Schemat tunelu czasoprzestrzennego - czasoprzestrzeń została przedstawiona jako dwuwymiarowa folia. Droga przez tunel jest krótsza, niż zwykła droga przez czasoprzestrzeń, dlatego można dotrzeć z A do B nawet szybciej od promienia światła

Tunel czasoprzestrzenny (ang. wormhole) - początkowo też nazywany most Einsteina-Rosena - to hipotetyczna właściwość topologiczna czasoprzestrzeni będąca rodzajem "skrótu" pomiędzy co najmniej dwoma obszarami wszechświata lub rodzajem mostu łączącego wszechświaty. Tunele czasoprzestrzenne są przedmiotem poszukiwań i sporów współczesnych fizyków. Nie zanotowano dotąd żadnych obserwacyjnych wskazówek na ich istnienie choć ogólna teoria względności Alberta Einsteina dopuszcza istnienie tuneli w niektórych modelach czasoprzestrzeni.

Tunele czasoprzestrzenne umożliwiałyby podróż do odległych regionów wszechświata we względnie krótkim czasie, szybciej niż dotarłoby tam światło, jednak - co jest ich wyróżniającą zaletą - bez konieczności przekroczenia prędkości światła dla podróżującego (patrz dalej: przemierzalne tunele czasoprzestrzenne).

Ponieważ tunele łączą ze sobą regiony czasoprzestrzeni, umożliwiałyby one nie tylko podróż do odległych regionów, lecz również podróżowanie w czasie.

Obecne wyliczenia wskazują na to, iż nawet gdyby tunele czasoprzestrzenne istniały, to byłyby one zbyt niestabilne by cokolwiek (włącznie z energią) przez nie przesłać. Systematycznie pojawiają się tu jednak nowe hipotezy negujące starsze.

Źródła koncepcji

Według Colemana i Korte pomysł tunelu czasoprzestrzennego został wprowadzony w 1921 roku przez Hermanna Weyla podczas jego badań nad masą w polu elektromagnetycznym. Jedna z pierwszych prac wskazująca na możliwość istnienia tuneli pod kątem teorii względności to opublikowany w 1935 roku most Einsteina-Rosena. Albert Einstein i Nathan Rosen wspólnie odkryli, że połączenie modelu czarnej dziury z modelem tzw. białej dziury, za które wówczas uważano kwazary prowadzi do powstania rodzaju tunelu w czasoprzestrzeni. Jako, że był to jedyny znany tunel jego nazwa przez długi czas określała wszystkie tunele. Wiele wkładu nad badaniami tuneli włożyli amerykańscy fizycy John Wheeler i Robert Fuller w latach 60., którzy udowodnili m.in., że mosty Einsteina-Rosena są niestabilne i zapadłyby się same w sobie, zanim cokolwiek mogłoby je przemierzyć. Angielska nazwa tuneli Wormhole (dziurka robaka) została wprowadzona w 1957 roku przez Johna Wheelera, jako analogia do robaczka na powierzchni jabłka, który drąży sobie dziurkę by przedostać się na drugą stronę. Bardziej praktyczny termin spacetime-shortcut (skrót czasoprzestrzenny) został zaproponowany przez Sergieja Krasnikova dla tuneli umożliwiających przesyłanie materii i energii.

Definicja

Tunele czasoprzestrzenne łączące regiony tego samego wszechświata to mały obszar czasoprzestrzeni, którego brzegi są topologicznie zwyczajne lecz której środek nie jest zwyczajnie połączony. Na grafice przedstawiono to schematycznie.

Graficzna definicja tunelu (po prawej) i porównanie do zwyczajnej czasoprzestrzeni (lewa strona) która ulega zakrzywieniu, np. wokół gwiazd i planet, ale pozostaje ciągła.