat maken is al een uitdaging van de eerste orde, maar om er dan ook nog een te maken waar je daadwerkelijk doorheen kunt, een transforamisch wormgat [Engels: traversible, Latijn: foramen = gat, opening], maakt de uitdaging nog vele malen groter. Indien er een horizon aanwezig is, zoals bij een zwart gat, dan is het niet mogelijk om vanaf beide kanten door het wormgat te reizen. Waarschijnlijk wil de ruimtereiziger ook wel weer een keer terug naar huis, of hij/zij wil op z’n minst berichten sturen naar het thuisfront omtrent zijn/haar ervaringen en ontdekkingen. Het is daarom ook belangrijk dat het wormgat binauticaal is. Wat nou als alles lukt? Dan kan een ruimtereiziger via de Roman-ring ‘rondjes’ vliegen door de ruimtetijd, en iedere keer even stoppen en zijn/haar jongere zelf oppikken. Op een gegeven moment is het ruimteschip gevuld met een hele reeks klonen (?) van één en dezelfde persoon, maar dan met verschillende leeftijden. Kan én mag dat allemaal? Dat is een hele grote vraag in de natuurkunde. Als er geen verbod is op het terugreizen in de tijd, oftewel een gesloten tijdlijn [Engels: closed timelike curve = CTC] laten ontstaan, dan heeft Moeder Natuur het kennelijk zo gewild. Maar dat betekent ook dat oorzaak en gevolg, causaliteit, dan op losse schroeven staat. Causaliteit impliceert dat ieder gevolg, iedere gebeurtenis, een oorzaak kent én dat de oorzaak voorafgaat aan het gevolg. Terugreizen in de tijd is uiteraard de bom onder causaliteit, want het schept de mogelijkheid om de oorzaak van een gebeurtenis te veranderen of zelfs te voorkomen. Maar wat heeft dan nog de gebeurtenis veroorzaakt? Causaliteit is een hoeksteen van de natuurkunde, dus schending van causaliteit is een zwaarbeladen onderwerp.

Kortom, een wormgat maken is verre van simpel, en we weten ook nog niet of het überhaupt mag van Moeder Natuur. Een gat maken in de ruimtetijd, mag dat eigenlijk wel? Tijdreizen naar het verleden, mag dat wel? Causaliteit schenden, mag dat wel? We hebben op dit moment nog veel te weinig zicht op de geboden en verboden van Moeder Natuur om daar een zinnig antwoord op te kunnen geven. Dus vliegen wij ooit net zo gemakkelijk door wormgaten als in menige science fiction film? Niemand die het weet.