Mole Hole

Versiunea actuală a paginii nu a fost încă examinată de colaboratori experimentați și poate diferi semnificativ de versiunea revizuită la 14 martie 2022; verificările necesită 7 modificări .

Wormhole , sau „ wormhole ”, „molewell” [1] , precum și „worm pasaj” sau „wormhole” (cea din urmă este o traducere literală a găurii de vierme engleză  ) este o caracteristică topologică a spațiu-timpului , care este un „ tunel” în fiecare moment al timpului în spațiu. Aceste zone pot fi atât conectate, cât și în plus față de gaura de vierme, reprezentând zone ale unui singur spațiu (vezi un exemplu în figura de mai jos), sau complet deconectate, reprezentând spații separate conectate între ele doar printr-o gaură de vierme.

Găurile de vierme sunt în concordanță cu relativitatea generală . Conceptul de găuri de vierme, inclusiv numele său (găuri de vierme), a fost introdus în fizică de către fizicianul american John Archibald Wheeler .

Vizualizare

Pentru o reprezentare simplificată a unei găuri de vierme , spațiul este reprezentat ca o suprafață bidimensională (2D). În acest caz, gaura de vierme va apărea ca o gaură pe această suprafață, trecând într-un tub 3D (suprafața interioară a unui cilindru ) și apoi reaparând în altă parte pe suprafața 2D cu o gaură care arată ca o intrare. Diferența dintre o gaură de vierme reală ar fi în numărul de dimensiuni spațiale, dintre care ar fi trei. De exemplu, în loc de intrări și ieșiri rotunde într-un plan 2D , ar exista sfere în spațiul 3D .

Un alt mod de a vă gândi la găurile de vierme este să luați o foaie de hârtie și să desenați două puncte îndepărtate pe o parte a foii. Foaia de hârtie reprezintă un plan în continuumul spațiu -timp , iar cele două puncte reprezintă distanța de parcurs. Cu toate acestea, teoretic, o gaură de vierme poate conecta aceste două puncte dacă pliați acest plan astfel încât punctele să se atingă. Deoarece cele două puncte se ating acum, va fi mult mai ușor să traversezi distanța.

Găuri de vierme în relativitatea generală

Teoria generală a relativității (GR) permite existența unor astfel de tuneluri, deși existența unei găuri de vierme traversabile necesită ca aceasta să fie umplută cu materie exotică cu o densitate de energie negativă [2] , ceea ce creează o puternică repulsie gravitațională și împiedică gaura prăbușindu-se. Soluțiile de tip găuri de vierme apar în diferite versiuni ale gravitației cuantice , deși problema este încă foarte departe de a fi investigată pe deplin.

Zona de lângă cea mai îngustă secțiune a găurii de vierme se numește „gât”. Găurile de vierme sunt împărțite în „ intra -  univers ” și  „ inter-univers ”, în funcție de posibilitatea de a conecta intrările sale cu o curbă care nu traversează gâtul.

Există, de asemenea, dealuri traversabile ( în engleză  traversable ) și de netrecut. Acestea din urmă includ acele tuneluri care se prăbușesc prea repede pentru ca un observator sau un semnal (având o viteză nu mai mare decât lumina) să ajungă de la o intrare la alta. Un exemplu clasic de gaură de vierme de netrecut este podul Einstein-Rosen din cel mai extins spațiu Schwarzschild , iar o gaură de vierme care poate fi traversată este o gaură de vierme Morris-Thorn .

O gaură de vierme traversabilă din interiorul lumii oferă posibilitatea ipotetică de călătorie în timp [3] dacă, de exemplu, una dintre intrările sale se mișcă față de cealaltă sau dacă se află într-un câmp gravitațional puternic , unde trecerea timpului încetinește. De asemenea, găurile de vierme pot crea ipotetic o oportunitate pentru călătorii interstelare și, ca atare, găurile de vierme se găsesc adesea în science fiction .

Găuri de vierme și materie exotică

Pentru a înțelege de ce este nevoie de materie exotică , luați în considerare semnalul de intrare al unui front de lumină care se deplasează de-a lungul geodezicilor care traversează gaura de vierme și se reexpandă pe cealaltă parte. Expansiunea trece de la negativ la pozitiv. Conform teoremei optice a lui Raychaudhuriaceasta necesită încălcarea stării medii de energie zero. Efectele cuantice, cum ar fi efectul Casimir , nu pot încălca starea medie zero a energiei în orice vecinătate a spațiului cu curbură zero [4] , ci calculele în gravitație semiclasicăsugerează că efectele cuantice pot încălca această condiție în spațiu-timp curbat [5] . În ciuda acestui fapt, s-a sugerat că efectele cuantice nu pot încălca versiunea acronală a condiției medii de energie zero [6] , dar încălcări au fost totuși găsite [7] , așa că rămâne deschisă posibilitatea ca efectele cuantice să poată fi folosite pentru a susține gaura de vierme . .

Valorile găurii de vierme

Teoriile metrice ale găurii de vierme descriu geometria spațiu-timp a unei găuri de vierme și servesc drept modele teoretice pentru călătoria în timp. De exemplu, o măsurătoare traversabilă de găuri de vierme ar putea arăta astfel:

Un tip de metrică impenetrabilă a găurii de vierme este soluția Schwarzschild:

Găuri de vierme și entanglement cuantic

Într-o lucrare publicată în jurnalul german Fortschritte der Physik în 2013, Maldacena și Susskind au afirmat că o gaură de vierme - din punct de vedere tehnic o punte Einstein-Rosen , sau ER - este echivalentul spațio-temporal al întanglementării cuantice . Acest lucru a rezolvat problema firewall -ului . [8] [9]

Călătorie în timp

Dacă există găuri de vierme traversabile, acestea pot permite călătoria în timp [10] . O mașină a timpului propusă care folosește o gaură de vierme traversabilă ar funcționa, ipotetic, după cum urmează: un capăt al găurii de vierme este accelerat până la o viteză aproape de lumină, posibil de un fel de sistem de propulsie avansat , și apoi revine la punctul său de pornire. O altă modalitate este să luați o intrare în gaura de vierme și să o mutați în câmpul gravitațional al unui obiect cu mai multă gravitație decât cea de-a doua intrare, apoi să o întoarceți într-o poziție aproape de a doua intrare. Pentru ambele metode , dilatarea timpului face ca capătul mobil al găurii de vierme să îmbătrânească mai puțin sau să devină „mai tânăr” pentru observatorul exterior. Deoarece timpul este conectat prin gaura de vierme diferit decât în ​​exterior , ceasurile sincronizate de la fiecare capăt al găurii de vierme vor rămâne întotdeauna sincronizate pentru un observator care trece prin gaura de vierme, indiferent de mișcarea capetelor [11] :502 . Aceasta înseamnă că un observator care intră în capătul „tânăr” va părăsi capătul „mai vechi” la un moment egal cu vârsta capătului „mai tânăr”, ceea ce va demonstra un curs diferit al timpului din punctul de vedere al unui observator extern. O limitare semnificativă a unei astfel de mașini a timpului este că este posibil să se schimbe cursul în timp numai până la momentul creării acestei mașini. În orice caz, nu este posibilă trecerea prin găuri de vierme înainte de evenimentul intrării în găurile de vierme în sine, chiar dacă intrarea și ieșirea în gaura de vierme sunt situate în apropiere. [11] :503 .

În 1993, Matt Visser a susținut că două guri de găuri de vierme cu o astfel de diferență de ceas indusă nu ar putea fi combinate fără a induce un câmp cuantic și efecte gravitaționale care fie ar distruge gaura de vierme, fie cele două guri s-ar respinge reciproc [12] , sau altfel va fi imposibil de transmis informații prin gaura de vierme [13] . Din acest motiv, cele două ieșiri nu pot fi plasate suficient de aproape pentru a produce o încălcare a cauzalității . Cu toate acestea, într-o lucrare din 1997, Visser a sugerat că configurația complexă a „ Inelului lui Roman” (numit după Tom Roman) din N găuri de vierme dispuse într-un poligon simetric poate încă funcționa ca o mașină a timpului, deși a concluzionat că aceasta este cel mai probabil un defect în teoria cuantică clasică a gravitației și nu o dovadă că este posibilă încălcare. de cauzalitate [14] .

Călătorie între universuri

O posibilă rezolvare a paradoxurilor rezultate din călătoria în timp prin găurile de vierme se bazează pe interpretarea mecanicii cuantice pe mai multe lumi .

În 1991, David Deutsch a arătat că teoria cuantică este pe deplin consecventă (în sensul că așa-numita matrice de densitate poate fi făcută discontinuă) în spațiu-timp cu curbe de timp închise. [15] Cu toate acestea, s-a arătat mai târziu că un astfel de model al unei curbe de timp închise poate avea contradicții interne, deoarece ar duce la fenomene atât de ciudate precum separarea stărilor cuantice non-ortogonale și separarea amestecurilor proprii și improprii. [16] [17] În consecință, feedback-ul pozitiv distructiv al particulelor virtuale care circulă prin gaura de vierme, care este rezultatul calculelor semi-clasice, este prevenit. O particulă care se întoarce din viitor nu se întoarce în universul său original, ci într-un univers paralel. Acest lucru sugerează că mașina timpului bazată pe găuri de vierme este o punte teoretică între universuri paralele simultane. [optsprezece]

Deoarece o mașină a timpului bazată pe găuri de vierme introduce un tip de neliniaritate în teoria cuantică, acest tip de comunicare între universuri paralele este în concordanță cu propunerea lui Joseph Polchinski pentru telefonul Everett [19] (numit după Hugh Everett ) din formularea lui Steven Weinberg. a mecanicii cuantice neliniare . [douăzeci]

Posibilitatea de comunicare între universuri paralele a fost numită călătorie interuniversală . [21]

Oameni care au contribuit la dezvoltarea teoriei

• John Archibald Wheeler . El a introdus însăși conceptul de găuri de vierme în fizică, inclusiv numele acesteia (găuri de vierme). El a dezvoltat teoria sarcinii fără sarcină , conform căreia nu există sarcină electrică ca substanță separată, iar ceea ce percepem ca particule încărcate sunt gâturile dealurilor microscopice străpunse de un câmp electric [22] .
• Kip Thorne și Michael Morris. S-a atras atenția asupra conexiunii dintre existența găurilor de vierme și încălcarea cauzalității.
• Matt Visser. A publicat o carte de referință, Lorentzian wormholes: from Einstein to Hawking , care rezumă dezvoltarea teoriei găurilor de vierme până în 1995.
• Serghei Sușkov. A propus ideea unei găuri de vierme auto-susținute , care este împiedicată să se prăbușească prin polarizarea în vid cauzată de geometria acelei găuri.
• Serghei Krasnikov a arătat că găurile de vierme goale care au apărut în universul timpuriu pot rămâne traversabile în timpul macroscopic datorită mecanismului Sushkov.
• Nikolai Semyonovich Kardashev a popularizat ideea că în centrul galaxiilor nu există găuri negre masive, ci gurile găurilor de vierme [23] .

Note

1. ↑ slovar.cc/rus/efremova-talk/298087.html
2. ↑ Space-Journal: Wormhole . Consultat la 6 noiembrie 2011. Arhivat din original pe 16 februarie 2012. (nedefinit)
3. ↑ Green, Brian . Țesătură spațială. Spațiul, timpul și textura realității . - M .: Casa de carte „LIBRCOM”, 2009. Pg. 464-471.
4. ↑ Fewster CJ , Olum KD , Pfenning MJ Condiție medie de energie nulă în spațiu-timp cu granițe  // Phys. Rev. D. - 2007. - Vol. 75, nr. 2. - doi : 10.1103/PhysRevD.75.025007 . Arhivat din original pe 6 martie 2019.
5. ↑ Visser M. Polarizare gravitațională în vid. II. Condițiile energetice în vidul Boulware  // Physical Review D. - Vol. 54, nr. 8. doi : 10.1103/PhysRevD.54.5116 . Arhivat din original pe 6 martie 2019.
6. ↑ Graham N. , Olum KD Achronal averaged null energy condition  // Physical Review D. - 2007. - Vol. 76, nr. 6. - doi : 10.1103/PhysRevD.76.064001 . Arhivat din original pe 6 martie 2019.
7. ↑ Urban D. , Olum KD Condiție medie de energie nulă în spațiu  // Physical Review D. - 2010. - Vol. 81, nr. 6. doi : 10.1103/PhysRevD.81.124004 . Arhivat din original pe 10 decembrie 2021.
8. ↑ Încurcarea cuantică și găurile de vierme pot fi strâns legate . hi-news.ru. Consultat la 11 octombrie 2015. Arhivat din original la 12 octombrie 2015. (nedefinit)
9. ↑ Juan Maldacena Găuri negre, găuri de vierme și secretele spațiu-timp cuantic // În lumea științei . - 2017. - Nr. 1/2. - S. 82-89.
10. ↑ Mihai; Morris. Găuri de vierme, mașini ale timpului și starea slabă a energiei  (engleză)  // Physical Review Letters  : jurnal. - 1988. - Vol. 61 , nr. 13 . - P. 1446-1449 . - doi : 10.1103/PhysRevLett.61.1446 . - Cod . — PMID 10038800 .
11. ↑ 12 Kip S. Thorne . Găurile negre și Time Warps. - W. W. Norton , 1994. - ISBN 978-0-393-31276-8 .
12. ↑ Matt . De la gaura de vierme la mașina timpului: Comentarii la Conjectura de protecție a cronologiei lui Hawking  // Revista fizică D  : jurnal  . - 1993. - Vol. 47 , nr. 2 . - P. 554-565 . - doi : 10.1103/PhysRevD.47.554 . — Cod . - arXiv : hep-th/9202090 .
13. ↑ Visser, Matt (2002), Fizica cuantică a protecției cronologiei, arΧiv : gr-qc/0204022 . 
14. ↑ Matt . Găuri de vierme traversabile: inelul roman  (engleză)  // Physical Review D  : jurnal. - 1997. - Vol. 55 , nr. 8 . - P. 5212-5214 . - doi : 10.1103/PhysRevD.55.5212 . — Cod . - arXiv : gr-qc/9702043 .
15. ↑ David; Deutsch. Mecanica cuantică Near Closed Timelike Lines  (engleză)  // Physical Review D  : jurnal. - 1991. - Vol. 44 , nr. 10 . - doi : 10.1103/PhysRevD.44.3197 . - Cod .
16. ↑ Brun și colab. Curbele de timp închise localizate pot distinge perfect stările cuantice  // Physical Review Letters  : journal  . - 2009. - Vol. 102 , nr. 21 . - doi : 10.1103/PhysRevLett.102.210402 . - Cod . - arXiv : 0811.1209 . — PMID 19519086 .
17. ↑ Pati. Purificarea stărilor mixte cu curba de timp închisă nu este posibilă  // Physical Review A  : journal  . - 2011. - Vol. 84 , nr. 6 . - doi : 10.1103/PhysRevA.84.062325 . - Cod . - arXiv : 1003.4221 .
18. ↑ Rodrigo, Enrico. Fizica Stargate. - Eridanus Press, 2010. - P. 281. - ISBN 978-0-9841500-0-7 .
19. ↑ Iosif; Polchinski. Mecanica cuantică neliniară a lui Weinberg și paradoxul Einstein-Podolsky-Rosen  (engleză)  // Physical Review Letters  : jurnal. - 1991. - Vol. 66 , nr. 4 . - P. 397-400 . - doi : 10.1103/PhysRevLett.66.397 . - Cod . — PMID 10043797 .
20. ^ Enrico Rodrigo, The Physics of Stargates: Parallel Universes, Time Travel, and the Enigma of Wormhole Physics , Eridanus Press, 2010, p. 281.
21. ↑ Samuel Walker, „Călătorie inter-universală: nu aș începe de aici Arhivat 26 octombrie 2019 la Wayback Machine , New Scientist (1 februarie 2017).
22. ↑ Green, 2021 , Distrugerea găurilor negre.
23. ↑ Ponizovkin A. Academician N.S. Kardashev: „Astrofizica unește umanitatea” // Știința Uralilor. - 2015. - Nr. 3 (1112).

Literatură

• Brian Green. Până la sfârșitul timpului. Conștiința, materia și căutarea sensului într-un univers în schimbare = Brian Greene. Până la sfârșitul timpului: minte, materie și căutarea noastră de sens într-un univers în evoluție.. - M. : Alpina non-fiction, 2021. - 548 p. - ISBN 978-5-00139-343-6 .
• DeBenedictis, Andrew și Das, A. Despre o clasă generală de geometrii ale găurilor de vierme . server de imprimare arXiv . Preluat: 12 august 2005. (nedefinit)
• Dzhunushaliev, Vladimir. Coarde în paradigma lui Einstein a materiei . server de imprimare arXiv . Preluat: 12 august 2005. (nedefinit)
• Einstein A. , Rosen N. The Particle Problem in the General Theory of Relativity  // Phys. Rev. - 1935. - Vol. 48. - P. 73-77.
• Fuller RW , Wheeler JA Cauzalitate și Multiply Connected Space-Time  // Fizic. Rev. - 1962. - Vol. 128, nr 2. - p. 919-929.
• Garattini, Remo. Cum Spacetime Foam modifică peretele de cărămidă . server de imprimare arXiv . Preluat: 12 august 2005. (nedefinit)
• González-Díaz, Pedro F. Mașina cuantică a timpului . server de imprimare arXiv . Preluat: 12 august 2005. (nedefinit)
• González-Díaz, Pedro F. Ringholes and closed timelike curves . server de imprimare arXiv . Preluat: 12 august 2005. (nedefinit)
• Khatsymosky, Vladimir M. Spre posibilitatea unei găuri de vierme traversabile în vid auto-întreținute . server de imprimare arXiv . Preluat: 12 august 2005. (nedefinit)
• Krasnikov, Serguei. Contraexemplu pentru o inegalitate cuantică . server de imprimare arXiv . Preluat: 12 august 2005. (nedefinit)
• Krasnikov, Serguei. Inegalitățile cuantice nu interzic scurtăturile spațiu-timp . server de imprimare arXiv . Preluat: 12 august 2005. (nedefinit)
• Li, Li-Xin. Două universuri deschise conectate printr-o gaură de vierme: soluții exacte . server de imprimare arXiv . Preluat: 12 august 2005. (nedefinit)
• Morris M. , Thorne K. , Yurtsever U. Wormholes, Time Machines și The Weak Energy Condition  // Physical Review Letters. - 1988. - Vol. 61, nr. 13. - P. 1446-1449. - .
• Morris MS , Thorne KS Găuri de vierme în spațiu-timp și utilizarea lor pentru călătoriile interstelare: un instrument pentru predarea relativității generale  // American Journal of Physics. - 1988. - Vol. 56. - P. 395-412. Arhivat din original la 1 iulie 2011. .
• Nandi, Kamal K. și Zhang, Yuan-Zhong. O constrângere cuantică pentru viabilitatea fizică a găurilor de vierme lorentziane traversabile clasice . server de imprimare arXiv . Preluat: 12 august 2005. (nedefinit)
• Ori, Amos. Un nou model de mașină a timpului cu miez compact de vid . server de imprimare arXiv . Preluat: 12 august 2005. (nedefinit)
• Roman, Thomas, A. Câteva gânduri despre condițiile energetice și găurile de vierme . server de imprimare arXiv . Preluat: 12 august 2005. (nedefinit)
• Theo, Edward. Găuri de vierme traversabile rotative . server de imprimare arXiv . Preluat: 12 august 2005. (nedefinit)
• Visser, Matt. Fizica cuantică a protecției cronologiei de Matt Visser. . server de imprimare arXiv . Preluat: 12 august 2005. (nedefinit)
• Visser M. Găuri de vierme traversabile: Câteva exemple simple  // Phys. Rev. D. - 1989. - Vol. 39, nr. 10. - P. 3182-3184. - doi : 10.1103/PhysRevD.39.3182 .

Link -uri

• Winter K. Wormhole "- coridorul timpului . Studio de televiziune Roskosmos (12 noiembrie 2011). (nedefinit)
• Ce este mai exact o „găură de vierme”? S-a dovedit că există găuri de vierme sau sunt încă teoretice?  (engleză) . Scientific American, o divizie a Nature America, Inc. (15 septembrie 1997).
• Visser M. De ce găuri de vierme? . Articole  de interes general . Universitatea Victoria din Wellington, Noua Zeelandă (3 octombrie 1996) .
• Teoria actuală despre crearea găurilor de vierme .  Idei bazate pe ceea ce am dori să realizăm . NASA.gov _ _
• Rodrigo E. Întrebări și răspunsuri despre găurile de vierme  ( 2005).
• Müller Th. Vizualizarea unei găuri de vierme Morris-Thorne . Institut für Visualisierung und Interaktive Systeme  (engleză)  (link nu este disponibil) . Universitatea Stuttgart . Data accesului: 15 februarie 2015. Arhivat din original la 19 iulie 2011.

Site-uri tematice	Bombă uriașă
Dicționare și enciclopedii	mare danez Mare norvegian Britannica (online)
În cataloagele bibliografice	BNF : 159222287 GND : 1141807319 J9U : 987007532742605171 LCCN : sh2004010731 SUDOC : 131066986

Găuri negre
Tipuri	Schwarzschild rotind taxat Rotire încărcată extrem Virtual
Dimensiuni	Plankovskaia Electronic masa stelară greutate medie supramasiv Quasar Nuclee galactice active Lacertida Grup mare de quasari
Educaţie	Evoluția stelelor Colaps pitic alb Limita Chandrasekhar stea neutronică Limita Oppenheimer-Volkov stea cuarci preon steaua Supernova Hipernova explozie gamma
Proprietăți	orizontul evenimentelor Termodinamica găurilor negre Raza gravitațională Sferă fotonică Ergosferă Procesul Penrose Procesul Blanford - Znaeka Acreția Bondi spaghetificare Lentila gravitațională Raportul M-sigma Oscilații cvasi-periodice Radiația Hawking Dispariția informațiilor într-o gaură neagră
Modele	Paradigma membranei Singularitatea gravitațională Singularitatea inelului gaura neagră primordială Gravastar Stea intunecata stea cu energie întunecată Steaua Neagră Magnetosferă care se prăbușește permanent Fazball Singularitate goală gaura alba Mole Hole parametrul Immirji Kugelblitz Quasistar Steaua Planck Casp Bacalla - Wolfa
teorii	Teorema singularității Penrose-Hawking Fără teorema părului Paradoxul informației Principiul cenzurii cosmice Modele nesingulare de găuri negre Principiul olografic Complementaritatea găurilor negre
Soluții exacte în relativitatea generală	Schwarzschild Kerra Reisner-Nordström Kerr-Newman Soluție exactă a găurii negre
subiecte asemănătoare	Lista găurilor negre Lista de quasari Cronica fizicii găurilor negre RXTE Sistem stelar hipercompact reactor de singularitate Relativitatea numerică Valuri gravitationale
Categorie:Gauri negre

Calatorie in timp
Termeni și concepte generale	Ipoteza de securitate cronologică Curbă de timp închisă Principiul auto-consecvenței Novikov Profeție auto-împlinită Calatorie in timp Mecanica cuantică a călătoriei în timp Călătoria în timp în ficțiune
Paradoxurile timpului	Paradoxul bunicului mort buclă cauzală Bucla temporală Paradoxul predestinarii Paradoxul gemenilor
Cronologie paralele	istorie alternativă Viitor alternativ Interpretarea multor lumi multivers Lumi paralele
Filosofia spațiului și timpului	Efect de fluture Determinism eternismul Fatalism liberul arbitru Predestinare
Spații în GR care pot conține linii închise asemănătoare timpului	Mole Hole metrica Gödel metrica Kerr Spațiul Mizner Bubble Alcubierre praf de van stokum TARDIS Trompeta Krasnikov Cilindru Tipler BTZ gaură neagră
Legende urbane despre călătoria în timp	Incident Moberly-Jourdain Experimentul Philadelphia Proiectul Montauk Cronovizor Billy Mayer Rudolf Fentz Ioan Titor