Wormholes คืออะไร?

หนอนเป็นทางออกพิเศษสำหรับสมการที่อธิบายทฤษฎีทั่วไปของ Einsteinสัมพัทธภาพที่เชื่อมต่อสองจุดที่ห่างไกลในอวกาศหรือเวลาผ่านอุโมงค์ ตามหลักการแล้วความยาวของอุโมงค์นี้สั้นกว่าระยะห่างระหว่างสองจุดนั้นทำให้หนอนเป็นทางลัดชนิดหนึ่ง แม้ว่าพวกเขาจะเป็นวัตถุดิบหลักของนิยายวิทยาศาสตร์และได้จับจินตนาการที่เป็นที่นิยม แต่หนอนก็เป็นสิ่งที่เรารู้เพียงสมมุติเท่านั้น พวกเขาเป็นวิธีแก้ปัญหาที่ถูกต้องตามกฎหมายเกี่ยวกับสัมพัทธภาพทั่วไป แต่นักวิทยาศาสตร์ไม่เคยคิดหาวิธีที่จะรักษาหนอนที่มั่นคงในจักรวาลที่แท้จริง

ใครค้นพบหนอน?

วิธีแก้ปัญหาหนอนที่ง่ายที่สุดที่เป็นไปได้ถูกค้นพบโดยอัลเบิร์ตไอน์สไตน์และนาธานโรเซ็นในปี 2478 ซึ่งเป็นสาเหตุที่บางครั้งหนอนเรียกว่า "สะพานไอน์สไตน์-โรส" Einstein และ Rosen เริ่มต้นด้วยการแก้ปัญหาทางคณิตศาสตร์ของกหลุมดำซึ่งประกอบด้วยความเป็นเอกเทศ (จุดของความหนาแน่นที่ไม่มีที่สิ้นสุด) และขอบฟ้าเหตุการณ์ (ภูมิภาคโดยรอบนั้นความเป็นเอกเทศนอกเหนือจากที่ไม่มีอะไรสามารถหลบหนีได้)ตามฟิสิกส์ของจักรวาลพวกเขาพบว่าพวกเขาสามารถขยายโซลูชันนี้เพื่อรวมขั้วตรงข้ามของหลุมดำ: หลุมสีขาว

หลุมสีขาวสมมุติเหล่านี้ยังมีความเป็นเอกเทศ แต่พวกมันทำงานในหลุมดำกลับไปที่หลุมดำ: ไม่มีอะไรสามารถเข้าสู่ขอบฟ้าเหตุการณ์ของหลุมสีขาวและวัสดุใด ๆ ภายในหลุมสีขาวจะถูกไล่ออกทันที

Einstein และ Rosen พบว่าในทางทฤษฎีหลุมดำทุกหลุมจะถูกจับคู่กับหลุมสีขาว เนื่องจากทั้งสองหลุมจะมีอยู่ในสถานที่ที่แยกต่างหากในอวกาศอุโมงค์ - หนอน - จะเชื่อมทั้งสองปลาย

อะไรที่ทำให้หนอนเคลื่อนที่ได้?

อย่างไรก็ตามหนอนที่สร้างขึ้นจากรูดำและสีขาวคู่หนึ่งจะไม่เป็นประโยชน์มากนัก สำหรับหนึ่งหลุมสีขาวจะไม่มั่นคง หากคุณต้องวางอนุภาคไปยังขอบฟ้าเหตุการณ์ของหลุมสีขาวอนุภาคจะไม่ถึงขอบฟ้าเหตุการณ์เพราะไม่มีอะไรสามารถเข้าไปในหลุมสีขาว ดังนั้นพลังงานของระบบจะยังคงเพิ่มขึ้นเรื่อย ๆ เป็นอินฟินิตี้ในที่สุดก็ระเบิดหลุมสีขาวAndrew Hamilton นักฟิสิกส์มหาวิทยาลัยโคโลราโด-

ประการที่สองแม้ว่าจะมีรูสีขาว แต่วิธีเดียวที่จะเข้าสู่หนอนชนิดนี้คือการข้ามขอบฟ้าเหตุการณ์ของหลุมดำในอีกด้านหนึ่ง แต่เมื่อวัตถุข้ามขอบฟ้าเหตุการณ์มันก็ไม่สามารถออกไปได้ ดังนั้นวัตถุสามารถเข้าสู่หนอนได้ แต่ไม่เคยหลบหนี

สุดท้ายหนอนตัวเองจะไม่เสถียร โฟตอนเดียวหรืออนุภาคของแสงที่ผ่านอุโมงค์หนอนจะแนะนำพลังงานให้กับระบบที่อุโมงค์จะแยกออกจากกันทำลายหนอนตามหอสังเกตการณ์ทางใต้ของยุโรป-

อย่างไรก็ตามในปี 1970 นักฟิสิกส์ได้ทำคณิตศาสตร์ที่จำเป็นในการสร้างหนอนที่มั่นคงหรือ "ข้ามได้"จากข้อมูลของมหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนียนักฟิสิกส์ซานตาบาร์บาร่า Diandian Wang นักฟิสิกส์- เคล็ดลับคือการย้ายทางเข้าของอุโมงค์หนอนเกินขอบเขตเหตุการณ์ของหลุมดำและเพื่อทำให้อุโมงค์เสถียรเอง

ส่วนผสมสำคัญสำหรับหนอนที่มีเสถียรภาพคือสิ่งที่เรียกว่าเรื่องแปลกใหม่หรือบางรูปแบบของสสารที่มีมวลเชิงลบ น่าเสียดายสำหรับหนอนเช่นนี้นักวิทยาศาสตร์ไม่เคยพบหลักฐานสำหรับมวลเชิงลบและมันจะละเมิดการอนุรักษ์ของแรงผลักดันซึ่งระบุว่าโมเมนตัมควรคงที่หากไม่มีการใช้แรง วัตถุมวลลบที่วางไว้ถัดจากวัตถุมวลบวกจะเร่งความเร็วทันทีโดยไม่มีแหล่งพลังงาน

Wormholes มีลักษณะอย่างไร?

ถ้าหนอนนั้นมีอยู่มันจะดูแปลกมาก ทางเข้าจะเป็นทรงกลมเช่นพื้นผิวของดาวเคราะห์ หากคุณมองเข้าไปคุณจะเห็นแสงเข้ามาจากอีกด้านหนึ่ง อุโมงค์หนอนอาจมีความยาวใด ๆ และในขณะที่เดินทางไปตามอุโมงค์คุณจะเห็นทิวทัศน์ที่บิดเบี้ยวของภูมิภาคของจักรวาลที่คุณมาจากและภูมิภาคที่คุณเดินทางไป

หนอนและการเดินทางข้ามเวลา

ในทางทฤษฎีหนอนอาจทำหน้าที่เป็นเครื่องไทม์ สัมพัทธภาพพิเศษกำหนดว่านาฬิกาที่เคลื่อนไหวจะทำงานช้า กล่าวอีกนัยหนึ่งว่ามีคนแข่งรอบด้วยความเร็วเกือบจะไม่ก้าวเข้าสู่อนาคตของตัวเองเร็วที่สุดเท่าที่ใครบางคนยืนนิ่ง

หากนักวิทยาศาสตร์สามารถสร้างหนอนได้ในขั้นต้นทั้งสองปลายจะถูกซิงโครไนซ์ในเวลา แต่ถ้าปลายด้านหนึ่งถูกเร่งให้เกือบความเร็วของแสงปลายนั้นจะเริ่มล้าหลังด้านหลังอีกด้านหนึ่ง ทางเข้าทั้งสองนั้นสามารถนำมารวมกันได้ แต่หนึ่งในทางเข้าจะอยู่ในอดีตของอีกทางหนึ่งAndrew Friedman นักฟิสิกส์ MIT-

หากต้องการย้อนเวลากลับไปคุณจะต้องเดินผ่านปลายด้านหนึ่ง เมื่อคุณออกจากหนอนคุณจะอยู่ในอดีตของคุณเอง

Wormholes เกิดขึ้นได้อย่างไร?

ขณะนี้ยังไม่มีวิธีที่รู้จักในการสร้างหนอนและหนอนเป็นสมมุติฐานอย่างหมดจด แม้ว่าสสารที่แปลกใหม่ไม่น่าจะมีอยู่ แต่อาจมีอีกวิธีหนึ่งที่จะทำให้หนอนมีเสถียรภาพ: พลังงานเชิงลบ

สูญญากาศของเวลาอวกาศเต็มไปด้วยฟิลด์ควอนตัมหน่วยการสร้างควอนตัมพื้นฐานที่ก่อให้เกิดแรงและอนุภาคที่เราพบและเขตควอนตัมเหล่านี้มีพลังงานที่แท้จริง เป็นไปได้ที่จะสร้างสถานการณ์ที่พลังงานควอนตัมในภูมิภาคใดภูมิภาคหนึ่งต่ำกว่าสภาพแวดล้อมทำให้พลังงานนั้นเป็นลบในระดับท้องถิ่น พลังงานเชิงลบดังกล่าวมีอยู่ในโลกแห่งความเป็นจริงในรูปแบบของเอฟเฟกต์ casimir ซึ่งพลังงานควอนตัมเชิงลบระหว่างแผ่นโลหะคู่ขนานสองแผ่นทำให้แผ่นดึงดูดจากข้อมูลของ University of California นักคณิตศาสตร์ Riverside John Baez-

แต่ไม่มีใครรู้ว่าพลังงานควอนตัมเชิงลบนี้สามารถใช้เพื่อรักษาเสถียรภาพของหนอนได้หรือไม่ มันอาจไม่ใช่พลังงานเชิงลบที่ "ถูกต้อง" เนื่องจากเป็นเพียงเชิงลบเมื่อเทียบกับสภาพแวดล้อมไม่ใช่ในทางที่แน่นอน

หนอนอาจเกิดขึ้นตามธรรมชาติที่เครื่องชั่งกล้องจุลทรรศน์ในโฟมควอนตัมธรรมชาติของเวลาอวกาศในระดับที่น้อยที่สุดของเครื่องชั่งเนื่องจากพลังงานควอนตัมเดียวกันเหล่านั้น ในกรณีนั้นหนอนอาจโผล่เข้ามาและออกจากการดำรงอยู่อย่างต่อเนื่อง แต่อีกครั้งมันยังไม่ชัดเจนว่าจะ "ขยาย" หนอนเหล่านั้นให้มีขนาดใหญ่พอที่คุณจะเดินผ่านและทำให้พวกมันมั่นคง