Wie lange würde es dauern, durch ein Wurmloch zu reisen?

Angenommen, es existieren Wurmlöcher und Sie fügen etwas Materie in eines ein, wie lange würde es dauern, bis das andere Ende erreicht ist, im Vergleich dazu, wie weit die beiden Enden voneinander entfernt sind? Um wie viel dehnt ein Wurmloch die Raumzeit aus?

Dies kommt unserem Verbot fiktiver Physik in den FAQ sehr nahe . Aber ich weiß, dass die Möglichkeit echter Wurmlöcher in GR untersucht wird, und ich bin mir nicht sicher, wie viel darüber bekannt ist, also werde ich davon absehen, dies zu schließen, ohne Feedback von jemandem zu erhalten, der sich mit diesem Forschungsgebiet auskennt.
Deshalb habe ich "Angenommen, es existieren Wurmlöcher" geschrieben. Es ist theoretische Physik, aber nicht weniger glaubwürdig als die Stringtheorie. Ich frage mich nur, wie diese Objekte aussehen würden, wenn wir zufällig entdecken würden, dass sie in der Natur vorkommen.
Das Problem ist nicht die Glaubwürdigkeit oder wie gut eine Theorie der Realität entspricht, sondern ob es möglich ist, ein mathematisches Modell zu erstellen, das die Frage auf der Grundlage der Mainstream-Physikforschung beantwortet. Wenn einer Frage ein solches Modell zugrunde liegt, ist das in Ordnung, auch wenn das Modell nicht exakt der Realität entspricht. Beim Verbot fiktiver Physik geht es in Wirklichkeit darum, schlecht definierte Fragen von der Website fernzuhalten.
Auch zum Nutzen anderer Leser: Wenn eine Frage nicht gut definiert ist, weil sie sich auf eine Idee stützt, für die es kein akzeptiertes Modell gibt, dann macht es die Aussage "angenommen, [Idee] ist wahr" nicht angemessener.
Durch ein Wurmloch zum Bann.

Antworten (4)

Es gibt eine neuere Popularisierung der Wurmlochphysik, die die Eigenschaften der vier Wurmlochbeispiele schön auflistet, die Morris und Thorne in Anhang A ihrer Arbeit von 1988 betrachteten ("Wormholes in Spacetime and their use for interstellar travel: A tool for teaching general relativity" ). Diese Eigenschaften umfassen Durchlaufzeiten. Hier ist eine Zusammenfassung

  1. Infinite-Exotic-Region Wurmloch (exotische Materie im ganzen Raum verteilt) ~ 1 Stunde

  2. Large-Exotic-Region Wormhole (exotische Materie, die auf einen großen endlichen Radius beschränkt ist) ≥ 7 Tage

  3. Wurmloch mittlerer exotischer Region (exotische Materie locker auf den Hals beschränkt) ~ 200 Tage

  4. Small-Exotic-Region Wurmloch (exotische Materie, die eng auf den Hals beschränkt ist und negative Masse haben muss) ≥ 0,7 Sekunden

Morris und Thorne bezeichneten das letzte Beispiel als „absurd gutartig“. Es ist den von Visser betrachteten dünnschaligen Wurmlöchern nicht unähnlich . Tatsächlich sind einige von Vissers dünnschaligen Wurmlöchern ein Sonderfall der Morris-Thorne Typ 4 „absurd gutartigen“ Klasse!

Diese Zeiten sind völlig unabhängig von den Abständen zwischen den Mündungen jedes Wurmlochs im normalen Raum.

Quellen:

"Die Physik der Sternentore: Paralleluniversen, Zeitreisen und das Rätsel der Wurmlochphysik" von Enrico Rodrigo (2010), Kapitel 5.

Visser, M. (1989). Durchquerbare Wurmlöcher aus chirurgisch modifizierten Schwarzschild-Raumzeiten. Kernphysik B, 328(1), 203-212.

Visser, M. (1989). Durchquerbare Wurmlöcher: Einige einfache Beispiele. Physical Review D, 39(10), 3182.

Morris, MS, & Thorne, KS (1988). Wurmlöcher in der Raumzeit und ihre Verwendung für interstellare Reisen: Ein Werkzeug zum Unterrichten der Allgemeinen Relativitätstheorie. American Journal of Physics, 56(5), 395-412.

Kurzer Kommentar dazu, ob Wurmlöcher physisch sind: Wir können NICHT davon ausgehen, dass physisch = "nicht gegen den schwachen Energiezustand verstößt". Es gibt eindeutig physikalische Quantenzustände, die dennoch gegen alle Vorschläge für einen Energiezustand verstoßen, der die Physikalität definiert (einschließlich der WEC). Darüber hinaus ist es möglich, destruktive Rückkopplungsschleifen und Zeitreiseparadoxien zu beseitigen, die mit passierbaren Wurmlöchern verbunden sind, indem man sich auf die Viele-Welten-Interpretation beruft. Das Ziel der aktuellen Forschung ist es also, die Nichtexistenz von Wurmlöchern zu beweisen oder sich mit den seltsamen Folgen ihrer Existenz auseinanderzusetzen.
hast du die entfernungen für diese wurmlöcher??? Danke für die Zeit!
@Belizean: Ich denke, Sie sind in Bezug auf die WEC oberflächlich. Die Beispiele, an die Sie denken, wo Quantenfelder gegen WEC verstoßen, sind wahrscheinlich die Fälle, in denen Sie ein schrumpfendes Schwarzes Loch haben, sodass der renormierte Spannungsenergietensor auf der Oberfläche des Schwarzen Lochs zulassen muss, dass die Oberfläche schrumpft, und somit gegen WEC verstößt Sinn. Aber dieser Prozess muss in einer String-Theorie-Vervollständigung (oder einer anderen Quantengravitationstheorie) beschrieben werden, und es ist ziemlich klar, dass Sie nur durch den Verlust von Informationen nichts bekommen werden, um irgendwo weit weg zu gehen.
Das Auflösen von Zeitreisen mit vielen Welten ist völlig spekulativ - Sie müssen sicherstellen, dass es gut definierte viele Welten auf einem CTC-Hintergrund gibt, und ich sehe nicht ein, warum das so sein sollte, wenn man diesen Pfad bedenkt Integral hat keine Anfangs- und Endflächen, an denen entlang geschnitten werden kann. Wenn Sie wissen, wie man ein Pfadintegral auf einem CTC-Hintergrund löst, sagen Sie es bitte, aber ich denke, es ist genauso schwierig wie die Lösung der klassischen Zeitreiseprobleme.
@Ron Maimon: Die Beispiele, an die ich denke, haben nichts mit Schwarzen Löchern zu tun. Kürzlich wurde festgestellt, dass man in einer konform flachen Raumzeit immer einen Quantenzustand eines einfachen Skalarfeldes finden kann, der die NEC (und damit die WEC) in beliebigem Maße verletzt. In Bezug auf Quantenmechanik und CTCs wurde vor über 20 Jahren eine konsistente Formulierung der Quantentheorie in Gegenwart von CTCs vorgeschlagen. Es war notwendig, es auf der Viele-Welten-Interpretation zu basieren, um Paradoxien zu beseitigen.
@Belizean: Das erste Papier, auf das Sie verlinken, verwendet eine konforme Modifikation des Standard-Spannungsenergietensors und arbeitet in einem Hintergrund-Gravitationsfeld. Dies bedeutet nicht, dass das Skalarfeld NEC verletzt, aber es könnte darauf hindeuten, dass die konforme Kopplung von Skalaren unphysikalisch ist. Ich weiß nicht. Es ist kein Beweis für die Realisierbarkeit von NEC-Verletzungen (obwohl das schrumpfende Schwarze Loch es ist). Das zweite Papier, auf das Sie verlinken, ist etwas spekulativ, ich melde mich bei Ihnen, sobald ich Gelegenheit habe, es zu lesen. Danke für die Links.

Standardreferenz für Wurmlöcher:

Vissers Buch

Ausgezeichnete Wikipedia-Seite:

Wurmlöcher

Von der Wikipedia-Seite:

„Tatsächlich durchquerbare Wurmlöcher, sogenannte traversierbare Wurmlöcher, wären nur möglich, wenn exotische Materie mit negativer Energiedichte zu ihrer Stabilisierung eingesetzt werden könnte. (Viele Physiker wie Stephen Hawking,[1] Kip Thorne[2] und andere[3][4][5] glauben, dass der Casimir-Effekt ein Beweis dafür ist, dass negative Energiedichten in der Natur möglich sind.)“

Die Abhandlung, mit der die ganze „Forschung zu durchquerbaren Wurmlöchern in den 80er-90er Jahren“ begann, ist in einem sehr pädagogischen Stil geschrieben:

Morris, Michael S. und Thorne, Kip S. (1988). "Wurmlöcher in der Raumzeit und ihre Verwendung für interstellare Reisen: Ein Werkzeug zum Unterrichten der allgemeinen Relativitätstheorie". Amerikanisches Journal für Physik 56 (5): 395–412.

Angesichts der obigen Hintergrundinformationen lautet die Antwort auf Ihre Frage: Ein durchquerbares Wurmloch ist im Grunde ein „hohler Griff“, mit dem Sie zwei verschiedene Teile des Universums erreichen können. Es ist wie ein Tunnel, ABER es gibt keine eindeutige Beziehung zwischen der „Länge“ dieses Tunnels (oder der Zeit, die Sie/Lichtstrahlen benötigen, um ihn zu durchlaufen) und der „Entfernung“ zwischen seinen Mündungen (Eintritts-/Austrittspunkten), wie gemessen in der Raumzeit außerhalb des Wurmlochs.

Anders ausgedrückt: Wir können eine Lösung für die Einstein-Gleichungen mit einem Wurmloch finden, das zwei Bereiche in der Raumzeit verbindet, die einige Lichtjahre oder viele 1000 Lichtjahre voneinander entfernt sind. Grundsätzlich gilt: Bei gegebenem gewünschten G-Tensor können wir den passenden T-Tensor (also die passende Energie-Materie-Verteilung) finden, damit das Wurmloch bequem von einem Menschen (oder einem Lichtstrahl) in kurzer Zeit (Stunden, z ex.).

Dies ist eine genaue Beschreibung der Idee, aber es ist nicht gut als Physik. Ein solches durchquerbares Wurmloch kann verstärkt werden, und mit zwei Kopien solcher Wurmlöcher können Sie eine Zeitmaschine bauen. Jede Geometrie kann Ihnen einen Spannungs-Energie-Tensor liefern, aber nur wenn die Materie zumindest die schwache Energiebedingung erfüllt, können Sie sie als physikalisch bezeichnen. Die passierbaren Wurmlöcher sind in dieser Hinsicht nicht physisch, und das Zeitmaschinen-Argument sagt Ihnen, dass dies aus fundamentalen Gründen so ist.
@RonMaimon Absolut, deshalb habe ich den Absatz über exotische Materie zitiert. CTC (geschlossene zeitähnliche Kurven) sind ein weiteres Problem. Aber das OP fragte nach einer ganz bestimmten Tatsache, vorausgesetzt, dass Wurmlöcher existieren . Die Frage erscheint mir also eher mathematisch als physikalisch
Wir stimmen zu, aber nur um es klarzustellen – die ursprüngliche Wurmloch-Idee von Einstein und Infeld(?) ist, dass Sie ein schwarzes Loch mit einem weißen Loch verbunden haben. Dieses Ding ist möglicherweise physikalisch, wenn sich beide am selben Ort befinden, und beschreibt möglicherweise echte astrophysikalische rotierende Schwarze Löcher, obwohl die beiden in der Analyse von Einstein et al. weit voneinander entfernt waren. Dies ist der Grund für meine Antwort. Ich habe kein Problem mit Ihrer Antwort, jetzt, wo Sie es erklärt haben.

Kip Thorne, Matt Visser und andere haben durchquerbare Wurmlöcher modelliert, die exotische Materie erfordern. Dunkle Energie ist eine Form exotischer Materie, wenn sie genutzt und verstärkt werden könnte. Was dies mit dem Problem des Informationsverlusts und der Gültigkeit der Einheitlichkeit in der S-Matrix-Theorie tun würde, ist natürlich ein gültiges Problem, wie oben ausgeführt.

Siehe Matt Vissers Buch „Lorentzian Wormholes“

Vissers Buch ist das Standardwerk über Wurmlöcher.

Wurmlöcher, die entfernte Raumzeitpunkte verbinden, sind in der Stringtheorie (soweit wir wissen) und in der modernen Schwerkraft verboten, da Sie in einer lokalen Region einen Informationsverlust verursachen könnten, indem Sie eines von zwei verschränkten Paaren in das Wurmloch werfen und es kommen lassen woanders raus.

Aber ein Schwarzes Loch, das mit einem Weißen Loch (dem klassischen Wurmloch) verbunden ist, ist möglicherweise die korrekte Ansicht aller rotierenden und geladenen Schwarzen Löcher in der Stringtheorie. In diesem Fall dauert das Durchqueren des Wurmlochs aus Ihrer Sicht wenig Zeit, das Überqueren des äußeren Ereignishorizonts und des inneren Cauchy-Horizonts, dann das Umdrehen und das Durchqueren des weißen Lochs. Sie sollten in der Zukunft auftauchen, wenn Sie eingetreten sind (in einem weiten Sinne ist es nicht möglich, in einem ewigen Bild eines schwarzen Lochs streng in der Zukunft zu sein), aber niemand weiß, wie ein solches Auftauchen funktionieren könnte, weil das klassische Modell dies nicht tut Identifizieren Sie die Horizonte des Weißen Lochs und des Schwarzen Lochs.

Das quantenmechanische Modell identifiziert die beiden Ereignishorizonttypen, aber da diese Identifizierung klassisch ungültig wird, sollte die Zeit bis zum Auftreten auf einer klassischen Zeitskala lang sein und 1/hbar oder eine Potenz betragen. Dies ist durch keine genaue Berechnung gerechtfertigt – es ist auch möglich, dass Sie, sobald Sie das Schwarze Loch überquert haben, einfach irreversibel gefangen sind. Ich glaube nicht an diese Möglichkeit, weil die Irreversibilität dann unabhängig von der Temperatur wäre, was sich von anderen Fällen unterscheidet, in denen Irreversibilität beobachtet wird.

"Dies ist durch keine genaue Berechnung gerechtfertigt", also sagen Sie, dass unsere Mathematik uns nicht berechnen lässt, wie sehr ein Wurmloch die Reisezeit verkürzt? Was ist mit der Allgemeinen Relativitätstheorie?
@John: Das Wurmloch verkürzt keine Reisezeit --- du gehst nirgendwo hin. Es ist die Zeit zwischen Absorption und Reemission in einem Schwarzen Loch. Ich persönlich kann die Antwort nicht bekommen, und ich weiß, dass sie nicht in der Literatur steht, aber wir wissen, wie man sie theoretisch berechnet, und es ist nur mein eigenes Versagen, dass ich die Antwort heute nicht kenne. Ich denke von Zeit zu Zeit darüber nach.
Haben Sie ein Zitat zum Einwand des Informationsverlusts?
@mike4ty4: Muss ich jemals etwas zitieren? Es ist leicht, sich selbst davon zu überzeugen.
Wie lange würde es dauern, durch ein Wurmloch zu reisen?
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