En la física, un wormhole es una característica topológica hipotético del espacio-tiempo que es esencialmente un “atajo” con el espacio y el tiempo . Un wormhole tiene por lo menos dos bocas que estén conectadas con una sola garganta o tubo. Si el wormhole es el desplazable, la materia puede “viajar” a partir de una boca a la otra pasando a través de la garganta. Mientras que no hay evidencia de observación de wormholes, los spacetimes que contienen los wormholes se saben para ser soluciones válidas en la relatividad general .

El wormhole término fue acuñado por el policía motorizado teórico de Juan del físico americano en 1957. Sin embargo, la idea de wormholes fue inventada ya en 1921 por el alemán Hermann Weyl del matemático con respecto a su análisis de la masa en términos de energía del campo electromagnético . Este análisis fuerza uno a considerar situaciones… donde hay un flujo neto de líneas de fuerza con lo que llamarían los topologists una manija del espacio multiplicar-conectado y qué físicos pudieron quizás ser excusados para más vivo llamar un wormhole del `'. |Policía motorizado de Juan en los anales del de la física

El " conocido; wormhole" viene de una analogía usada para explicar el fenómeno. Si un gusano está viajando sobre la piel de una manzana, después el gusano podría llevar un atajo el lado opuesto de la piel de la manzana madriguera a través de su centro, algo que el viajar la distancia entera alrededor, apenas como viajero del wormhole podría llevar un atajo el lado opuesto del universo a través de un túnel topológico no trivial.

Definición

La noción básica de un wormhole del intra-universo es que es una región del acuerdo de espacio-tiempo cuyo límite sea topológico trivial pero cuyo interior no sea el simplemente conectado. La formalización de esta idea lleva a las definiciones tales como el siguiente, tomado de los Wormholes de Lorentzian del de Matt Visser:

l si un espacio-tiempo de Lorentzian contiene una región compacta Ω, y si la topología de Ω está del ~ de la forma Ω R x Σ, donde está un tres-múltiple Σ de la topología no trivial, cuyo límite tiene topología del ~ S² del dΣ de la forma, y si, además, las hipersuperficies Σ son todo el spacelike, después la región Ω contiene un wormhole cuasipermanente del intra-universo.

Caracterizar los wormholes del inter-universo es más difícil. Por ejemplo, uno puede imaginarse un universo del “bebé” conectado con su “padre” por un “ombligo estrecho”. Uno pudo tener gusto de mirar el ombligo como la garganta de un wormhole, pero el espacio-tiempo está conectado simplemente.

Tipos del Wormhole

los wormholes del Intra-universo del conectan una localización de un universo con otra localización del mismo universo (en el mismo actual tiempo o unpresent). Un wormhole debe poder conectar localizaciones distantes en el universo creando un atajo con el espacio-tiempo, permitiendo el recorrido entre ellas que es más rápido que él tomaría la luz para hacer el viaje a través de espacio normal. Ver la imagen arriba. los wormholes del Inter-universo del conectan un universo con otro. Esto da lugar a la especulación que tales wormholes se podrían utilizar para viajar a partir de un universo paralelo a otro. Un wormhole que conecta (generalmente el cerrado) los universos a menudo se llama un wormhole de Schwarzschild. Otro uso de un wormhole pudo ser el recorrido del tiempo. En ese caso, es un atajo a partir de un punto en espacio y del tiempo a otro. En la teoría de la secuencia, un wormhole se ha previsto para conectar dos el D-branes donde las bocas se atan a los branes y son conectadas por un tubo del flujo. Finalmente, los wormholes se creen para ser una parte de la espuma del espacio-tiempo. Hay dos tipos principales de wormholes: Wormholes de Lorentzian del y wormholes euclidianos del . Los wormholes de Lorentzian se estudian principalmente en la relatividad general y la gravedad semiclásica, mientras que los wormholes euclidianos se estudian en la física de partícula . Los wormholes desplazables son una clase especial de wormholes de Lorentzian que permitirían que un ser humano viajara a partir de un lado del wormhole al otro. El Serguei Krasnikov sugirió que el atajo del espacio-tiempo del del término como término más general para los wormholes y los sistemas de propulsión (desplazables) como el Alcubierre conduzca y el tubo de Krasnikov para indicar recorrido interestelar del hyperfast.

Base teórica

Se sabe que los wormholes (de Lorentzian) no están excluidos en el marco de la relatividad general, pero la plausibilidad física de estas soluciones es incierta. Es también desconocido si una teoría de la gravedad de Quantum, combinando relatividad general con los mecánicos de Quantum, todavía los permitiría. La mayoría de las soluciones sabidas de la relatividad general que permiten wormholes desplazables requieren la existencia de la materia exótica, una sustancia teórica que tenga densidad de energía negativa . Sin embargo, no se ha probado matemáticamente que esto es un requisito absoluto para los wormholes desplazables, ni se ha establecido que la materia exótica no puede existir.

En marzo de 2005, el Amos Ori previo un wormhole que permite recorrido del tiempo, no requiere ninguna materia exótica y no satisface las condiciones débiles, dominantes, y fuertes de la energía. La estabilidad de esta solución es incierta, así que es confusa si la precisión infinita sería requerida para que forme de una manera que permite recorrido del tiempo y también si los efectos de quántum mantendrían la protección de la cronología en este caso, como los análisis usar la gravedad semiclásica han sugerido puede ser que hagan en el caso de los wormholes desplazables.

Wormholes de Schwarzschild

Wormholes de Lorentzian sabidos pues los wormholes de Schwarzschild del o los puentes de Einstein-Rosen del son puentes entre las áreas del espacio que se pueden modelar como soluciones del vacío a las ecuaciones de campo de Einstein pegando un modelo de un calabozo y un modelo de un agujero blanco juntas. Esta solución fue descubierta por el Albert Einstein y su Nathan Rosen del colega, que primero publicaron el resultado en 1935. Sin embargo, en el policía motorizado 1962 de Juan A. un más lleno publicó una demostración de papel que este tipo de wormhole es inestable, y que pellizcará apagado inmediatamente tan pronto como forme, evitando que incluso la luz la haga a través.

Antes de que los problemas de la estabilidad de los wormholes de Schwarzschild fueran evidentes, fue propuesto que los cuasares eran agujeros blancos que formaban los extremos de wormholes de este tipo.

Mientras que los wormholes de Schwarzschild no son desplazables, su existencia inspiró al kip Thorne que se imaginara los wormholes desplazables creados sosteniendo la “garganta” de un wormhole de Schwarzschild abierto con la materia exótica (el material que tiene la masa negativa/energía).

Wormholes desplazables

Los wormholes desplazables de Lorentzian permitirían recorrido a partir de una porción del universo a otra parte de ese mismo universo muy rápidamente o permitirían recorrido a partir de un universo a otro. La posibilidad de wormholes desplazables en relatividad general primero fue demostrada por el kip Thorne y su Mike Morris del estudiante de tercer ciclo en un papel 1988; por esta razón, el tipo de wormhole desplazable que propusieron, llevada a cabo abierta por una cáscara esférica de la materia exótica, se refiere como wormhole de Morris-Thorne del . Más adelante, otros tipos de wormholes desplazables fueron descubiertos como soluciones permisibles a las ecuaciones de la relatividad general, incluyendo una variedad analizada en un papel 1989 por el Matt Visser, en el cual una trayectoria a través del wormhole puede ser hecha en el cual la trayectoria que atraviesa no pasa con una región de materia exótica. Un tipo llevado a cabo abierto por las secuencias cósmicas de la masa negativa fue presentado por Visser en colaboración con el y otros de Cramer, en el cual fue propuesto que tales wormholes se habrían podido crear naturalmente en el universo temprano.

Los Wormholes conectan dos puntos en el espacio-tiempo, así que significa que en principio permitirían el recorrido a tiempo así como en espacio. En un papel 1988, Morris, Thorne y Yurtsever se resolvieron explícitamente cómo convertir un wormhole que atravesaba el espacio en una vez que atravesaba.

Wormholes y recorrido de la rápido-que-luz

La relatividad especial aplica solamente el localmente . Los Wormholes permiten recorrido del superluminal (Rápido-que-luz ) asegurándose de que la velocidad de la luz no esté excedida localmente en cualquier momento. Mientras que viajan a través de un wormhole, se utilizan las velocidades del subluminal (lento-que-luz). Si dos puntos son conectados por un wormhole, el tiempo llevado para atravesarlo sería menos que el tiempo que tomaría un haz luminoso para hacer el viaje si tomó a trayectoria a través del del espacio fuera de el wormhole. Sin embargo, un haz luminoso que viaja a través del wormhole batiría siempre a viajero. Como analogía, el funcionamiento alrededor al lado opuesto de una montaña en la velocidad máxima puede durarla que caminando a través de una travesía del túnel. Usted puede caminar lentamente mientras que alcanza su destinación más rápidamente porque la longitud de su trayectoria es más corta.

Wormholes y recorrido del tiempo

Un wormhole podía permitir el recorrido del tiempo. Esto podía ser lograda acelerando un extremo del wormhole a una alta velocidad concerniente al otro, y después alguna vez más adelante trayéndolo detrás; relativista La dilatación del tiempo daría lugar al envejecimiento acelerado de la boca del wormhole menos que el inmóvil según lo considerado por un observador externo, similar a qué se ve en la paradoja del gemelo. Sin embargo, el tiempo conecta diferentemente a través del wormhole que fuera de él, de modo que los relojes sincronizados en cada boca sigan sincronizados alguien que viaja a través del wormhole sí mismo, no importa cómo las bocas se mueven alrededor. Esto significa que cualquier cosa que entró en la boca acelerada del wormhole daría salida a el inmóvil en un punto a tiempo antes de su entrada. Por ejemplo, si los relojes en ambas bocas ambos demostrados la fecha como 2000 antes de que una boca fuera acelerada, y después de ser adquirido un viaje a velocidades relativistas la boca acelerada fueran traídos de nuevo a la misma región que la boca inmóvil con el reloj 2005 de lectura de la boca acelerada mientras que el reloj de la boca inmóvil leyó 2010, después un viajero que entró la boca acelerada en este momento saldría la boca inmóvil cuando su reloj también leyó 2005, en la misma región pero ahora cinco años en el pasado. Tal configuración de wormholes permitiría la línea del mundo de una partícula formar un lazo cerrado en espacio-tiempo, conocido como curva cerrada del timelike.

Se piensa que puede no ser posible convertir un wormhole en una máquina de tiempo de este modo: algunos análisis usar el acercamiento semiclásico a los efectos de quántum de incorporación en relatividad general indican que un lazo de regeneración de las partículas virtuales circularía a través del wormhole con la intensidad cada vez mayor, destruyéndolo antes de que cualquier información se podría pasar con ella, en armonía con la conjetura de la protección de la cronología. Esto ha sido llamada en la pregunta por la sugerencia que la radiación dispersaría después de viajar a través del wormhole, por lo tanto previniendo la acumulación infinita. El discusión sobre esta materia es descrito por el kip S. Thorne en los calabozos y las deformaciones de tiempo del libro. Hay también el anillo romano, que es una configuración de más de un wormhole. Este anillo parece permitir un lazo del tiempo cerrado con los wormholes estables cuando está analizado usar gravedad semiclásica, aunque sin una teoría completa de la gravedad de Quantum sea incierto si el acercamiento semiclásico es confiable en este caso.

Métrica del Wormhole

Las teorías de las métricas del wormhole del describen la geometría del espacio-tiempo de un wormhole y de un servicio como modelos teóricos para el recorrido del tiempo. Un ejemplo (desplazable) métrico del wormhole de a es el siguiente:

$ds^2=\; -\; c^2\; del\; dt^2\; +\; dl^2\; +\; (k^2\; +\; l^2)\; (d\; \backslash \; theta^2\; +\; \backslash \; sin^2\; \backslash \; theta\; \backslash ,\; d\; \backslash \; phi^2)$

Un tipo no-desplazable métrico del wormhole es la solución de Schwarzschild:

$ds^2=\; -\; c^2\; \backslash \; ido\; (1\; -\; \backslash \; frac\; \{2GM\}\; \{rc^2\}\; \backslash \; derecho)\; dt^2\; +\; \backslash \; -\; \backslash \; frac\; \{2GM\}\; \{rc^2\}\; del\; frac\; \{dr^2\}\; \{1\}\; +\; r^2\; (d\; \backslash \; theta^2\; +\; \backslash \; sin^2\; \backslash \; theta\; \backslash ,\; d\; \backslash \; phi^2)$

Wormholes en la ficción

Los Wormholes son una característica popular de la ciencia ficción pues permiten recorrido interestelar (y a veces interuniversal) dentro de calendarios humanos. Es común para los creador de un universo ficticio decidir a que el recorrido de la Rápido-que-luz es o imposible o a que no existe la tecnología todavía, pero utilizar los wormholes como medio para permitir que los seres humanos viajen las distancias largas en períodos cortos. Uso militar de la ciencia ficción (tal como los juegos del comandante de ala ) a menudo un " saltar el drive" para propulsar una nave espacial entre dos fijó el " saltar el points" sistemas estelares de conexión. Los sistemas de conexión en una red tienen gusto de esto dan lugar a un " fijo; terrain" con los puntos de estrangulación que pueden ser útiles para construir diagramas se relacionó con las campañas militares. Los puntos de Alderson usados por el Larry Niven y el Jerry Pournelle en la mota de polvo en el ojo de dios y novelas relacionadas son un ejemplo, aunque el mecanismo no parezca describir la física real del wormhole. El David Weber también ha utilizado el dispositivo en el Honorverse y otros libros tales como ésos basados sobre el universo de Starfire . Los wormholes naturales forman la base para el recorrido interestelar en saga de Vorkosigan de s de Bujold McMaster Lois la '. También se utilizan para crear una Commonwealth interestelar en saga de la Commonwealth de s de Hamilton F. ¡

Los Wormholes también desempeñan papeles fundamentales en la ciencia ficción donde está haber limitado sin embargo el recorrido de la rápido-que-luz posible, permitiendo conexiones entre las regiones que serían de otra manera inalcanzables dentro de cronologías convencionales. Varios ejemplos aparecen en la licencia de Star Trek, incluyendo el wormhole de Bajoran en la serie del espacio profundo nueve .

En el contacto nuevo de Carl Sagan y el 1997 subsecuentes filman el starring Jodie Foster de y el Matthew McConaughey, carácter adoptivo Ellie viaja 26 años ligeros con una serie de wormholes a la estrella Vega. El viaje de ida y vuelta, que a Ellie dura 18 horas, pasa cerca en una fracción segundo en la tierra, haciéndolo parece que ella no fue dondequiera. En su defensa, fomentar las menciones un puente de Einstein-Rosen y dice cómo ella podía viajar más rápidamente que luz y tiempo. El análisis de la situación de Kip Thorne, en la petición de Sagan, es cotizado por Thorne como siendo su ímpetu original para analizar la física de wormholes.

Los Wormholes desempeñan papeles principales en el Farscape del de la serie de televisión, donde están la causa de la presencia de Juan Crichton en el universo extranjero, y en la serie de Stargate, donde los stargates crean un wormhole artificial estable donde se desintegra, convertido en energía, y se envía la materia a través para ser reintegrada en el otro lado. En los resbaladores de la serie de la ciencia ficción, un wormhole (o el vórtice, mientras que se llama generalmente en la demostración) se utiliza para viajar entre los mundos paralelos, y uno se considera por lo menos una vez o dos veces en cada episodio. En el episodio experimental fue referido como " Bridge" de Einstein-Rosen-Podolsky;.

En el TimeSplitters de la consecuencia del juego video: perfecto futuro, el carácter principal Cortez salta con una serie de wormholes.

Los Wormholes se utilizan en una gran cantidad de otros trabajos de la ficción; una discusión más larga está disponible en los Wormholes en artículo de la ficción .

Wormholes en cultura popular

En el " del episodio del South Park ; Starvin Marvin en " del espacio ;, Mosca de Marvin, de Kyle, del carretero, de Stan, y de Kenny en un agujero de gusano.
En el Lloyd del en " del episodio del espacio ; Precaución: ¡Wormhole! ", Lloyd cae en un agujero de gusano y el remolino salta en el mismo agujero de gusano.
Uno de los argumentos en el Farscape del implica el controlar de los wormholes y qué diversa especie haría con la capacidad.
Una de las teorías referentes a Desmond de perdido es su capacidad de medir el tiempo de recorrido a través de los wormholes referente al efecto de Casimiro.
La premisa entera de la TV demuestra que Stargate SG-1 del y Stargate Atlantis del es la capacidad de activar los wormholes en comando y de utilizarlos para atravesar la galaxia de la manera lechosa y más allá a la galaxia de Pegasus.
La licencia de Star Trek menciona los wormholes en varias ocasiones, incluyendo un wormhole estable como dispositivo importante del diagrama a través Star Trek del de la serie: Espacio profundo nueve .
En la galaxia del equipo, el equipo entró un wormhole y entró adelante a tiempo por un año.
los resbaladores son las series 1995 de la ciencia ficción basadas en cuatro viajeros que se muevan entre los universos paralelos en cada episodio vía los wormholes.
" Rasgamos el universo un nuevo spacehole todo a la derecha, pero está apretando fast." cerrado; - Profesor Farnsworth en el " del episodio de Futurama ; Roswell ese extremos Well".
En el Déjà Vu (película) del algunos científicos han hecho un wormhole para mirar e incluso para cambiar el pasado.
En el Donnie Darko del el protagonista de la película del mismo nombre recibe revelaciones de los acontecimientos futuros de un " conejo de conejito gigantesco, " posiblemente a través de un wormhole.
En la liga de la justicia las aplicaciones de la liga un wormhole de quitar la materia oscura que extingushing el sol.
En la cronología un wormhole se utiliza para transportar a gente de nuevo al siglo XIV Francia.
En un episodio del invasor Zim titulado el un cuarto con un alce, Zim envía a sus compan@eros de clase en un wormhole mientras que montan un autobús.
En la edición 40 webcomic Dresden Codak, Kim Ross discute el uso del efecto de Casimiro de estabilizar un wormhole y de volver a tiempo
En el " del episodio del teatro 3000 de la ciencia del misterio; Príncipe del espacio, " aspiran el satélite del amor, el Widowmaker, y a todos sus inquilinos en un wormhole, que tiene varios efectos. Eventual, cada uno se deposita en Roma antigua.
En la VÍSPERA en línea MMORPG, un wormhole es el dispositivo a través de el cual la humanidad viene habitar la región de espacio explorada en el juego.

Ver también

Calabozo Calabozo de Supermassive
Calabozo micro
calabozo de la Intermedio-masa
que gira el calabozo
Agujero blanco
Gravastar
Estrellas compactas * Rápido-que-luz
Conjetura de la protección de la cronología
Impulsión de Alcubierre
Estrella de neutrón
principio de la Uno mismo-consistencia
Anillo romano
Schwarzschild métrico
Radio de Schwarzschild
Teoría de la secuencia
Teoría de la relatividad
Recorrido del tiempo
Cronología de la física del calabozo
Propulsión de la nave espacial

.

Zenithic

Wormhole

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