Vakondlyuk

A féreglyuk , vagy " féreglyuk ", "vakondjárat" [1] , valamint a "féregjárat " vagy "féreglyuk" (ez utóbbi az angol  féreglyuk szó szerinti fordítása ) a téridő topológiai jellemzője , amely egy " alagút" a tér minden pillanatában. Ezek a területek lehetnek összefüggőek és a féreglyukon kívül egyetlen tér területeit reprezentálják (példát lásd az alábbi ábrán), vagy teljesen szétválasztottak, különálló tereket, amelyek csak egy féreglyukon keresztül kapcsolódnak egymáshoz.

A féreglyukak összhangban vannak az általános relativitáselmélettel . A féreglyuk fogalmát, beleértve a nevét (féreglyuk), John Archibald Wheeler amerikai fizikus vezette be a fizikába .

Vizualizáció

A féreglyuk egyszerűsített ábrázolásához a teret kétdimenziós (2D) felületként ábrázoljuk. Ebben az esetben a féreglyuk lyukként jelenik meg ezen a felületen, amely 3D -s csővé alakul át (egy henger belső felülete ), majd újra megjelenik a 2D-s felületen egy bejáratnak látszó lyukkal. A valódi féreglyuk közötti különbség a térbeli dimenziók számában lenne, amelyekből három lenne. Például egy 2D-s síkban kerek be- és kimenetek helyett gömbök lennének a 3D-s térben .

A féreglyukak egy másik módja az, hogy veszünk egy papírlapot, és rajzolunk két távoli pontot a lap egyik oldalára. A papírlap egy síkot ábrázol a téridő kontinuumban , a két pont pedig a megtenni kívánt távolságot. Elméletileg azonban egy féreglyuk össze tudja kötni ezt a két pontot, ha ezt a síkot úgy hajtjuk össze, hogy a pontok érintkezzenek egymással. Mivel a két pont most összeér, sokkal könnyebb lesz átlépni a távot.

Féreglyukak az általános relativitáselméletben

Az általános relativitáselmélet (GR) megengedi az ilyen alagutak létezését, bár egy átjárható féreglyuk létezéséhez az szükséges, hogy negatív energiasűrűségű egzotikus anyagokkal legyen megtöltve [2] , ami erős gravitációs taszítást kelt, és megakadályozza a lyukat összeomló. A féreglyuk-típusú megoldások a kvantumgravitáció különféle változataiban merülnek fel , bár a probléma még mindig nagyon messze van a teljes kivizsgálástól.

A féreglyuk legkeskenyebb szakaszához közeli területet "toroknak" nevezik. A féreglyukak „ intra -  univerzumra ” és  „ inter-univerzumra ” vannak felosztva , attól függően, hogy lehetséges-e a bemeneteit olyan görbével összekötni, amely nem keresztezi a nyakat.

Vannak járható ( angolul  traversable ) és járhatatlan vakondtúrák is. Ez utóbbiak közé tartoznak azok az alagutak, amelyek túl gyorsan omlanak össze ahhoz, hogy egy megfigyelő vagy jel (amelynek sebessége nem haladja meg a fényt) eljuthasson egyik bejárattól a másikig. Az átjárhatatlan féregjárat klasszikus példája az Einstein-Rosen híd a leginkább kibővített Schwarzschild térben , az átjárható féreglyuk pedig a Morris-Thorn féreglyuk .

Egy bejárható, világon belüli féreglyuk megadja az időutazás hipotetikus lehetőségét [3] , ha például az egyik bejárata a másikhoz képest mozog, vagy ha erős gravitációs térben van , ahol az idő múlása lelassul. Ezenkívül a féreglyukak elméletileg lehetőséget teremthetnek a csillagközi utazásra, és mint ilyenek, a féreglyukak gyakran megtalálhatók a sci -fiben .

Féreglyukak és egzotikus anyagok

Ahhoz, hogy megértsük, miért van szükség egzotikus anyagra , vegyük figyelembe egy fényfront bejövő jelét, amely a féreglyukon áthaladó és a másik oldalon újra kitáguló geodetikus elemek mentén mozog . A bővülés negatívból pozitív felé halad. Raychaudhuri optikai tétele szerintehhez az átlagolt nulla energiájú állapot megsértése szükséges. A kvantumeffektusok, mint például a Kázmér-effektus , nem sérthetik meg az átlagos nulla energiaállapotot a nulla görbületű tér egyetlen környezetében sem [4] , de a számítások félklasszikus gravitációban .azt sugallják, hogy a kvantumhatások megsérthetik ezt a feltételt görbült téridőben [5] . Ennek ellenére felmerült, hogy a kvantumeffektusok nem sérthetik meg az átlagolt zéró energiájú feltétel achronális változatát [6] , de ennek ellenére találtak megsértéseket [7] , így továbbra is fennáll annak a lehetősége, hogy a kvantumeffektusok felhasználhatók a féreglyuk támogatására. .

Féreglyuk-metrikák

A féreglyuk - metrikus elméletek leírják a féreglyuk téridő geometriáját, és elméleti modellként szolgálnak az időutazáshoz. Például egy átjárható féreglyuk metrika így nézhet ki:

Az áthatolhatatlan féreglyuk -metrika egyik típusa a Schwarzschild-megoldás:

Féreglyukak és kvantumösszefonódás

A német Fortschritte der Physik folyóiratban 2013-ban megjelent cikkben Maldacena és Susskind kijelentette, hogy a féreglyuk – technikailag Einstein-Rosen híd vagy ER – a kvantumösszefonódás tér-időbeli megfelelője . Ezzel megoldódott a tűzfal probléma . [8] [9]

Időutazás

Ha léteznek átjárható féreglyukak, akkor lehetővé tehetik az időutazást [10] . Egy bejárható féreglyukat használó javasolt időgép feltételezhetően a következőképpen működne: a féreglyuk egyik végét felgyorsítják közel fénysebességre, esetleg valamiféle fejlett hajtórendszerrel , majd visszatér a kiindulási pontra. Egy másik módszer az, hogy a féreglyuk egyik bejáratát bevisszük egy olyan tárgy gravitációs mezejébe, amelynek gravitációja nagyobb, mint a második bejáratnál, majd visszahelyezzük a második bejárat közelébe. Mindkét módszer esetében az idődilatáció hatására a féreglyuk mozgó vége kevésbé öregszik vagy "fiatalabb" lesz a külső szemlélő számára. Mivel az idő másképpen kapcsolódik a féreglyukon keresztül, mint azon kívül , a szinkronizált órák a féreglyuk mindkét végén mindig szinkronban maradnak a féreglyukon áthaladó megfigyelő számára, függetlenül a végek mozgásától [11] :502 . Ez azt jelenti, hogy a "fiatal" végbe belépő megfigyelő a "fiatalabb" vég korának megfelelő időben hagyja el az "idősebb" végét, ami egy külső szemlélő szemszögéből eltérő időutat mutat be. Egy ilyen időgép egyik jelentős korlátja, hogy a pályát időben megváltoztatni csak a gép létrehozásának pillanatáig lehetséges. Mindenesetre nem lehet áthaladni a féreglyukakon, még akkor sem, ha a féreglyuk bejárata és kijárata a közelben található. [11] :503 .

Matt Visser 1993-ban azzal érvelt, hogy két ilyen indukált órakülönbséggel rendelkező féreglyuk-száj nem kombinálható kvantumtér és gravitációs hatások előidézése nélkül, amelyek vagy elpusztítanák a féreglyukat, vagy a két száj taszítaná egymást [12] , vagy egyébként lehetetlen lesz információt továbbítani a féreglyukon keresztül [13] . Emiatt a két kimenet nem helyezhető elég közel ahhoz, hogy okozati összefüggést okozzon . Egy 1997-es cikkében Visser azonban azt javasolta, hogy a " Római gyűrű " összetett konfigurációjaA szimmetrikus sokszögben elhelyezett N féreglyuk (Tom Roman nevéhez fűződik) még mindig időgépként működhet, bár arra a következtetésre jutott, hogy ez valószínűleg a gravitáció klasszikus kvantumelméletének hibája, és nem annak bizonyítéka, hogy lehetséges. az okozati összefüggésről [14] .

Utazás az univerzumok között

A féreglyukakon keresztüli időutazásból eredő paradoxonok lehetséges megoldása a kvantummechanika sokvilágra kiterjedő értelmezésén alapul .

David Deutsch 1991-ben kimutatta, hogy a kvantumelmélet teljesen konzisztens (abban az értelemben, hogy az úgynevezett sűrűségmátrix nem folytonossá tehető) zárt időszerű görbékkel rendelkező téridőben. [15] Később azonban kiderült, hogy egy ilyen zárt időgörbe modellnek lehetnek belső ellentmondásai, mivel olyan furcsa jelenségekhez vezetne, mint a nem ortogonális kvantumállapotok szétválása, valamint a saját- és nem megfelelő keverékek szétválása. [16] [17] Ennek megfelelően a féreglyukon keringő virtuális részecskék destruktív pozitív visszacsatolása, ami félklasszikus számítások eredménye, kivédett. A jövőből visszatérő részecske nem eredeti univerzumába, hanem egy párhuzamos univerzumba tér vissza. Ez arra utal, hogy a féreglyuk-alapú időgép elméleti hidat képez egyidejűleg párhuzamos univerzumok között. [tizennyolc]

Mivel egy féreglyuk-alapú időgép bevezet egyfajta nemlinearitást a kvantumelméletbe, ez a fajta kommunikáció a párhuzamos univerzumok között összhangban van Joseph Polchinski ( Hugh Everettről elnevezett ) Everett telefonra vonatkozó javaslatával [19] Steven Weinberg megfogalmazásában . a nemlineáris kvantummechanika . [húsz]

A párhuzamos univerzumok közötti kommunikáció lehetőségét interuniverzális utazásnak nevezték . [21]

Emberek, akik hozzájárultak az elmélet kidolgozásához

• John Archibald Wheeler Ő vezette be a féreglyuk fogalmát a fizikába, beleértve a nevét is (féreglyuk). Kidolgozta a töltés nélküli töltés elméletét , amely szerint nincs elektromos töltés, mint különálló anyag, és amit töltött részecskének érzékelünk, az az elektromos tér által áttört mikroszkopikus vakonddombok nyaka [22] .
• Kip Thorne és Michael Morris. Felhívták a figyelmet a féreglyukak létezése és az ok-okozati összefüggés megsértése közötti összefüggésre.
• Matt Visser. Kiadott egy mérföldkőnek számító könyvet Lorentzi féreglyukak: Einsteintől Hawkingig címmel , amely összefoglalja a féreglyuk-elmélet fejlődését 1995-ig.
• Szergej Sushkov. Felvetette egy önfenntartó féreglyuk ötletét , amelyet a lyuk geometriája által okozott vákuumpolarizáció megakadályoz az összeomlástól.
• Szergej Krasznyikov megmutatta, hogy a korai univerzumból származó üres féreglyukak a Sushkov-mechanizmusnak köszönhetően makroszkopikus időkben is átjárhatók maradhatnak.
• Nyikolaj Szemjonovics Kardasev népszerűsítette azt az elképzelést, hogy a galaxisok közepén nem hatalmas fekete lyukak vannak, hanem a féreglyukak szája [23] .

Jegyzetek

1. ↑ slovar.cc/rus/efremova-talk/298087.html
2. ↑ Space-Journal: Féreglyuk . Letöltve: 2011. november 6. Az eredetiből archiválva : 2012. február 16.. (határozatlan)
3. ↑ Green, Brian . Térszövet. Tér, idő és a valóság textúrája . - M .: "LIBRCOM" könyvesház, 2009. o. 464-471.
4. ↑ Fewster CJ , Olum KD , Pfenning MJ Átlagos nullenergia feltétel határokkal rendelkező téridőben  // Phys. Fordulat. D. - 2007. - Kt. 75, sz. 2. - doi : 10.1103/PhysRevD.75.025007 . Az eredetiből archiválva : 2019. március 6.
5. ↑ Visser M. Gravitációs vákuumpolarizáció. II. Energiaviszonyok a Boulware-vákuumban  // Physical Review D. - Vol. 54. sz. 8. doi : 10.1103/PhysRevD.54.5116 . Az eredetiből archiválva : 2019. március 6.
6. ↑ Graham N. , Olum KD Achronal átlagolt nullenergia feltétel  // Physical Review D. - 2007. - Vol. 76. sz. 6. - doi : 10.1103/PhysRevD.76.064001 . Az eredetiből archiválva : 2019. március 6.
7. ↑ Urban D. , Olum KD Téridő átlagolt nullenergia feltétel  // Physical Review D. - 2010. - Vol. 81. sz. 6. doi : 10.1103/PhysRevD.81.124004 . Az eredetiből archiválva : 2021. december 10.
8. ↑ A kvantumösszefonódás és a féreglyukak szorosan összefügghetnek . hi-news.ru. Letöltve: 2015. október 11. Az eredetiből archiválva : 2015. október 12.. (határozatlan)
9. ↑ Juan Maldacena Fekete lyukak, féreglyukak és a kvantum téridő titkai // A tudomány világában . - 2017. - 1/2 sz. - S. 82-89.
10. ↑ Mihály; Morris. Féreglyukak, időgépek és gyenge energiaállapot  (angol)  // Physical Review Letters  : Journal. - 1988. - 1. évf. 61 , sz. 13 . - P. 1446-1449 . - doi : 10.1103/PhysRevLett.61.1446 . - . — PMID 10038800 .
11. ↑ 12 Kip S. Thorne . Fekete lyukak és időeltolódások. - W. W. Norton , 1994. - ISBN 978-0-393-31276-8 .
12. ↑ Matt . A féreglyuktól az időgépig: Megjegyzések Hawking kronológiavédelmi sejtéséről  // Fizikai áttekintés D  : folyóirat  . - 1993. - 1. évf. 47 , sz. 2 . - P. 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 . Átjárható féreglyukak: a római gyűrű  (angol)  // Physical Review D  : Journal. - 1997. - 1. évf. 55 , sz. 8 . - P. 5212-5214 . - doi : 10.1103/PhysRevD.55.5212 . — . - arXiv : gr-qc/9702043 .
15. ↑ Dávid; Deutsch. Quantum Mechanics Near Closed Timelike Lines  (angol)  // Physical Review D  : Journal. - 1991. - 1. évf. 44 , sz. 10 . - doi : 10.1103/PhysRevD.44.3197 . - .
16. ↑ Brun et al. A lokalizált zárt időszerű görbék tökéletesen megkülönböztethetik a kvantumállapotokat  // Physical Review Letters  : folyóirat  . - 2009. - 1. évf. 102 , sz. 21 . - doi : 10.1103/PhysRevLett.102.210402 . - . - arXiv : 0811.1209 . — PMID 19519086 .
17. ↑ Pati. A zárt időszerű görbével kevert állapotok tisztítása nem lehetséges  // Fizikai áttekintés A  : folyóirat  . - 2011. - 20. évf. 84 , sz. 6 . - doi : 10.1103/PhysRevA.84.062325 . - . - arXiv : 1003.4221 .
18. ↑ Rodrigo, Enrico. A csillagkapuk fizikája. - Eridanus Press, 2010. - P. 281. - ISBN 978-0-9841500-0-7 .
19. ↑ József; Polchinski. Weinberg nemlineáris kvantummechanikája és az Einstein-Podolsky-Rosen paradoxon  (angol)  // Physical Review Letters  : folyóirat. - 1991. - 1. évf. 66 , sz. 4 . - P. 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, p. 281.
21. ↑ Samuel Walker: "Univerzális utazások: innen nem indulnék ki. Archivált : 2019. október 26., a Wayback Machine , New Scientist (2017. február 1.).
22. ↑ Zöld, 2021 , Fekete lyukak elpusztítása.
23. ↑ Ponizovkin A. akadémikus N.S. Kardashev: "Az asztrofizika egyesíti az emberiséget" // Az Urál tudománya. - 2015. - 3. szám (1112).

Irodalom

• Brian Green. Az idők végezetéig. Tudat, anyag és jelentéskeresés egy változó univerzumban = Brian Greene. Az idők végezetéig: Az elme, az anyag és az értelem keresése egy fejlődő univerzumban.. - M. : Alpina non-fiction, 2021. - 548 p. - ISBN 978-5-00139-343-6 .
• DeBenedictis, Andrew és Das, A. A féreglyuk-geometriák általános osztályáról . arXiv nyomtatószerver . Letöltve: 2005. augusztus 12. (határozatlan)
• Dzhunusaliev, Vlagyimir. Húrok az Einstein-féle anyagparadigmában . arXiv nyomtatószerver . Letöltve: 2005. augusztus 12. (határozatlan)
• Einstein A. , Rosen N. A részecskeprobléma az általános relativitáselméletben  // Phys. Fordulat. - 1935. - 1. évf. 48. - P. 73-77.
• Fuller RW , Wheeler JA oksági kapcsolat és többszörösen összefüggő téridő  // Phys. Fordulat. - 1962. - 1. évf. 128., 2. sz. - P. 919-929.
• Garattini, Remo. Hogyan módosítja a Spacetime Foam a téglafalat . arXiv nyomtatószerver . Letöltve: 2005. augusztus 12. (határozatlan)
• González-Díaz, Pedro F. Kvantum időgép . arXiv nyomtatószerver . Letöltve: 2005. augusztus 12. (határozatlan)
• González-Díaz, Pedro F. Gyűrűk és zárt időszerű görbék . arXiv nyomtatószerver . Letöltve: 2005. augusztus 12. (határozatlan)
• Khatsymosky, Vladimir M. Az önfenntartó vákuum átjárható féreglyuk lehetősége felé . arXiv nyomtatószerver . Letöltve: 2005. augusztus 12. (határozatlan)
• Krasznyikov, Szerguj. Ellenpélda a kvantumegyenlőtlenségre . arXiv nyomtatószerver . Letöltve: 2005. augusztus 12. (határozatlan)
• Krasznyikov, Szerguj. A kvantumegyenlőtlenségek nem tiltják a téridő gyorsbillentyűket . arXiv nyomtatószerver . Letöltve: 2005. augusztus 12. (határozatlan)
• Li, Li-Xin. Két nyitott univerzum, amelyeket egy féreglyuk köt össze: Pontos megoldások . arXiv nyomtatószerver . Letöltve: 2005. augusztus 12. (határozatlan)
• Morris M. , Thorne K. , Yurtsever U. Féreglyukak, időgépek és a gyenge energiaállapot  // Physical Review Letters. - 1988. - 1. évf. 61. sz. 13. - P. 1446-1449. - .
• Morris MS , Thorne KS Féreglyukak a téridőben és felhasználásuk a csillagközi utazáshoz: Eszköz az általános relativitáselmélet tanításához  // American Journal of Physics. - 1988. - 1. évf. 56. - P. 395-412. Az eredetiből archiválva : 2011. július 1. .
• Nandi, Kamal K. és Zhang, Yuan-Zhong. A klasszikus átjárható lorentzi féreglyukak fizikai életképességének kvantumkorlátja . arXiv nyomtatószerver . Letöltve: 2005. augusztus 12. (határozatlan)
• Ori, Amos. Egy új időgép-modell kompakt vákuummaggal . arXiv nyomtatószerver . Letöltve: 2005. augusztus 12. (határozatlan)
• Roman, Thomas, A. Néhány gondolat az energiaviszonyokról és a féreglyukakról . arXiv nyomtatószerver . Letöltve: 2005. augusztus 12. (határozatlan)
• Theo, Edward. Forgó átjárható féreglyukak . arXiv nyomtatószerver . Letöltve: 2005. augusztus 12. (határozatlan)
• Visser, Matt. Matt Visser, a kronológiavédelem kvantumfizikája. . arXiv nyomtatószerver . Letöltve: 2005. augusztus 12. (határozatlan)
• Visser M. Átjárható féreglyukak: Néhány egyszerű példa  // Phys. Fordulat. D. - 1989. - 1. évf. 39. sz. 10. - P. 3182-3184. - doi : 10.1103/PhysRevD.39.3182 .

Linkek

• Winter K. Féreglyuk "- az idő folyosója . Roskosmos televíziós stúdió (2011. november 12.). (határozatlan)
• Mi is pontosan a "féreglyuk"? Bebizonyosodott, hogy léteznek féreglyukak, vagy még mindig elméletiek?  (angol) . Scientific American, a Division of Nature America, Inc. (1997. szeptember 15.).
• Visser M. Miért féreglyukak? .  Általános érdekű cikkek . Victoria University of Wellington, Új-Zéland (1996. október 3.) .
• A féregjáratok létrehozásának jelenlegi elmélete .  Ötletek az alapján , amit el szeretnénk érni . NASA.gov . _
• Rodrigo E. Kérdések és válaszok a féreglyukakról  ( 2005).
• Müller Th. Egy Morris-Thorne féreglyuk vizualizációja . Institut für Visualisierung und Interaktive Systeme  (angol nyelven)  (hivatkozás nem érhető el) . Universität Stuttgart . Hozzáférés időpontja: 2015. február 15. Az eredetiből archiválva : 2011. július 19.

Tematikus oldalak	Óriásbomba
Szótárak és enciklopédiák	Nagy dán Nagy norvég Britannica (online)
Bibliográfiai katalógusokban	BNF : 159222287 GND : 1141807319 J9U : 987007532742605171 LCCN : sh2004010731 SUDOC : 131066986