Сколько времени потребуется, чтобы пройти через червоточину?

Если предположить, что червоточины существуют, и вы поместите некоторое количество материи в одну из них, сколько времени потребуется, чтобы достичь другого конца, по сравнению с тем, насколько далеко друг от друга находятся два конца? По сути, насколько червоточина растягивает пространство-время?

Это близко к нашему запрету на вымышленную физику в FAQ . Но я знаю, что возможность существования настоящих червоточин изучается в ОТО, и я не уверен, что о них известно, поэтому я воздержусь от закрытия этого, не получив отзыва от кого-то, кто знаком с этой областью исследований.
Вот почему я написал «Предположим, что червоточины существуют». Это теоретическая физика, но не менее правдоподобная, чем теория струн. Мне просто интересно, на что были бы похожи эти объекты, если бы мы случайно обнаружили, что они действительно встречаются в природе.
Вопрос не в достоверности или в том, насколько хорошо теория соответствует реальности, а в том, возможно ли создать математическую модель, отвечающую на вопрос, на основе основных исследований в области физики. Если вопрос основан на такой модели, это нормально, даже если модель не совсем соответствует действительности. Запрет на вымышленную физику на самом деле направлен на то, чтобы не допускать на сайт нечетких вопросов.
Кроме того, для удобства других читателей: если вопрос сформулирован неправильно, потому что он опирается на какую-то идею, для которой не существует общепринятой модели, то фраза «предположим, что [идея] верна» не делает его более подходящим.
Через червоточину в бан.

Ответы (4)

Существует недавняя популяризация физики червоточин, в которой хорошо перечислены свойства четырех примеров червоточин, рассмотренных Моррисом и Торном в Приложении А к их статье 1988 года (« Червоточины в пространстве-времени и их использование для межзвездных путешествий: инструмент для обучения общей теории относительности» ). Эти свойства включают время прохождения. Вот краткое изложение

  1. Infinite-Exotic-Region Wormhole (экзотическая материя, распределенная по всему пространству) ~ 1 час

  2. Червоточина большого экзотического региона (экзотическая материя ограничена большим конечным радиусом) ≥ 7 дней

  3. Червоточина среднего экзотического региона (экзотическая материя слабо ограничена горлом) ~ 200 дней

  4. Червоточина малого экзотического региона (экзотическая материя тесно ограничена горлом и должна иметь отрицательную массу) ≥ 0,7 секунды

Моррис и Торн назвали последний пример «абсурдно безобидным». Это не отличается от червоточин с тонкой оболочкой , рассмотренных Виссером. На самом деле, некоторые тонкооболочечные червоточины Виссера являются частным случаем класса Морриса-Торна типа 4 «абсурдно доброкачественные»!

Эти времена совершенно не зависят от расстояний между устьями каждой червоточины в обычном пространстве.

Источники:

«Физика Звездных врат: параллельные вселенные, путешествия во времени и загадка физики червоточин» Энрико Родриго (2010 г.), глава 5.

Виссер, М. (1989). Проходимые червоточины из хирургически модифицированного пространства-времени Шварцшильда. Ядерная физика Б, 328(1), 203-212.

Виссер, М. (1989). Проходимые червоточины: несколько простых примеров. Physical Review D, 39(10), 3182.

Моррис, М.С., и Торн, К.С. (1988). Червоточины в пространстве-времени и их использование для межзвездных путешествий: инструмент для обучения общей теории относительности. Американский журнал физики, 56 (5), 395-412.

Быстрый комментарий о том, являются ли червоточины физическими: мы НЕ можем предполагать, что физические = «не нарушают условие слабой энергии». Есть квантовые состояния, которые явно являются физическими, но тем не менее нарушают все предположения об энергетическом состоянии, определяющем физичность (включая WEC). Кроме того, можно устранить деструктивные петли обратной связи и парадоксы путешествий во времени, связанные с проходимыми червоточинами, задействовав интерпретацию множества миров. Таким образом, цель текущих исследований — доказать отсутствие червоточин или разобраться с диковинными последствиями их существования.
у вас есть расстояния для этих червоточин??? Спасибо за время!
@Belizean: я думаю, что вы ведете себя бойко в отношении WEC. Примеры, о которых вы думаете, где квантовые поля нарушают WEC, вероятно, представляют собой случаи, когда у вас есть сжимающаяся черная дыра, так что перенормированный тензор энергии-импульса на поверхности черной дыры должен позволять площади поверхности сжиматься и, таким образом, нарушает WEC в этом случае. смысл. Но этот процесс должен быть описан в дополнении к теории струн (или какой-либо другой теории квантовой гравитации), и из отсутствия потери информации совершенно ясно, что вы не собираетесь заставлять вещи уходить куда-то далеко.
Что касается разрешения путешествия во времени со многими мирами, это совершенно спекулятивно --- вам нужно убедиться, что на фоне CTC есть четко определенное множество миров, и я не понимаю, почему это должно быть так, учитывая, что путь интеграл не имеет начальной и конечной поверхностей, по которым можно было бы разрезать. Если вы знаете, как решить интеграл по путям на фоне CTC, расскажите, но я думаю, что это так же сложно, как и решение классических задач путешествия во времени.
@Ron Maimon: примеры, о которых я думаю, не имеют ничего общего с черными дырами. Недавно было замечено , что всегда можно найти квантовое состояние простого скалярного поля, которое в произвольной степени нарушает NEC (и, следовательно, WEC) в конформно плоском пространстве-времени. Что касается квантовой механики и КПЗ, более 20 лет назад была предложена последовательная формулировка квантовой теории в присутствии КПЗ . Необходимо было основывать его на Интерпретации многих миров, чтобы устранить парадоксы.
@Belizean: Первая статья, на которую вы ссылаетесь, использует конформную модификацию стандартного тензора энергии напряжения и работает в фоновом гравитационном поле. Это не означает, что скалярное поле нарушает NEC, но может указывать на то, что конформная связь скаляров нефизична. Я не знаю. Это не является доказательством реализуемости нарушений NEC (в отличие от сжимающейся черной дыры). Вторая статья, на которую вы ссылаетесь, немного умозрительна, я вернусь к вам, когда у меня будет возможность ее прочитать. Спасибо за ссылки.

Стандартная ссылка для червоточин:

книга Виссера

Отличная страница в Википедии:

червоточины

Со страницы Википедии:

«Червоточины, которые действительно можно было бы пересечь, известные как проходимые червоточины, были бы возможны только в том случае, если бы для их стабилизации можно было использовать экзотическую материю с отрицательной плотностью энергии. (Многие физики, такие как Стивен Хокинг[1], Кип Торн[2] и другие[3][4][5] считают, что эффект Казимира является свидетельством того, что в природе возможны отрицательные плотности энергии.)»

Статья, с которой началось все «исследование проходимых червоточин в 80-90-х годах», написана в очень педагогическом стиле:

Моррис, Майкл С. и Торн, Кип С. (1988). «Червоточины в пространстве-времени и их использование для межзвездных путешествий: инструмент для обучения общей теории относительности». Американский журнал физики 56 (5): 395–412.

Учитывая приведенную выше справочную информацию, ответ на ваш вопрос таков: проходимая червоточина — это, по сути, «полая ручка», которую вы можете использовать, чтобы добраться до двух разных частей вселенной. Это похоже на туннель, НО нет определенной связи между «длиной» этого туннеля (или временем, которое вам/световым лучам необходимо пройти через него) и «расстоянием» между его устьями (точками входа/выхода) при измерении. в пространстве-времени вне червоточины.

Скажем иначе: мы можем найти решение уравнения Эйнштейна с помощью червоточины, соединяющей две области в пространстве-времени, разделенные несколькими световыми годами или многими тысячами световых лет. По сути: при желаемом тензоре G мы можем найти соответствующий тензор T (то есть соответствующее распределение энергии и материи), чтобы человек (или световой луч) мог комфортно пересечь червоточину за короткое время (часы, для бывший.).

Это точно описывает идею, но не годится для физики. Такую проходимую червоточину можно бустировать, а из двух копий таких червоточин сделать машину времени. Любая геометрия может дать вам тензор энергии-импульса, но только если материя удовлетворяет хотя бы слабому энергетическому условию, вы можете назвать ее физической. Проходимые червоточины в этом отношении не являются физическими, и аргумент машины времени говорит вам, что это так по фундаментальным причинам.
@RonMaimon Абсолютно, поэтому я процитировал абзац об экзотических вещах. Еще одна проблема — CTC (замкнутые времениподобные кривые). Но ОП спрашивал очень конкретный факт, предполагая, что червоточины существуют . Так что вопрос кажется мне больше математическим, чем физическим.
Мы согласны, но просто для ясности: первоначальная идея Эйнштейна и Инфельда (?) о червоточинах заключалась в том, что у вас есть черная дыра и белая дыра, связанные вместе. Эта вещь, возможно, является физической, если обе они находятся в одном месте, и, возможно, описывает настоящие астрофизические вращающиеся черные дыры, хотя в анализе Эйнштейна и др. они были удалены друг от друга. Это причина моего ответа. Теперь, когда вы объяснили, у меня нет проблем с вашим ответом.

Кип Торн, Мэтт Виссер и другие смоделировали проходимые червоточины, требующие экзотического вещества. Темная энергия — это форма экзотической материи, если бы ее можно было обуздать и усилить. То, что это повлияет на проблему потери информации и обоснованность унитарности в теории S-матрицы, — это, конечно, актуальная проблема, как указано выше.

См. книгу Мэтта Виссера «Лоренцева червоточина».

Книга Виссера является стандартным справочником по червоточинам.

Червоточины, соединяющие удаленные точки пространства-времени, запрещены в теории струн (насколько нам известно) и в современной гравитации, потому что вы можете потерять информацию в локальной области, сбросив одну из двух запутанных пар в червоточину и позволив ей прийти. в другом месте.

Но черная дыра, прикрепленная к белой дыре (классическая червоточина), возможно, является правильным представлением всех вращающихся и заряженных черных дыр в теории струн. В этом случае пересечение червоточины с вашей точки зрения займет небольшое количество времени, пересечение внешнего горизонта событий и внутреннего горизонта Коши, затем разворот и зачеркивание белой дыры. Вы должны появиться в будущем того момента, когда вы вошли (в широком смысле невозможно быть строго в будущем в картине вечной черной дыры), но никто не знает, как такое появление могло бы работать, потому что классическая модель не работает. определить горизонты белой дыры и черной дыры.

Квантово-механическая модель действительно идентифицирует два типа горизонта событий, но поскольку это отождествление становится недействительным с классической точки зрения, время появления должно быть долгим в классической шкале времени, равным 1/hbar или некоторой степени. Это не подтверждается никакими точными расчетами — возможно также, что, когда вы пересекаете черную дыру, вы просто необратимо попадаете в ловушку. Я не верю в эту возможность, потому что тогда необратимость не зависела бы от температуры, что отличается от других случаев, когда наблюдается необратимость.

«Это не подтверждается какими-либо точными расчетами», значит, вы говорите, что наша математика не позволяет нам вычислить, насколько червоточина сокращает время в пути? А в общей теории относительности?
@John: Червоточина не сокращает время в пути --- ты никуда не поедешь. Это время между поглощением и переизлучением в черной дыре. Я лично не могу получить ответ, и я знаю, что его нет в литературе, но мы знаем, как вычислить его в теории, и это только моя собственная ошибка, что я не знаю ответа сегодня. Я думаю об этом время от времени.
У вас есть ссылка на возражение от потери информации?
@mike4ty4: Я когда-нибудь что-нибудь цитирую? Это легко увидеть самому.
Сколько времени потребуется, чтобы пройти через червоточину?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v