Solucan deliği - Wormhole

Bir solucan deliği (veya Einstein-Rosen köprüsü veya Einstein-Rosen solucan deliği ), uzay-zamandaki farklı noktaları birbirine bağlayan spekülatif bir yapıdır ve Einstein alan denklemlerinin özel bir çözümüne dayanır . Daha doğrusu, uzay-zaman sürekliliğinin aşkın bir ikilemesidir, Calabi-Yau manifoldunun Anti-de Sitter uzayında kendini gösteren asimptotik bir izdüşümüdür .

Bir solucan deliği, uzay-zamanın farklı noktalarında (yani, farklı konumlar, zamanda farklı noktalar veya her ikisi) iki ucu olan bir tünel olarak görselleştirilebilir.

Solucan delikleri, genel görelilik teorisiyle tutarlıdır , ancak solucan deliklerinin gerçekten var olup olmadığı görülecektir. Pek çok bilim adamı, solucan deliklerinin, iki boyutlu (2B) bir varlığın nasıl üç boyutlu (3B) bir nesnenin yalnızca bir bölümünü deneyimleyebileceğine benzer şekilde , yalnızca dördüncü bir uzaysal boyutun projeksiyonları olduğunu varsaymaktadır .

Teorik olarak, bir solucan deliği milyarlarca ışıkyılı gibi aşırı uzun mesafeleri veya birkaç metre gibi kısa mesafeleri veya zamandaki farklı noktaları veya hatta farklı evrenleri birbirine bağlayabilir .

1995'te Matt Visser , erken evrende negatif kütleli kozmik sicimler oluşturulmuşsa , evrende birçok solucan deliği olabileceğini öne sürdü . Frank Tipler ve Kip Thorne gibi bazı fizikçiler solucan deliklerinin yapay olarak nasıl yapılacağını önerdiler.

görselleştirme

2D olarak görselleştirilen solucan deliği

Basitleştirilmiş bir solucan deliği kavramı için, uzay iki boyutlu bir yüzey olarak görselleştirilebilir. Bu durumda, bir solucan deliği o yüzeyde bir delik olarak görünecek, bir 3B tüpe (bir silindirin iç yüzeyi ) yol açacak , ardından girişe benzer bir delik ile 2B yüzey üzerinde başka bir yerde yeniden ortaya çıkacaktır. Gerçek bir solucan deliği buna benzer olabilir, ancak uzaysal boyutlar bir tane büyütülür. Örneğin, 2B düzlemdeki dairesel delikler yerine , giriş ve çıkış noktaları , bir küreye benzer dört boyutlu bir "tüp"e giden 3B uzayda küresel delikler olarak görselleştirilebilir .

Solucan deliklerini hayal etmenin başka bir yolu da bir kağıt alıp kağıdın bir tarafına birbirinden biraz uzak iki nokta çizmektir. Kağıt yaprağı uzay-zaman sürekliliğinde bir düzlemi temsil eder ve iki nokta gidilecek bir mesafeyi temsil eder, ancak teorik olarak bir solucan deliği bu iki noktayı bu düzlemi ( yani kağıdı) noktalar birbirine değecek şekilde katlayarak birbirine bağlayabilir . Bu şekilde, iki nokta birbirine değdiği için mesafeyi geçmek çok daha kolay olacaktır.

terminoloji

1928'de Alman matematikçi, filozof ve teorik fizikçi Hermann Weyl , elektromanyetik alan enerjisinin kütle analizi ile bağlantılı olarak maddenin solucan deliği hipotezini önerdi ; ancak "solucan deliği" terimini kullanmadı (bunun yerine "tek boyutlu tüplerden" bahsetti).

Amerikalı teorik fizikçi John Archibald Wheeler (Weyl'in çalışmasından esinlenerek) Charles Misner tarafından yazılan 1957 tarihli bir makalede "solucan deliği" terimini ortaya attı :

Kuvvet çizgilerinin net akı vardır güçler, bir durumları dikkate Bu analiz ... ne aracılığıyla topologists "Bir çağırır sap fizikçiler belki de" daha canlı bir terming için mazur ne olabileceğini çarpma-Bağlı alan" ve solucan deliği".

- Annals of Physics'te Charles Misner ve John Wheeler

Modern tanımlar

Solucan delikleri hem tanımlanmış geometrik ve topolojik . Topolojik bir bakış açısından, bir evren içi solucan deliği (aynı evrendeki iki nokta arasındaki bir solucan deliği), sınırları topolojik olarak önemsiz olan, ancak iç kısmı basitçe bağlantılı olmayan kompakt bir uzay-zaman bölgesidir . Bu alınan aşağıdaki gibi tanımlara bu fikri potansiyel biçimselleştirilmesi Mat Visser sitesindeki Lorentz solucan delikleri (1996).

Bir Minkowski uzay-zamanı kompakt bir Ω bölgesi içeriyorsa ve Ω topolojisi Ω ~ R × Σ biçimindeyse, burada Σ önemsiz olmayan topolojinin üç manifoldudur ve sınırı ∂Σ ~ S ² biçiminde topolojiye sahiptir. ve ayrıca, eğer hiperyüzeylerin tümü uzay benzeri ise, o zaman Ω bölgesi yarı kalıcı bir evren içi solucan deliği içerir.

Geometrik olarak solucan delikleri, kapalı yüzeylerin artan deformasyonunu sınırlayan uzay-zaman bölgeleri olarak tanımlanabilir. Örneğin, Enrico Rodrigo'nun Yıldız Geçitlerinin Fiziği'nde solucan deliği gayri resmi olarak şu şekilde tanımlanır:

bir " dünya tüpü " (kapalı bir yüzeyin zaman evrimi) içeren ve sürekli olarak bir dünya çizgisine (bir noktanın zaman evrimi ) deforme edilemeyen (büzülmeyen) bir uzay-zaman bölgesi .

Gelişim

Schwarzschild solucan deliğinin "gömme şeması"

Schwarzschild solucan delikleri

Keşfedilen ilk tür solucan deliği çözümü, sonsuz bir kara deliği tanımlayan Schwarzschild metriğinde bulunacak olan Schwarzschild solucan deliğiydi , ancak herhangi bir şeyin bir uçtan diğerine geçemeyeceği kadar hızlı çökeceği bulundu. Her iki yönde de geçilebilen solucan deliklerinin , ancak negatif enerji yoğunluğuna sahip egzotik maddenin onları stabilize etmek için kullanılabilmesiyle mümkün olduğu düşünülüyordu . Bununla birlikte, fizikçiler daha sonra mikroskobik geçilebilir solucan deliklerinin mümkün olabileceğini ve herhangi bir egzotik madde gerektirmediğini, bunun yerine yalnızca yüklü bir kara deliğe çökemeyecek kadar küçük kütleye sahip elektrik yüklü fermiyonik madde gerektirdiğini bildirdiler . Böyle solucan deliklerinin de, eğer mümkünse, gerçeklik geniş tarafından tarif edilebilir eğer insanca wormhole'ların bulunabilir, bilgi transferi ile sınırlı olabilir Randall-Sundrum modelinde 2 , bir brane ile tutarlı teori tabanlı sicim teorisi .

Einstein-Rosen köprüleri

Olarak da bilinen Schwarzschild kurtyenikleri, Einstein Rosen köprüleri (adını Einstein ve Nathan Rosen ), olarak modellenebilir boşluk alanları arasında bağlantıları vardır vakum çözeltiler için Einstein alan denklem , ve şimdi içsel parça olarak anlaşılmalıdır ki Schwarzschild metriğinin yüksüz ve dönüşsüz sonsuz bir kara deliği tanımlayan maksimum genişletilmiş versiyonu . Burada, "maksimum uzamış", uzay-zamanın herhangi bir "kenarı" olmaması gerektiği fikrini ifade eder : serbest düşen bir parçacığın olası herhangi bir yörüngesi için bu yolu keyfi olarak parçacığın geleceğine veya geçmişine kadar sürdürmek mümkün olmalıdır (bir uzay-zamanda jeodezik ).

Bu gereksinimi karşılamak için, parçacıkların olay ufkundan dışarıdan düştüklerinde girdikleri kara delik iç bölgesine ek olarak , yörüngelerini tahmin etmemize izin veren ayrı bir beyaz delik iç bölgesinin olması gerektiği ortaya çıktı. dışarıdan bir gözlemcinin olay ufkundan uzaklaştığını gördüğü parçacıklar . Ve en fazla uzayan uzay-zamanın iki ayrı iç bölgesi olduğu gibi, bazen iki farklı "evren" olarak adlandırılan iki ayrı dış bölge de vardır ve ikinci evren, iki iç bölgedeki bazı olası parçacık yörüngelerini tahmin etmemize izin verir. Bu, iç kara delik bölgesinin her iki evrenden de düşen parçacıkların bir karışımını içerebileceği anlamına gelir (ve bu nedenle bir evrenden düşen bir gözlemci diğerinden düşen ışığı görebilir) ve aynı şekilde diğer evrenden gelen parçacıkları da içerebilir. iç beyaz delik bölgesi her iki evrene de kaçabilir. Dört bölgenin tümü, Kruskal-Szekeres koordinatlarını kullanan bir uzay - zaman diyagramında görülebilir .

Bu uzay-, gelip ile mümkündür koordinat sistemleri bir eğer öyle ki hiperyüzey sabit zaman (hepsi aynı zaman koordine olması noktalar kümesinin, yüzeyde her nokta bir tür olduğu uzay benzeri ayrılmasını, vererek neyi 'uzay benzeri yüzey' olarak adlandırılır) seçilir ve o andaki uzayın eğriliğini gösteren bir "gömme şeması" çizilirse, yerleştirme şeması "Einstein-Rosen köprüsü" olarak bilinen iki dış bölgeyi birbirine bağlayan bir tüp gibi görünecektir. ". Schwarzschild metriğinin, dış gözlemcilerin bakış açısından ebediyen var olan idealize edilmiş bir kara deliği tanımladığına dikkat edin; çöken bir yıldızdan belirli bir zamanda oluşan daha gerçekçi bir kara delik için farklı bir ölçüm gerekir. Bir kara deliğin geçmişinin bir diyagramına düşen yıldız maddesi eklendiğinde, diyagramın beyaz deliğin iç bölgesine karşılık gelen kısmını ve diyagramın diğer evrene karşılık gelen kısmını kaldırır.

Einstein-Rosen köprüsü, Schwarzschild'in çözümünü yayınlamasından birkaç ay sonra, 1916'da Ludwig Flamm tarafından keşfedildi ve sonuçlarını 1935'te yayınlayan Albert Einstein ve meslektaşı Nathan Rosen tarafından yeniden keşfedildi. Ancak, 1962'de John Archibald Wheeler ve Robert W. Fuller , aynı evrenin iki parçasını birbirine bağlarsa bu tür solucan deliğinin kararsız olduğunu ve bir dıştan düşen ışık (veya ışıktan daha yavaş hareket eden herhangi bir parçacık) için çok hızlı bir şekilde çimdikleyeceğini gösteren bir makale yayınladı. diğer dış bölgeye yapmak için bölge.

Genel göreliliğe göre, yeterince yoğun bir kütlenin kütleçekimsel çöküşü , tekil bir Schwarzschild kara deliği oluşturur. In Einstein-Cartan ağırlık -Sciama-mamalara teorisi, ancak düzenli bir Einstein-Rosen köprüsü oluşturur. Bu teori, afin bağlantının simetrisinin bir kısıtlamasını kaldırarak ve bunun antisimetrik kısmı olan burulma tensörünü dinamik bir değişken olarak ele alarak genel göreliliği genişletir . Burulma doğal olarak maddenin kuantum-mekanik, içsel açısal momentumunu ( dönüşünü ) açıklar . Burulma ve Dirac spinörleri arasındaki minimum bağlantı , son derece yüksek yoğunluklarda fermiyonik maddede önemli olan itici bir spin-spin etkileşimi üretir. Böyle bir etkileşim, kütleçekimsel bir tekilliğin oluşmasını engeller. Bunun yerine, çöken madde muazzam ama sonlu bir yoğunluğa ulaşır ve geri dönerek köprünün diğer tarafını oluşturur.

Schwarzschild solucan delikleri her iki yönde de geçilemez olsa da, onların varlığı Kip Thorne'a bir Schwarzschild solucan deliğinin "boğazını" egzotik maddeyle (negatif kütle/enerjiye sahip malzeme) açık tutarak yaratılan geçilebilir solucan delikleri hayal etmesi için ilham verdi .

Diğer geçilemeyen solucan delikleri arasında Lorentzian solucan delikleri (ilk olarak 1957'de John Archibald Wheeler tarafından önerilmiştir), bir Lorentzian manifoldu tarafından gösterilen genel bir göreli uzay-zaman manifoldunda bir uzay-zaman köpüğü oluşturan solucan delikleri ve Öklid solucan delikleri ( Riemann manifoldunun bir yapısı olan Öklid manifoldundan sonra adlandırılır) bulunur . ).

geçilebilir solucan delikleri

Casimir'in etkisi olduğunu göstermektedir kuantum alan teorisi alan bazı bölgelerde enerji yoğunluğu olağan madde negatif göreli olmasını sağlar vakum enerji ve kuantum alan teorisi enerjisi olabilir durumları sağlar teorik olarak gösterilmiştir keyfi negatif belirli bir noktada . Stephen Hawking , Kip Thorne ve diğerleri gibi birçok fizikçi, bu tür etkilerin geçilebilir bir solucan deliğini stabilize etmeyi mümkün kılabileceğini savundu. Teorik olarak, genel relativitenin ve kuantum mekaniği bağlamında bir solucan deliği oluşturmak üzere tahmin edilmektedir bilinen tek doğal bir süreç tarafından ortaya konulmuştur Leonard Susskind onun içinde ER = EPR varsayım. Kuantum köpüğü hipotezi bazen görünür ve kendiliğinden kaybolur olabileceğini minik solucan delikleri önermek için kullanılır Planck ölçeğine ve bu tür solucan deliklerinin stabil versiyonları olarak öne sürülmüştür karanlık madde adayları. Negatif kütleli bir kozmik sicim tarafından açık tutulan küçücük bir solucan deliği , Big Bang zamanında ortaya çıkmış olsaydı , kozmik şişme ile makroskopik boyuta şişmiş olabileceği de öne sürülmüştür .

Fransa'nın kuzeyindeki Boulogne-sur-Mer yakınlarındaki kum tepeleri ile Tübingen Üniversitesi'nin fiziki enstitülerinin önündeki meydanı birbirine bağlayan simüle edilmiş, geçilebilir bir solucan deliği görüntüsü . Görüntü, Morris-Thorne solucan deliği metriğinde 4D ışın izleme ile hesaplanır , ancak ışığın dalga boyu üzerindeki yerçekimi etkileri simüle edilmemiştir.

Lorentzian geçilebilir solucan delikleri, evrenin bir bölümünden aynı evrenin başka bir bölümüne çok hızlı bir şekilde her iki yönde seyahate izin verecek veya bir evrenden diğerine seyahate izin verecekti. Genel görelilikte geçilebilir solucan delikleri olasılığı ilk olarak Homer Ellis'in 1973 tarihli bir makalesinde ve bağımsız olarak KA Bronnikov'un 1973 tarihli bir makalesinde gösterildi. Ellis , Ellis drenaj deliğinin topolojisini ve jeodeziklerini analiz ederek, jeodezik olarak eksiksiz, ufuksuz, tekillikten bağımsız ve her iki yönde de tamamen geçilebilir olduğunu gösterdi. Boşaltma deliği, Einstein'ın bir vakum uzay-zaman için alan denklemlerinin bir çözüm manifoldudur ve anti-ortodoks kutuplu (pozitif yerine negatif) Ricci tensörüne minimal olarak bağlanmış bir skaler alanın dahil edilmesiyle değiştirilir . (Ellis, ortodoks karşıtı eşleşme nedeniyle skaler alana 'egzotik' olarak atıfta bulunmayı özellikle reddetti ve bunu yapmak için argümanları ikna edici bulmadı.) Çözüm iki parametreye bağlıdır: yerçekimi alanının gücünü sabitleyen m , ve belirleyen n . uzaysal kesitlerinin eğriliği. Ne zaman m 0'a eşit ayarlanır, drainhole en yerçekimi alanı kaybolur. Geriye kalan, yerçekimi yapmayan, tamamen geometrik, içinden geçilebilen bir solucan deliği olan Ellis solucan deliğidir.

Kip Thorne ve yüksek lisans öğrencisi Mike Morris , Ellis ve Bronnikov'un 1973 tarihli makalelerinden habersiz, genel göreliliği öğretmek için bir araç olarak kullanılmak üzere Ellis solucan deliğinin bir kopyasını ürettiler ve 1988'de yayınladılar. Bu nedenle, önerdikleri, küresel bir egzotik madde kabuğu tarafından açık tutulan, geçilebilir solucan deliği türü, 1988'den 2015'e kadar literatürde Morris-Thorne solucan deliği olarak adlandırıldı .

Daha sonra, ters çevrilebilir solucan deliklerinin diğer türleri ile 1989 kağıt analiz dahil olmak üzere çeşitli genel görelilik denklemlerine izin verilen çözeltiler olarak keşfedildi Mat Visser çaprazlama yolu a geçmez burada solucan deliğinden bir yol yapılabilir ki burada, egzotik madde bölgesi. Bununla birlikte, saf Gauss-Bonnet yerçekiminde (bazen zar kozmolojisi bağlamında incelenen ekstra uzamsal boyutları içeren genel göreliliğe yapılan bir değişiklik ) solucan deliklerinin var olması için egzotik maddeye ihtiyaç yoktur - onlar madde olmadan bile var olabilirler. Negatif kütleli kozmik sicimler tarafından açık tutulan bir tip , Visser tarafından Cramer ve diğerleri ile işbirliği içinde ortaya atılmıştır . Bu tür solucan deliklerinin erken evrende doğal olarak yaratılmış olabileceği öne sürüldü.

Solucan delikleri uzay-zamanda iki noktayı birbirine bağlar, bu da prensipte uzayda olduğu kadar zamanda da seyahate izin verecekleri anlamına gelir . 1988'de Morris, Thorne ve Yurtsever, solucan deliğinin uzaydan geçişini, iki ağzından birini hızlandırarak, geçiş yapan bir zamana nasıl dönüştüreceklerini buldular. Bununla birlikte, genel göreliliğe göre, solucan deliğinin ilk kez bir zaman "makinesine" dönüştürüldüğü zamandan daha eski bir zamana gitmek için bir solucan deliği kullanmak mümkün olmazdı. Bu zamana kadar fark edilmemiş veya kullanılmamış olabilir.

Raychaudhuri teoremi ve egzotik madde

Egzotik maddenin neden gerekli olduğunu anlamak için, jeodezikler boyunca ilerleyen, daha sonra solucan deliğini geçen ve diğer tarafta yeniden genişleyen gelen bir ışık cephesini düşünün. Genişleme negatiften pozitife gider. Solucan deliği boynu sonlu boyutta olduğundan, kostiklerin en azından boyun civarında gelişmesini beklemeyiz. Optik Raychaudhuri teoremine göre , bu, ortalama sıfır enerji koşulunun ihlalini gerektirir . Casimir etkisi gibi kuantum etkileri , sıfır eğriliği olan herhangi bir uzay mahallesinde ortalama sıfır enerji koşulunu ihlal edemez, ancak yarı-klasik yerçekimindeki hesaplamalar , kuantum etkilerinin eğri uzay-zamanda bu koşulu ihlal edebileceğini göstermektedir. Son zamanlarda kuantum etkilerinin ortalama sıfır enerji koşulunun bir kronolojik versiyonunu ihlal edemeyeceği umulmasına rağmen, yine de ihlaller bulundu, bu nedenle kuantum etkilerinin bir solucan deliğini desteklemek için kullanılabileceği açık bir olasılık olmaya devam ediyor.

Değiştirilmiş genel görelilik

Genel göreliliğin değiştirildiği bazı hipotezlerde , egzotik maddeye başvurmadan çökmeyen bir solucan deliğine sahip olmak mümkündür. Örneğin, bu f ( R ) yerçekiminin bir biçimi olan R ² yerçekimi ile mümkündür .

Işıktan daha hızlı seyahat

NASA için Les Bossinas tarafından tasavvur edildiği gibi solucan deliği yolculuğu , c. 1998

Işıktan daha hızlı göreli hızın imkansızlığı yalnızca yerel olarak geçerlidir. Solucan delikleri , ışık hızının herhangi bir zamanda yerel olarak aşılmamasını sağlayarak etkili süperluminal ( ışıktan hızlı ) seyahate izin verebilir . Bir solucan deliğinden geçerken subluminal (ışıktan daha yavaş) hızlar kullanılır. Eğer iki nokta, uzunluğu solucan deliğinin dışında aralarındaki mesafeden daha kısa olan bir solucan deliği ile birleştirilirse, onu geçmek için geçen süre, bir ışık huzmesinin bir yolu takip etmesi durumunda yolculuğu yapması için gereken süreden daha az olabilir. solucan deliğinin dışındaki boşluk . Ancak aynı solucan deliğinden geçen bir ışık demeti yolcuyu yenebilir.

Zaman yolculuğu

Eğer wormhole'ların bulunmasına karşın, bunlar olanak verebilir zaman yolculuğu . Üzerinden geçilebilir bir solucan deliği kullanan önerilen bir zaman yolculuğu makinesi varsayımsal olarak şu şekilde çalışabilir: Solucan deliğinin bir ucu, belki de bazı gelişmiş tahrik sistemleriyle , ışık hızının önemli bir kısmına hızlandırılır ve sonra geri dönme noktasına getirilir. Menşei. Alternatif olarak, başka bir yol da solucan deliğinin bir girişini almak ve onu diğer girişten daha yüksek yerçekimi olan bir nesnenin yerçekimi alanı içine taşımak ve sonra onu diğer girişe yakın bir konuma geri getirmektir. Her iki yöntem için de zaman genişlemesi , hareket ettirilen solucan deliğinin sonunun, harici bir gözlemci tarafından görüldüğü gibi, durağan uçtan daha az yaşlanmasına veya "daha genç" olmasına neden olur; bununla birlikte, zaman solucan deliği boyunca dışından farklı bir şekilde bağlanır , böylece solucan deliğinin her iki ucundaki senkronize saatler, solucan deliğinden geçen bir gözlemci tarafından görüldüğü gibi, iki uç nasıl hareket ederse etsin, her zaman senkronize kalacaktır. Bu, "daha genç" uca giren bir gözlemcinin, "daha genç" uçla aynı yaşta olduğu bir zamanda "yaşlı" uçtan çıkacağı ve dışarıdan bir gözlemci tarafından görüldüğü gibi zamanda geriye gideceği anlamına gelir. Böyle bir zaman makinesinin önemli bir sınırlaması, zamanda yalnızca makinenin ilk yaratılışı kadar geriye gitmenin mümkün olmasıdır; Kendisi zaman içinde hareket eden bir cihazdan ziyade zaman içinde bir yoldur ve teknolojinin kendisinin zamanda geriye gitmesine izin vermez.

Solucan deliklerinin doğasına ilişkin mevcut teorilere göre, geçilebilir bir solucan deliği inşası, genellikle " egzotik madde " olarak adlandırılan negatif enerjili bir maddenin varlığını gerektirecektir . Daha teknik olarak, solucan deliği uzay-zamanı , zayıf, güçlü ve baskın enerji koşulları ile birlikte sıfır enerji koşulu gibi çeşitli enerji koşullarını ihlal eden bir enerji dağılımını gerektirir . Bununla birlikte, kuantum etkilerinin sıfır enerji koşulunun küçük ölçülebilir ihlallerine yol açabileceği bilinmektedir ve birçok fizikçi , kuantum fiziğinde Casimir etkisi nedeniyle gerekli negatif enerjinin gerçekten mümkün olabileceğine inanmaktadır . İlk hesaplamalar çok büyük miktarda negatif enerjinin gerekli olacağını öne sürse de, daha sonraki hesaplamalar negatif enerji miktarının keyfi olarak küçük yapılabileceğini gösterdi.

1993'te Matt Visser , böyle bir saat farkına sahip bir solucan deliğinin iki ağzının, solucan deliğinin çökmesine veya iki ağzın birbirini itmesine veya başka bir şekilde bilgiyi engellemesine neden olacak kuantum alanı ve yerçekimi etkileri indüklemeden bir araya getirilemeyeceğini savundu. solucan deliğinden geçmekten. Bu nedenle, nedensellik ihlalinin gerçekleşmesi için iki ağız yeterince yakınlaştırılamadı . Bununla birlikte, 1997 tarihli bir makalesinde, Visser, simetrik bir çokgen içinde düzenlenmiş N sayıda solucan deliğinden oluşan karmaşık bir " Roma halkası " (adını Tom Roman'dan almıştır) konfigürasyonunun hala bir zaman makinesi olarak hareket edebileceğini varsaymıştır , ancak bunun daha muhtemel olduğu sonucuna varmıştır. nedensellik ihlalinin mümkün olduğunun kanıtı yerine klasik kuantum yerçekimi teorisindeki bir kusur.

evrensel seyahat

Solucan deliği ile etkinleştirilen zaman yolculuğundan kaynaklanan paradokslara olası bir çözüm , kuantum mekaniğinin çok dünyalı yorumuna dayanır .

1991'de David Deutsch , kapalı zaman benzeri eğrileri olan uzay -zamanlarda kuantum teorisinin tamamen tutarlı olduğunu (sözde yoğunluk matrisinin süreksizliklerden arındırılabileceği anlamında ) gösterdi. Bununla birlikte, daha sonra, böyle bir kapalı zamana benzer eğri modelinin, ortogonal olmayan kuantum durumlarını ayırt etmek ve uygun ve uygun olmayan karışımı ayırt etmek gibi garip fenomenlere yol açacağı için iç tutarsızlıklara sahip olabileceği gösterildi. Buna göre, yarı-klasik hesaplamaların gösterdiği bir sonuç olan bir solucan deliği zaman makinesinde dolaşan sanal parçacıkların yıkıcı pozitif geri besleme döngüsü önlenir. Gelecekten dönen bir parçacık, oluştuğu evrene değil, paralel bir evrene geri döner. Bu, son derece kısa bir zaman sıçramasına sahip bir solucan deliği zaman makinesinin, eşzamanlı paralel evrenler arasında teorik bir köprü olduğunu göstermektedir.

Bir solucan deliği zaman makinesi, kuantum teorisine bir tür doğrusal olmayanlık getirdiğinden, paralel evrenler arasındaki bu tür iletişim, Joseph Polchinski'nin Steven Weinberg'in doğrusal olmayan kuantum mekaniği formülasyonunda bir Everett telefonu ( Hugh Everett'ten almıştır ) önerisiyle tutarlıdır. .

Paralel evrenler arasındaki iletişim olasılığı, evrenler arası yolculuk olarak adlandırıldı .

Solucan deliği de tasvir edilebilir Penrose diyagramı arasında Schwarzschild kara delik . Penrose diyagramında ışıktan hızlı hareket eden bir nesne kara deliği geçecek ve başka bir uçtan farklı bir uzaya, zamana veya evrene çıkacaktır. Bu evrensel bir solucan deliği olacak.

Metrikler

Solucan deliği metrik teorileri, bir solucan deliğinin uzay-zaman geometrisini tanımlar ve zaman yolculuğu için teorik modeller olarak hizmet eder. Bir (geçilebilir) solucan deliği metriğine bir örnek şudur:

ds^{2}=-c^{2}\,dt^{2}+d\ell ^{2}+(k^{2}+\ell ^{2})(d\theta ^ {2}+\sin ^{2}\theta \,d\varphi ^{2}),

ilk olarak Ellis tarafından (bkz. Ellis solucan deliği ) Ellis drenaj deliğinin özel bir durumu olarak sunulmuştur .

Bir tür geçilemeyen solucan deliği metriği , Schwarzschild çözümüdür (ilk şemaya bakın):

ds^{2}=-c^{2}\left(1-{\frac {2GM}{rc^{2}}}\right)\,dt^{2}+{\frac {dr ^{2}}{1-{\frac {2GM}{rc^{2}}}}}+r^{2}(d\theta ^{2}+\sin ^{2}\theta \,d \varfi ^{2}).

Orijinal Einstein-Rosen köprüsü, Temmuz 1935'te yayınlanan bir makalede anlatıldı.

Schwarzschild küresel simetrik statik çözüm için

ds^{2}=-{\frac {1}{1-{\frac {2m}{r}}}}\,dr^{2}-r^{2}(d\theta ^{ 2}+\sin ^{2}\theta \,d\varphi ^{2})+\left(1-{\frac {2m}{r}}\sağ)\,dt^{2},

uygun zaman nerede ve . ${\görüntüleme stili ds}$ ${\görüntüleme stili c=1}$

Bir cümledeki Eğer ile uygun ${\görüntüleme stili r}$ ${\görüntüleme stili u}$ $u^{2}=r-2m$

ds^{2}=-4(u^{2}+2m)\,du^{2}-(u^{2}+2m)^{2}(d\theta ^{2}+ \sin ^{2}\theta \,d\varphi ^{2})+{\frac {u^{2}}{u^{2}+2m}}\,dt^{2}

Dört boyutlu uzayda iki uyumlu parça ya da "levhalar", karşılık gelen matematiksel açıklanan ve bir hiper ile birleştirilir, ya da ki burada yok olur. İki sayfa arasındaki böyle bir bağlantıya "köprü" diyoruz. ${\görüntüleme stili u>0}$ ${\görüntüleme stili u<0}$ ${\görüntüleme stili r=2m}$ ${\görüntüleme stili u=0}$ ${\görüntüleme stili g}$

— A. Einstein, N. Rosen, "Genel Görelilik Teorisinde Parçacık Problemi"

Birleşik alan, yerçekimi ve elektrik için, Einstein ve Rosen aşağıdaki Schwarzschild statik küresel simetrik çözümü elde ettiler.

\varphi _{1}=\varphi _{2}=\varphi _{3}=0,\varphi _{4}={\frac {\varepsilon }{4}},

ds^{2}=-{\frac {1}{\left(1-{\frac {2m}{r}}-{\frac {\varepsilon ^{2}}{2r^{2}) }}\right)}}\,dr^{2}-r^{2}(d\theta ^{2}+\sin ^{2}\theta \,d\varphi ^{2})+\left (1-{\frac {2m}{r}}-{\frac {\varepsilon ^{2}}{2r^{2}}}\sağ)\,dt^{2},

elektrik yükü nerede . ${\görüntüleme stili\varepsilon }$

Alan denklemleri paydasız durumda ne zaman yazılabilir ${\görüntüleme stili m=0}$

\varphi _{\mu \nu }=\varphi _{\mu ,\nu }-\varphi _{\nu ,\mu }

g^{2}\varphi _{\mu \nu ;\sigma }g^{\nu \sigma }=0

g^{2}(R_{ik}+\varphi _{i\alpha }\varphi _{k}^{\alpha }-{\frac {1}{4}}g_{ik}\varphi _{\alpha \beta }\varphi ^{\alpha \beta })=0

Tekillik ortadan kaldırmak için, bir yerine geçer, eğer tarafından aşağıdaki denkleme göre: ${\görüntüleme stili r}$ ${\görüntüleme stili u}$

u^{2}=r^{2}-{\frac {\varepsilon ^{2}}{2}}

ve biriyle elde eder ${\görüntüleme stili m=0}$

\varphi _{1}=\varphi _{2}=\varphi _{3}=0

ve

\varphi _{4}={\frac {\varepsilon }{\left(u^{2}+{\frac {\varepsilon ^{2}}{2}}\sağ)^{1/2 }}}

ds^{2}=-du^{2}-\left(u^{2}+{\frac {\varepsilon ^{2}}{2}}\right)(d\theta ^{2 }+\sin ^{2}\theta \,d\varphi ^{2})+\left({\frac {2u^{2}}{2u^{2}+\varepsilon ^{2}}}\ sağ)\,dt^{2}

Çözüm, iki yaprağın uzayındaki tüm sonlu noktalar için tekillikten arındırılmıştır.

— A. Einstein, N. Rosen, "Genel Görelilik Teorisinde Parçacık Problemi"

kurguda

Solucan delikleri bilimkurguda ortak bir unsurdur çünkü yıldızlararası, galaksiler arası ve hatta bazen insan yaşam ölçeğinde evrenler arası seyahate izin verirler. Kurguda solucan delikleri, zamanda yolculuk için bir yöntem olarak da hizmet etmiştir .

Ayrıca bakınız

Notlar

Referanslar

alıntılar

Kaynaklar

DeBenedictis, Andrew & Das, A. (2001). "Solucan Deliği Geometrilerinin Genel Sınıfı Üzerine". Klasik ve Kuantum Yerçekimi . 18 (7): 1187–1204. arXiv : gr-qc/0009072 . Bibcode : 2001CQGra..18.1187D . CiteSeerX 10.1.1.339.8662 . doi : 10.1088/0264-9381/18/7/304 . S2CID 119107035 .
Dzhunushaliev, Vladimir (2002). "Maddenin Einstein'ın paradigmasında dizeleri". Klasik ve Kuantum Yerçekimi . 19 (19): 4817-4824. arXiv : gr-qc/0205055 . Bibcode : 2002CQGra..19.4817D . CiteSeerX 10.1.1.339.1518 . doi : 10.1088/0264-9381/19/19/302 . S2CID 976106 .
Einstein, Albert & Rosen, Nathan (1935). "Genel Görelilik Teorisinde Parçacık Problemi" . Fiziksel İnceleme . 48 (1): 73. Bibcode : 1935PhRv...48...73E . doi : 10.1103/PhysRev.48.73 .
Fuller, Robert W. & Wheeler, John A. (1962). "Nedensellik ve Çoklu Bağlantılı Uzay-Zaman". Fiziksel İnceleme . 128 (2): 919. Bibcode : 1962PhRv..128..919F . doi : 10.1103/PhysRev.128.919 .
Garattini, Remo (2004). "Spacetime Foam tuğla duvarı nasıl değiştirir". Modern Fizik Harfleri A . 19 (36): 2673–2682. arXiv : gr-qc/0409015 . Bibcode : 2004MPLA...19.2673G . doi : 10.1142/S0217732304015658 . S2CID 119094239 .
González-Díaz, Pedro F. (1998). "Kuantum zaman makinesi". Fiziksel İnceleme D . 58 (12): 124011. arXiv : gr-qc/9712033 . Bibcode : 1998PhRvD..58l4011G . doi : 10.1103/PhysRevD.58.124011 . hdl : 10261/100644 . S2CID 28411713 .
González-Díaz, Pedro F. (1996). "Halkalar ve kapalı zamana benzer eğriler". Fiziksel İnceleme D . 54 (10): 6122-6131. arXiv : gr-qc/9608059 . Bibcode : 1996PhRvD..54.6122G . doi : 10.1103/PhysRevD.54.6122 . PMID 10020617 . S2CID 7183386 .
Hatsymosky, Vladimir M. (1997). "Kendi kendini idame ettiren vakumlu geçilebilir solucan deliği olasılığına doğru". Fizik Harfleri B . 399 (3–4): 215–222. arXiv : gr-qc/9612013 . Bibcode : 1997PhLB..399..215K . doi : 10.1016/S0370-2693(97)00290-6 . S2CID 13917471 .
Krasnikov, Serguei (2006). "Kuantum eşitsizliğine karşı örnek". Yerçekimi ve Kozmoloji . 46 (2006): 195. arXiv : gr-qc/0409007 . Bibcode : 2006GrCo...12..195K .
Krasnikov, Serguei (2003). "Kuantum eşitsizlikleri uzay-zaman kısayollarını yasaklamaz". Fiziksel İnceleme D . 67 (10): 104013. arXiv : gr-qc/0207057 . Bibcode : 2003PhRvD..67j4013K . doi : 10.1103/PhysRevD.67.104013 . S2CID 17498199 .
Li, Li-Xin (2001). "Bir Solucan Deliğiyle Bağlanan İki Açık Evren: Kesin Çözümler". Geometri ve Fizik Dergisi . 40 (2): 154–160. arXiv : hep-th/0102143 . Bibcode : 2001JGP....40..154L . CiteSeerX 10.1.1.267.8664 . doi : 10.1016/S0393-0440(01)00028-6 . S2CID 44433480 .
Morris, Michael S.; Thorne, Kip S. & Yurtsever, Ulvi (1988). "Solucan delikleri, Zaman Makineleri ve Zayıf Enerji Durumu" (PDF) . Fiziksel İnceleme Mektupları . 61 (13): 1446–1449. Bibcode : 1988PhRvL..61.1446M . doi : 10.1103/PhysRevLett.61.1446 . PMID 10038800 .
Morris, Michael S. & Thorne, Kip S. (1988). "Uzay-zamandaki solucan delikleri ve yıldızlararası yolculuk için kullanımları: Genel göreliliği öğretmek için bir araç". Amerikan Fizik Dergisi . 56 (5): 395-412. Bibcode : 1988AmJPh..56..395M . doi : 10.1119/1.15620 .
Nandi, Kamal K. & Zhang, Yuan-Zhong (2006). "Klasik Geçilebilir Lorentzian Solucan Deliklerinin Fiziksel Canlılığı için Kuantum Kısıtlaması". Karmaşık Sistemlerde Doğrusal Olmayan Olaylar Dergisi . 9 (2006): 61-67. arXiv : gr-qc/0490053 . Bibcode : 2004gr.qc.....9053N .
Ori, Amos (2005). "Kompakt vakum çekirdekli yeni bir zaman makinesi modeli". Fiziksel İnceleme Mektupları . 95 (2): 021101. arXiv : gr-qc/0503077 . Bibcode : 2005PhRvL..95b1101O . doi : 10.1103/PhysRevLett.95.021101 . PMID 16090670 .
Roman, Thomas A. (2004). "Enerji Koşulları ve Solucan Delikleri Üzerine Bazı Düşünceler". Onuncu Marcel Grossmann Toplantısı . s. 1909–1924. arXiv : gr-qc/0409090 . doi : 10.1142/9789812704030_0236 . ISBN'si 978-981-256-667-6. S2CID 18867900 . Eksik veya boş |title=( yardım )
Teo, Edward (1998). "Dönen çapraz geçişli solucan delikleri". Fiziksel İnceleme D . 58 (2): 024014. arXiv : gr-qc/9803098 . Bibcode : 1998PhRvD..58b4014T . CiteSeerX 10.1.1.339.966 . doi : 10.1103/PhysRevD.58.024014 . S2CID 15316540 .
Visser, Matt (2002). "Matt Visser tarafından kronoloji korumasının kuantum fiziği". arXiv : gr-qc/0204022 . Mükemmel ve daha özlü bir inceleme.
Visser, Matt (1989). "Geçilebilir solucan delikleri: Bazı basit örnekler". Fiziksel İnceleme D . 39 (10): 3182–3184. arXiv : 0809.0907 . Bibcode : 1989PhRvD..39.3182V . doi : 10.1103/PhysRevD.39.3182 . PMID 9959561 . S2CID 17949528 .

Dış bağlantılar

"'Solucan deliği' tam olarak nedir? Solucan deliklerinin varlığı kanıtlandı mı yoksa hala teorik mi??" Richard F. Holman, William A. Hiscock ve Matt Visser tarafından yanıtlandı
"Neden solucan delikleri?" Matt Visser tarafından (Ekim 1996)
Soshichi Uchii tarafından Genel Görelilik içinde Solucan delikleri de Wayback Machine (Şubat 22, 2012 arşivlenmiş)
Solucan Delikleri Hakkında Sorular ve Cevaplar —Enrico Rodrigo'dan kapsamlı bir solucan deliği SSS
Büyük Hadron Çarpıştırıcısı - Çarpıştırıcının nasıl küçük bir solucan deliği oluşturabileceğine dair teori, muhtemelen geçmişte zaman yolculuğuna izin veriyor
bir solucan deliğini geçmeyi simüle eden animasyon
Morris-Thorne solucan deliğinin çizimleri ve animasyonları
NASA'nın solucan deliği oluşturma konusundaki mevcut teorisi

Languages

In other projects