Glavni Novice Nova študija kaže, da so črvine luknje kljub vsemu izvedljive bližnjice skozi prostor-čas

Nova študija kaže, da so črvine luknje kljub vsemu izvedljive bližnjice skozi prostor-čas

Umetnik

Umetniški vtis o notranjosti črvine luknje. (Zasluge za sliko: Shutterstock)

Nova teorija nakazuje, da so črvine ali portali med črnimi luknjami kljub vsemu morda stabilni.

Ugotovitve so v nasprotju s prejšnjimi napovedmi, da se bodo te hipotetične bližnjice skozi prostor-čas takoj sesule.

Do morske spremembe prihaja zaradi drobnih razlik vmatematikarelativnosti, ki se uporablja za opis takega črvine , na koncu dramatično spremenijo našo splošno sliko o tem, kako se obnašajo.

Sorodno: 18 največjih nerešenih skrivnosti v fiziki

Igra metrike

Najprej nekaj ozadja o tem, kakosplošna relativnostdeluje. Relativnost je kot stroj. Vstavite določene predmete - recimo maso ali razporeditev delcev - in stroj izpljune, kako se bo ta zbirka obnašala skozi čas zaradigravitacija. Vse v splošni teoriji relativnosti temelji na gibanju v prostoru in času: predmeti se začnejo na določenih fizičnih koordinatah, se premikajo in končajo na drugih koordinatah.

Čeprav so pravila splošne teorije relativnosti določena, sama teorija ponuja veliko svobode za matematični opis teh koordinat. Fiziki te različne opise imenujejo 'metrike'. Zamislite si metriko kot različne načine za opis g kako priti do babičine hiše za zahvalni dan. To so lahko navodila za ulico, zemljepisna širina in dolžina na podlagi satelita ali orientacijske točke, načečkane na prtičku. Vaša metrika je v vsakem primeru drugačna, a ne glede na to, katero metriko izberete, boste na koncu na veliki pojedini.

Sorodno: 8 načinov, kako lahko vidite Einsteinovo teorijo relativnosti v resničnem življenju

Podobno lahko fiziki uporabijo različne metrike za opis iste situacije in včasih je ena metrika bolj uporabna kot druga – podobno kot če začnete z navodili za pot, vendar preklopite na prtiček, da še enkrat preverite, ali ste na pravi orientacijski točki. .

Razširjena črna luknja

Ko gre za črne luknje in črvine, obstaja nekaj možnih meritev. Najbolj priljubljena je Schwarzschildova metrika, kjer so bile črne luknje prvič odkrite. Toda Schwarzschildova metrika vsebuje nekaj smešne matematike. Ta metrika se ne obnaša na določeni razdalji od črne luknje, razdalji, ki je danes znana kot Schwarzschildov polmer ali obzorje dogodkov.

Z 'napačnim obnašanjem' mislimo, da se metrika popolnoma pokvari in ne more več razlikovati med različnimi točkami v prostoru in času. Toda obstaja še ena metrika, imenovana Eddington-Finkelsteinova metrika, ki opisuje, kaj se zgodi z delci, ko dosežejo obzorje dogodkov: gredo naravnost skozi in padejo v črno luknjo, da jih nikoli več ne vidimo. Kaj ima vse to opraviti s črvimi luknjami? Najenostavnejši način za izgradnjo črvine luknje je 'razširitev' ideje o črni luknji z njeno zrcalno podobo, belo luknjo. To zamisel sta prva predlagala Albert Einstein in Nathan Rosen, zato se črvine včasih imenujejo 'Einstein-Rosenovi mostovi'. Medtem ko črne luknje nikoli ne spustijo ničesar ven, bele luknje nikoli ne spustijo ničesar noter. Če želite narediti črvino, preprosto vzamete črno luknjo in belo luknjo ter ju združite posebnosti (točke neskončne gostote v njihovih središčih). To ustvari tunel skozi prostor-čas .

rezultat? Predor, ki se zelo slabo obnaša.

Ozka pot

Ko teoretična črvina luknja obstaja, se je povsem razumno vprašati, kaj bi se zgodilo, če bi nekdo dejansko poskušal stopiti skozi njo. Tu nastopi mehanizem splošne teorije relativnosti: kako se glede na to (zelo zanimivo) situacijo obnašajo delci? Standardni odgovor je, da so črvine grde. Bele luknje same po sebi so nestabilne (in verjetno sploh ne obstajajo), ekstremne sile v črvini pa silijo črvino samo, da se raztegne in zaskoči kot gumica v trenutku, ko nastane. In če poskusite nekaj poslati po njem? Pa srečno.

Toda Einstein in Rosen sta zgradila svojo črvino z običajno Schwarzschildovo metriko in večina analiz črvinih lukenj uporablja isto metriko. Tako je fizik Pascal Koiran na Ecole Normale Supérieure de Lyon v Franciji poskusil nekaj drugega: namesto tega je uporabil metriko Eddington-Finkelstein. Njegov prispevek, opisan oktobra v zbirki podatkov o predtisku arXiv (odpre se v novem zavihku), naj bi bil objavljen v prihodnji številki Journal of Modern Physics D.

Koiran je ugotovil, da lahko z uporabo Eddington-Finkelsteinove metrike lažje izsledi pot delca skozi hipotetično črvino. Ugotovil je, da lahko delec prečka obzorje dogodkov, vstopi v tunel črvine in pobegne skozi drugo stran, vse v končnem času. Eddington-Finkelsteinova metrika se na nobeni točki te poti ni obnašala napačno.

Ali to pomeni, da so Einstein-Rosenovi mostovi stabilni? Ne čisto. Splošna relativnost nam govori samo o obnašanju gravitacije, ne pa tudi o drugih naravnih silah. Termodinamika, ki je teorija o delovanju toplote in energije, nam na primer pove, da so bele luknje nestabilne. In če bi fiziki poskušali izdelati kombinacijo črne luknje in bele luknje v resničnem vesolju z uporabo resničnih materialov, druga matematika kaže, da bi gostota energije vse razbila.

Vendar pa je Koiranov rezultat še vedno zanimiv, ker poudarja, da črvine niso tako katastrofalne, kot so se sprva zdele, in da morda obstajajo stabilne poti skozi črvine tunele, ki jih splošna relativnost popolnoma dopušča.

Ko bi nas le lahko hitreje spravili k babici.

Zanimivi Članki