Muldvarpe hul

Den aktuelle version af siden er endnu ikke blevet gennemgået af erfarne bidragydere og kan afvige væsentligt fra den version , der blev gennemgået den 14. marts 2022; checks kræver 7 redigeringer .

Ormehul , eller " ormehul ", "molebrønd" [1] såvel som "ormegang" eller "ormehul" (sidstnævnte er en bogstavelig oversættelse af det engelske  ormehul ) er et topologisk træk ved rum-tid , som er en " tunnel" til enhver tid i rummet. Disse områder kan både være forbundet og ud over ormehullet, repræsentere områder af et enkelt rum (se et eksempel i figuren nedenfor), eller fuldstændig afbrudt, hvilket repræsenterer separate rum, der kun er forbundet med hinanden gennem et ormehul.

Ormehuller er i overensstemmelse med generel relativitetsteori . Begrebet et ormehul, inklusive dets navn (ormehul), blev introduceret i fysikken af ​​den amerikanske fysiker John Archibald Wheeler .

Visualisering

For en forenklet repræsentation af et ormehul er rummet repræsenteret som en todimensionel (2D) overflade. I dette tilfælde vil ormehullet fremstå som et hul i denne overflade, der går over i et 3D -rør (den indvendige overflade af en cylinder ) og derefter dukker op et andet sted på 2D-overfladen med et hul, der ligner en indgang. Forskellen mellem et rigtigt ormehul ville være i antallet af rumlige dimensioner, hvoraf der ville være tre. For eksempel, i stedet for runde indløb og udløb i et 2D-plan , ville der være kugler i 3D-rum .

En anden måde at tænke på ormehuller er at tage et ark papir og tegne to fjerne prikker på den ene side af arket. Papirarket repræsenterer et plan i rumtidskontinuummet , og de to punkter repræsenterer afstanden, der skal tilbagelægges. Men teoretisk set kan et ormehul forbinde disse to punkter, hvis du folder dette plan, så punkterne rører hinanden. Da de to punkter nu rører hinanden, bliver det meget nemmere at krydse afstanden.

Ormehuller i generel relativitetsteori

Den generelle relativitetsteori (GR) tillader eksistensen af ​​sådanne tunneler, selvom eksistensen af ​​et gennemkøreligt ormehul kræver, at det fyldes med eksotisk stof med en negativ energitæthed [2] , hvilket skaber en stærk gravitationsafstødning og forhindrer hullet i at kollapser. Løsninger af ormehulstypen opstår i forskellige versioner af kvantetyngdekraften , selvom spørgsmålet stadig er meget langt fra at være fuldt undersøgt.

Området nær den smalleste del af ormehullet kaldes "halsen". Ormehuller er opdelt i " intra -  universe " og  " inter-universe ", afhængigt af om det er muligt at forbinde dets input med en kurve, der ikke krydser halsen.

Der er også farbare ( engelsk  traversable ) og ufremkommelige muldvarpebakker. Sidstnævnte inkluderer de tunneler, der kollapser for hurtigt til, at en observatør eller signal (med en hastighed, der ikke er hurtigere end lyset) kan komme fra en indgang til en anden. Et klassisk eksempel på et ufremkommeligt ormehul er Einstein-Rosen-broen i det mest udvidede Schwarzschild-rum , og et farbart ormehul er et Morris-Thorn-ormehul .

Et gennemkøreligt intraworld-ormehul giver den hypotetiske mulighed for tidsrejse [3] , hvis f.eks. en af ​​dens indgange bevæger sig i forhold til den anden, eller hvis den er i et stærkt gravitationsfelt , hvor tidens gang bliver langsommere. Også ormehuller kan hypotetisk skabe en mulighed for interstellar rejser, og som sådan findes ormehuller ofte i science fiction .

Ormehuller og eksotisk stof

For at forstå, hvorfor der er brug for eksotisk stof , skal du overveje det indkommende signal fra en lysfront, der bevæger sig langs geodetik, der krydser ormehullet og udvider sig igen på den anden side. Udvidelsen går fra negativ til positiv. Ifølge Raychaudhuris optiske sætningdette kræver krænkelse af den gennemsnitlige nulenergitilstand. Kvanteeffekter, såsom Casimir-effekten , kan ikke krænke den gennemsnitlige nultilstand af energi i noget kvarter i rummet med nul krumning [4] , men beregninger i semiklassisk tyngdekrafttyder på, at kvanteeffekter kan overtræde denne tilstand i buet rumtid [5] . På trods af dette er det blevet foreslået, at kvanteeffekter ikke kan krænke den akronale version af den gennemsnitlige nulenergitilstand [6] , men der er ikke desto mindre fundet krænkelser [7] , så muligheden forbliver åben for, at kvanteeffekter kan bruges til at understøtte ormehullet .

Ormehulsmålinger

Ormehulsmetriske teorier beskriver rumtidsgeometrien af ​​et ormehul og fungerer som teoretiske modeller for tidsrejser. For eksempel kan en gennemkørelig ormehulsmetrik se sådan ud:

En type uigennemtrængeligt ormehulsmetrik er Schwarzschild-løsningen:

Ormehuller og kvanteforviklinger

I et papir offentliggjort i det tyske tidsskrift Fortschritte der Physik i 2013 udtalte Maldacena og Susskind, at et ormehul - teknisk set en Einstein-Rosen-bro eller ER - er den rumlige tidsmæssige ækvivalent til kvantesammenfiltring . Dette løste firewall- problemet . [8] [9]

Tidsrejse

Hvis der findes gennemkørbare ormehuller, kan de tillade tidsrejser [10] . En foreslået tidsmaskine, der anvender et gennemkøreligt ormehul, ville hypotetisk fungere som følger: den ene ende af ormehullet accelereres til nærlyshastighed, muligvis af en slags avanceret fremdriftssystem , og vender derefter tilbage til sit udgangspunkt. En anden måde er at tage en indgang til ormehullet og flytte den ind i tyngdefeltet af et objekt med mere tyngdekraft end den anden indgang, og derefter returnere den til en position nær den anden indgang. For begge disse metoder bevirker tidsudvidelse , at den bevægelige ende af ormehullet ældes mindre eller bliver "yngre" for den eksterne observatør. Da tiden er forbundet gennem ormehullet anderledes end udenfor , vil de synkroniserede ure i hver ende af ormehullet altid forblive synkroniserede for en observatør, der passerer gennem ormehullet, uanset bevægelsen af ​​enderne [11] :502 . Det betyder, at en observatør, der går ind i den "unge" ende, vil forlade den "ældre" ende på et tidspunkt svarende til alderen for den "yngre" ende, hvilket vil demonstrere et andet tidsforløb fra en ekstern observatørs synspunkt. En væsentlig begrænsning ved en sådan tidsmaskine er, at det kun er muligt at ændre kursen i tid indtil det tidspunkt, hvor denne maskine skabes. Under alle omstændigheder er det ikke muligt at passere gennem ormehuller, før man kommer ind i selve ormehullet, selvom ind- og udgangen til ormehullet er placeret i nærheden. [11] :503 .

I 1993 argumenterede Matt Visser for, at to ormehulsmundinger med en sådan induceret urforskel ikke kunne kombineres uden at inducere et kvantefelt og gravitationseffekter, der enten ville ødelægge ormehullet, eller de to munde ville frastøde hinanden [12] , eller på anden måde, det vil være umuligt at overføre information gennem ormehullet [13] . På grund af dette kan de to udgange ikke placeres tæt nok til at frembringe en kausalitetsovertrædelse . Men i et papir fra 1997 foreslog Visser, at den komplekse konfiguration af " Romers ring” (opkaldt efter Tom Roman) af N ormehuller arrangeret i en symmetrisk polygon kan stadig fungere som en tidsmaskine, selvom han konkluderede, at dette højst sandsynligt er en fejl i den klassiske kvanteteori om tyngdekraft, og ikke et bevis på, at det er mulig krænkelse af kausalitet [14] .

Rejs mellem universer

En mulig løsning på paradokserne som følge af tidsrejser gennem ormehuller er baseret på mange-verdenernes fortolkning af kvantemekanikken .

I 1991 viste David Deutsch , at kvanteteorien er fuldstændig konsistent (i den forstand, at den såkaldte tæthedsmatrix kan gøres diskontinuerlig) i rumtider med lukkede tidslignende kurver. [15] Det blev dog senere vist, at en sådan model af en lukket tidslignende kurve kan have interne modsigelser, da den ville føre til så mærkelige fænomener som adskillelse af ikke-ortogonale kvantetilstande og adskillelse af egen- og ukorrekte blandinger. [16] [17] Følgelig forhindres den destruktive positive feedback fra virtuelle partikler, der cirkulerer gennem ormehullet, som er resultatet af semi-klassiske beregninger. En partikel, der vender tilbage fra fremtiden, vender ikke tilbage til sit oprindelige univers, men til et parallelunivers. Dette tyder på, at den ormehulsbaserede tidsmaskine er en teoretisk bro mellem samtidige parallelle universer. [atten]

Da en ormehulsbaseret tidsmaskine introducerer en form for ikke-linearitet i kvanteteorien, er denne form for kommunikation mellem parallelle universer i overensstemmelse med Joseph Polchinskis forslag til Everett-telefonen [19] (opkaldt efter Hugh Everett ) i Steven Weinbergs formulering af ikke-lineær kvantemekanik . [tyve]

Muligheden for kommunikation mellem parallelle universer er blevet kaldt interuniversal rejse . [21]

Folk, der har bidraget til udviklingen af ​​teorien

• John Archibald Wheeler . Han introducerede selve begrebet et ormehul i fysikken, herunder dets navn (ormehul). Han udviklede teorien om ladning uden ladning , ifølge hvilken der ikke er nogen elektrisk ladning som et separat stof, og hvad vi opfatter som ladede partikler er halsene på mikroskopiske muldvarpebakker gennemboret af et elektrisk felt [22] .
• Kip Thorne og Michael Morris. Opmærksomheden blev henledt på sammenhængen mellem eksistensen af ​​ormehuller og krænkelse af kausalitet.
• Matt Visser. Udgav en skelsættende bog, Lorentzianske ormehuller: fra Einstein til Hawking , der opsummerer udviklingen af ​​ormehulsteori frem til 1995.
• Sergey Sushkov. Foreslog ideen om et selvbærende ormehul , som forhindres i at kollapse af vakuumpolarisering forårsaget af det huls geometri.
• Sergei Krasnikov viste, at tomme ormehuller, der stammer fra det tidlige univers, kan forblive gennemkørelige i makroskopisk tid på grund af Sushkov-mekanismen.
• Nikolai Semyonovich Kardashev populariserede ideen om, at der i centrum af galakser ikke er massive sorte huller, men mundingen af ​​ormehuller [23] .

Noter

1. ↑ slovar.cc/rus/efremova-talk/298087.html
2. ↑ Space-Journal: Wormhole . Hentet 6. november 2011. Arkiveret fra originalen 16. februar 2012. (ubestemt)
3. ↑ Green, Brian . Space stof. Rum, tid og virkelighedens tekstur . - M .: Boghuset "LIBRCOM", 2009. S. 464-471.
4. ↑ Fewster CJ , Olum KD , Pfenning MJ Gennemsnitlig nulenergitilstand i rumtider med grænser  // Phys. Rev. D. - 2007. - Vol. 75, nr. 2. - doi : 10.1103/PhysRevD.75.025007 . Arkiveret fra originalen den 6. marts 2019.
5. ↑ Visser M. Gravitationsvakuumpolarisering. II. Energiforhold i Boulware-vakuumet  // Physical Review D. - Vol. 54, nr. 8. doi : 10.1103/PhysRevD.54.5116 . Arkiveret fra originalen den 6. marts 2019.
6. ↑ Graham N. , Olum KD Akronal gennemsnitlig nulenergitilstand  // Physical Review D. - 2007. - Vol. 76, nr. 6. - doi : 10.1103/PhysRevD.76.064001 . Arkiveret fra originalen den 6. marts 2019.
7. ↑ Urban D. , Olum KD Rumtid gennemsnitlig nulenergitilstand  // Fysisk gennemgang D. - 2010. - Vol. 81, nr. 6. doi : 10.1103/PhysRevD.81.124004 . Arkiveret fra originalen den 10. december 2021.
8. ↑ Kvantesammenfiltring og ormehuller kan være nært beslægtede . hej-news.ru. Hentet 11. oktober 2015. Arkiveret fra originalen 12. oktober 2015. (ubestemt)
9. ↑ Juan Maldacena Sorte huller, ormehuller og kvanterumtidens hemmeligheder // I videnskabens verden . - 2017. - nr. 1/2. - S. 82-89.
10. ↑ Michael; Morris. Ormehuller, tidsmaskiner og den svage energitilstand  (engelsk)  // Physical Review Letters  : journal. - 1988. - Bd. 61 , nr. 13 . - S. 1446-1449 . - doi : 10.1103/PhysRevLett.61.1446 . - . — PMID 10038800 .
11. ↑ 12 Kip S. Thorne . Sorte huller og Time Warps. - W. W. Norton , 1994. - ISBN 978-0-393-31276-8 .
12. ↑ Matt . Fra ormehul til tidsmaskine: Kommentarer til Hawkings Chronology Protection Conjecture  // Physical Review D  : journal  . - 1993. - Bd. 47 , nr. 2 . - S. 554-565 . - doi : 10.1103/PhysRevD.47.554 . — . - arXiv : hep-th/9202090 .
13. ↑ Visser, Matt (2002), The quantum physics of chronology protection, arΧiv : gr-qc/0204022 . 
14. ↑ Matt . Traversable ormhuller: den romerske ring  (engelsk)  // Physical Review D  : journal. - 1997. - Bd. 55 , nr. 8 . - P. 5212-5214 . - doi : 10.1103/PhysRevD.55.5212 . — . - arXiv : gr-qc/9702043 .
15. ↑ David; Deutsch. Quantum Mechanics Near Closed Timelike Lines  (engelsk)  // Physical Review D  : journal. - 1991. - Bd. 44 , nr. 10 . - doi : 10.1103/PhysRevD.44.3197 . - .
16. ↑ Brun et al. Lokaliserede lukkede tidslignende kurver kan perfekt skelne kvantetilstande  // Physical Review Letters  : journal  . - 2009. - Bd. 102 , nr. 21 . - doi : 10.1103/PhysRevLett.102.210402 . - . - arXiv : 0811.1209 . — PMID 19519086 .
17. ↑ Pati. Oprensning af blandede tilstande med lukket tidslignende kurve er ikke mulig  // Fysisk gennemgang A  : journal  . - 2011. - Bd. 84 , nr. 6 . - doi : 10.1103/PhysRevA.84.062325 . - . - arXiv : 1003.4221 .
18. ↑ Rodrigo, Enrico. Stargates fysik. - Eridanus Press, 2010. - S. 281. - ISBN 978-0-9841500-0-7 .
19. ↑ Joseph; Polchinski. Weinbergs ikke-lineære kvantemekanik og Einstein-Podolsky-Rosen-paradokset  (engelsk)  // Physical Review Letters  : journal. - 1991. - Bd. 66 , nr. 4 . - S. 397-400 . - doi : 10.1103/PhysRevLett.66.397 . - . — PMID 10043797 .
20. ↑ Enrico Rodrigo, The Physics of Stargates: Parallel Universes, Time Travel, and the Enigma of Wormhole Physics , Eridanus Press, 2010, s. 281.
21. ↑ Samuel Walker, "Inter-universal rejse: Jeg ville ikke starte herfra Arkiveret 26. oktober 2019 på Wayback Machine , New Scientist (1. februar 2017).
22. ↑ Grøn, 2021 , Ødelæggelse af sorte huller.
23. ↑ Ponizovkin A. Akademiker N.S. Kardashev: "Astrofysik forener menneskeheden" // Videnskaben om Ural. - 2015. - Nr. 3 (1112).

Litteratur

• Brian Grøn. For evigt og altid. Bevidsthed, stof og søgen efter mening i et foranderligt univers = Brian Greene. Indtil tidens ende: Sind, materie og vores søgen efter mening i et udviklende univers.. - M. : Alpina faglitteratur, 2021. - 548 s. - ISBN 978-5-00139-343-6 .
• DeBenedictis, Andrew og Das, A. Om en generel klasse af ormehulsgeometrier . arXiv printserver . Hentet: 12. august 2005. (ubestemt)
• Dzhunushaliev, Vladimir. Strenge i Einsteins materieparadigme . arXiv printserver . Hentet: 12. august 2005. (ubestemt)
• Einstein A. , Rosen N. Partikelproblemet i den generelle relativitetsteori  // Phys. Rev. - 1935. - Bd. 48. - S. 73-77.
• Fuller RW , Wheeler JA Kausalitet og Multiply Connected Space-Time  // Phys. Rev. - 1962. - Bd. 128, nr. 2. - P. 919-929.
• Garattini, Remo. Hvordan Spacetime Foam modificerer murstensvæggen . arXiv printserver . Hentet: 12. august 2005. (ubestemt)
• González-Díaz, Pedro F. Quantum tidsmaskine . arXiv printserver . Hentet: 12. august 2005. (ubestemt)
• González-Díaz, Pedro F. Ringhuller og lukkede tidslignende kurver . arXiv printserver . Hentet: 12. august 2005. (ubestemt)
• Khatsymosky, Vladimir M. Mod muligheden for selvvedligeholdelse af vakuum gennemløbeligt ormehul . arXiv printserver . Hentet: 12. august 2005. (ubestemt)
• Krasnikov, Serguei. Modeksempel på en kvanteulighed . arXiv printserver . Hentet: 12. august 2005. (ubestemt)
• Krasnikov, Serguei. Kvanteulighederne forbyder ikke rumtidsgenveje . arXiv printserver . Hentet: 12. august 2005. (ubestemt)
• Li, Li-Xin. To åbne universer forbundet af et ormehul: nøjagtige løsninger . arXiv printserver . Hentet: 12. august 2005. (ubestemt)
• Morris M. , Thorne K. , Yurtsever U. Wormholes, Time Machines, and the Weak Energy Condition  // Physical Review Letters. - 1988. - Bd. 61, nr. 13. - P. 1446-1449. - .
• Morris MS , Thorne KS Ormehuller i rumtid og deres brug til interstellar rejser: Et værktøj til undervisning i generel relativitetsteori  // American Journal of Physics. - 1988. - Bd. 56. - S. 395-412. Arkiveret fra originalen den 1. juli 2011. .
• Nandi, Kamal K. og Zhang, Yuan-Zhong. En kvantebegrænsning for den fysiske levedygtighed af klassiske traverserbare Lorentzian-ormehuller . arXiv printserver . Hentet: 12. august 2005. (ubestemt)
• Ori, Amos. En ny tidsmaskinemodel med kompakt vakuumkerne . arXiv printserver . Hentet: 12. august 2005. (ubestemt)
• Roman, Thomas, A. Nogle tanker om energiforhold og ormehuller . arXiv printserver . Hentet: 12. august 2005. (ubestemt)
• Theo, Edward. Roterende gennemkørbare ormehuller . arXiv printserver . Hentet: 12. august 2005. (ubestemt)
• Visser, Matt. Kronologibeskyttelsens kvantefysik af Matt Visser. . arXiv printserver . Hentet: 12. august 2005. (ubestemt)
• Visser M. Traversable ormeholes: Some simple examples  // Phys. Rev. D. - 1989. - Vol. 39, nr. 10. - P. 3182-3184. - doi : 10.1103/PhysRevD.39.3182 .

Links

• Winter K. Ormehul "- tidens korridor . Roskosmos tv-studie (12. november 2011). (ubestemt)
• Hvad er et 'ormehul' helt præcist? Er der bevist, at der eksisterer ormehuller, eller er de stadig teoretiske?  (engelsk) . Scientific American, en afdeling af Nature America, Inc. (15. september 1997).
• Visser M. Hvorfor ormehuller? . Artikler  af generel interesse . Victoria University of Wellington, New Zealand (3. oktober 1996) .
• Aktuel teori om ormehulsskabelse .  Idéer baseret på, hvad vi gerne vil opnå . NASA.gov . _
• Rodrigo E. Spørgsmål og svar om ormehuller  ( 2005).
• Müller Th. Visualisering af et Morris-Thorne-ormehul . Institut für Visualisierung und Interaktive Systeme  (engelsk)  (link ikke tilgængeligt) . Universität Stuttgart . Dato for adgang: 15. februar 2015. Arkiveret fra originalen 19. juli 2011.

Tematiske steder	Kæmpe bombe
Ordbøger og encyklopædier	Flot dansk Fantastisk norsk Britannica (online)
I bibliografiske kataloger	BNF : 159222287 GND : 1141807319 J9U : 987007532742605171 LCCN : sh2004010731 SUDOC : 131066986

Sorte huller
Typer	Schwarzschild roterende opladet Roterende opladet ekstrem Virtuelt
Dimensioner	Plankovskaya Elektronisk stjernemasse medium vægt supermassiv Quasar Aktive galaktiske kerner Lacertida Stor gruppe af kvasarer
Uddannelse	Stjerneudvikling Bryder sammen hvid dværg Chandrasekhar grænse neutronstjerne Oppenheimer-Volkov grænse kvark stjerne preon stjerne Supernova Hypernova gamma-sprængning
Ejendomme	begivenhedshorisont Termodynamik af sorte huller Tyngdekraftsradius fotonsfære Ergosfære Penrose proces Blanford-processen - Znaeka Bondi tilvækst spaghettificering Gravity linse M-sigma forhold Kvasi-periodiske svingninger Hawking-stråling Forsvinden af ​​information i et sort hul
Modeller	Membran paradigme Gravitationssingularitet Ring Singularitet oprindeligt sort hul Gravastar Mørk Stjerne mørk energistjerne Sort stjerne Stadigt kollapsende magnetosfære Fazball Nøgen singularitet hvidt hul Muldvarpe hul Immirji parameter Kugelblitz Quasistar Planck stjerne Casp Bacalla - Wolfa
teorier	Penrose-Hawking singularitetssætning Ingen hårsætning Informations paradoks Princippet om kosmisk censur Ikke-enkelte modeller af sorte huller Holografisk princip Komplementaritet af sorte huller
Præcise løsninger i generel relativitetsteori	Schwarzschild Kerra Reisner-Nordström Kerr-Newman Præcis sort hul-løsning
relaterede emner	Liste over sorte huller Liste over kvasarer Kronik om sorte huls fysik RXTE Hyperkompakt stjernesystem singularitetsreaktor Numerisk relativitet Gravitationsbølger
Kategori:Sorte huller

Tidsrejser
Generelle termer og begreber	Kronologisk sikkerhedshypotese Lukket tidslignende kurve Novikov selvkonsistens princip Selvopfyldende profeti Tidsrejser Kvantemekanik af tidsrejser Tidsrejse i fiktion
Tidens paradokser	Paradoks af den døde bedstefar kausal sløjfe Tidsløkke Prædestinationens paradoks Tvilling paradoks
Parallelle tidslinjer	alternativ historie Alternativ fremtid Mange verdener fortolkning multivers Parallelle verdener
Filosofi om rum og tid	Sommerfugle effekt Determinisme evighed Fatalisme fri vilje Prædestination
Mellemrum i GR , der kan indeholde lukkede tidslignende linjer	Muldvarpe hul Gödel metrisk Kerr-metrik Mizner plads Boble Alcubierre van stokum støv TARDIS Trompet Krasnikov Tipcylinder Sort hul BTZ
Urbane legender om tidsrejser	Moberly-Jourdain hændelse Philadelphia eksperiment Montauk projekt Kronovisor Billy Mayer Rudolf Fentz John Titor