Червоточина
-
История и определение червоточин
- Червоточины — гипотетические структуры, соединяющие разрозненные точки пространства-времени.
- Основаны на специальном решении уравнений поля Эйнштейна.
- Термин «червоточина» введен Джоном Арчибальдом Уилером в 1957 году.
-
Визуализация и терминология
- Червоточины можно представить как туннель с двумя концами в разных точках пространства-времени.
- Термин «одномерные трубки» предложен Германом Вейлем в 1928 году.
-
Современные определения
- Червоточины определяются как топологически, так и геометрически.
- Топологически червоточина — компактная область пространства-времени с нетривиальной топологией.
- Геометрически червоточины ограничивают деформацию замкнутых поверхностей.
-
Развитие и примеры
- Червоточины Шварцшильда не могут быть пересечены, но возможны микроскопические проходимые червоточины.
- Мосты Эйнштейна–Розена — соединения между областями пространства, смоделированные как вакуумные решения уравнений поля Эйнштейна.
-
История и открытия
- Мост Эйнштейна–Розена открыт Людвигом Фламмом в 1916 году и Альбертом Эйнштейном и Натаном Розеном в 1935 году.
- Джон Арчибальд Уилер и Роберт Шварцшильд опубликовали свои результаты в 1965 году.
-
Нестабильность червоточин
- Червоточины, соединяющие две части одной Вселенной, нестабильны и сужаются слишком быстро.
- В теории гравитации Эйнштейна–Картана–Сиамы–Киббла червоточины образуют мосты Эйнштейна–Розена.
-
Проходимые червоточины
- Эффект Казимира показывает возможность отрицательной энергии в определенных областях пространства.
- Квантовая теория поля допускает состояния с отрицательной энергией, что может стабилизировать проходимые червоточины.
- Гипотеза квантовой пены предполагает спонтанное появление и исчезновение крошечных червоточин.
-
Лоренцевы проходимые червоточины
- Позволяют быстро перемещаться в обоих направлениях.
- Впервые продемонстрированы в статье Гомера Эллиса 1973 года.
-
Червоточины Морриса–Торна
- Предложены Кипом Торном и Майком Моррисом в 1988 году.
- Удерживаются открытой сферической оболочкой из экзотической материи.
-
Другие типы проходимых червоточин
- Виссер предложил червоточины, удерживаемые открытыми космическими струнами с отрицательной массой.
- В чистой гравитации Гаусса–Бонне экзотическая материя не нужна для существования червоточин.
-
Теорема Райчадхури и экзотическая материя
- Экзотическая материя необходима для предотвращения каустических частиц.
- Квантовые эффекты могут нарушать усредненное условие нулевой энергии, что может поддерживать червоточины.
-
Модифицированная общая теория относительности
- В некоторых гипотезах возможно существование червоточин без экзотической материи.
- Пример: сила тяжести R2.
-
Путешествие со сверхсветовой скоростью
- Червоточины могут обеспечить эффективное сверхсветовое перемещение.
- Время, затрачиваемое на пересечение червоточины, может быть меньше, чем время, затрачиваемое лучом света.
-
Путешествие во времени
- Проходимые червоточины могут позволить путешествовать во времени.
- Машина времени, использующая червоточину, может работать, перемещая один конец в гравитационное поле.
- Ограничение: можно вернуться в прошлое только на момент первоначального создания машины.
-
Квантовые эффекты и червоточины
- Квантовые эффекты могут приводить к небольшим нарушениям условия нулевой энергии.
- Эффект Казимира может объяснить требуемую отрицательную энергию.
- Количество отрицательной энергии можно сделать сколь угодно малым.
-
Проблемы с червоточинами
- Два входа в червоточину не могут быть сведены вместе без квантовых и гравитационных эффектов.
- Виссер предложил гипотезу о «римском кольце» как возможной машине времени.
-
Многомировая интерпретация
- Квантовая теория согласуется с замкнутыми времениподобными кривыми.
- Модель замкнутых времениподобных кривых может иметь внутренние противоречия.
- Частица, возвращающаяся из будущего, попадает в параллельную вселенную.
-
Межвселенские путешествия
- Машина времени-червоточина может быть мостом между параллельными вселенными.
- Возможность общения между параллельными вселенными называется межвселенскими путешествиями.
-
Метрика червоточин
- Теории метрики описывают пространственно-временную геометрию червоточин.
- Пример метрики червоточины представлен Эллисом.
- Решение Шварцшильда является примером непроходимой метрики.
-
Червоточины в художественной литературе
- Червоточины часто используются в научной фантастике для межзвездных и межгалактических путешествий.
- Червоточины также служат способом путешествия во времени.