Предсказывает ли общая теория относительности червоточины?

Общая теория относительности не имеет большой предсказательной силы, если вы не сделаете каких-либо предположений о типах существующей материи. Эти предположения называются энергетическими условиями. Примером материи, нарушающей энергетические условия, может быть материя с отрицательной массой, так что если вы ее уроните, она упадет вверх. Другим примером может быть материя, в которой скорость звука больше скорости света. Энергетические условия считаются хорошим описанием всех реальных форм объемной материи во Вселенной, но считаются ложными в масштабах, где важна квантовая механика, а также в космологических масштабах, где важна темная энергия.

Учитывая некоторые энергетические условия, которые, как мы знаем, применимы к объемному веществу, существует теорема, утверждающая, что невозможно создать несуществующую червоточину, если только Вселенная уже не содержит замкнутых времяподобных кривых (ЗВК). CTC был бы похож на научно-фантастическую «петлю времени», место во вселенной, куда вы можете отправиться, и время будет повторяться, а не продолжаться вечно. У нас нет доказательств того, что ЦОК существуют в нашей Вселенной, а если бы они и существовали, это вызвало бы странные вопросы о причине и следствии.

Исходя из этих фактов о наблюдаемой Вселенной (никакой экзотической материи, никаких СТС), предположения теоремы остаются в силе, и поэтому кажется довольно ясным, что червоточины не могли возникнуть в результате естественного гравитационного коллапса и не могут быть созданы искусственно. Если червоточины были созданы в результате Большого взрыва, то теорема неприменима, потому что речь идет о создании червоточин, которых еще не было.

Даже если бы червоточины действительно существовали, оценки Форда и Романа показывают, что маловероятно, что вы могли бы отправить материальный объект через червоточину, не уничтожив объект. Даже информация, вероятно, не может пройти. Другими словами, через червоточину, вероятно, нельзя пройти.

Если бы у вас была червоточина и через нее можно было пройти, вы могли бы использовать ее для создания машины времени. См. https://physics.stackexchange.com/a/135670/4552 . Как и в случае с CTC, это приведет к нарушению причинно-следственной связи, например, к возможности вернуться в прошлое и убить собственного дедушку в колыбели.

Таким образом, ОТО дает нам очень веские основания полагать, что червоточин в стиле научной фантастики не существует и не может существовать. Однако пространства для маневра достаточно, чтобы написать научно-фантастический рассказ о червоточине, не нарушая ОТО полностью. Это не так глупо, как варп-двигатель в стиле «Звездного пути». (Метрика Алькубьерре не является варп-двигателем в стиле «Звездного пути».)

Этот FAQ может быть полезен: http://www.webfilesuci.org/wormholefaq.html

Когда люди говорят о теории, например, об общей теории относительности, они на самом деле имеют в виду две разные вещи:

1. уравнения, описывающие систему

2. входные параметры

Позвольте мне проиллюстрировать это на простом примере. Любой, кто занимался физикой в ​​школе, знал законы движения Ньютона, и за 400 или около того лет, прошедших с тех пор, как Ньютон сформулировал их, эти законы снова и снова проверялись экспериментально. В низкой плотности, низкой скорости, пределе они, по сути, являются идеальным описанием того, как все движется.

Но предположим, что мы возьмем второй закон Ньютона и подставим массу как отрицательное число. Затем второй закон Ньютона предсказывает, что если вы пытаетесь оттолкнуть объект, он движется к вам, и чем сильнее вы пытаетесь оттолкнуть его, тем быстрее он ускоряется к вам. Это, конечно, чепуха, но значит ли это, что законы Ньютона неверны? Ну нет, это означает, что вводить массу как отрицательное число физически бессмысленно, потому что масса не может быть отрицательной. Если вы вводите бессмысленные входные параметры, вы получите бессмысленные результаты, что является общепринятым принципом .

Это то, что Бен получает в своем ответе. Общая теория относительности действительно предсказывает червоточины, но только если вы используете входные параметры, которые физически бессмысленны (или, по крайней мере, в настоящее время считаются физически бессмысленными). В частности, все кротовые норы, о которых я знаю, нуждаются в типе материи, называемой экзотической материей , и это физически бессмысленно, так же как отрицательная масса физически бессмысленна.

Таким образом, ответ на ваш вопрос заключается в том, что, хотя ОТО действительно предсказывает существование червоточин, мы никогда не найдем червоточины в природе, потому что условий, необходимых для их создания, не существует.