Presare vid
Source: http://mist.npl.washington.edu/AV/altvw53.html
de John G. Cramer
Supleant Coloana Vezi AV-53
Cuvinte cheie: gauri de vierme naturale de energie negativa stoarse gaură neagră vid
Publicat in numarul din iulie-1992 de Science Fiction analog & Magazine Realitate ;
Această coloană a fost scris şi a prezentat 12/22/91 şi drepturi de autor © 1991 de către John G Cramer..
Toate drepturile rezervate. Nici o parte nu poate fi reprodus sub nici o formă, fără
permisiunea explicită a autorului.
Această pagină are acum un număr de acces:
Această coloană se referă la o nouă evoluţie în teoria de gauri de vierme. De la Universitatea Vanderbilt, David Hochberg şi Thomas W. Kephart au descoperit ca gravitatia se poate produce regiunile de energie negativa. În aceste regiuni, putem presupuneri, gauri de vierme stabile se pot forma in mod natural, în special în timpul Big Bang-ului timpuriu. O gaura de vierme este o comandă rapidă geometric în spaţiu-timp curbate cu topologia de un maner paharul pe care, în principiu, permite circulaţia dintr-un punct în spaţiu-timp la altul fără a fi necesară intervenţia care traversează spaţiul-interval de timp. Acest lucru oferă o bază fizică pentru două trucuri tradiţionale de science-fiction: mai rapidă decât lumina de călătorie şi de călătorie în timp în trecut şi viitor.
Dar orice astfel de gauri de vierme, se părea, ar trebui să se facă şi operat de o civilizatie tehnologica mult timp înainte de a noastră. Cu noi de lucru, cu toate acestea, există un mecanism plauzibil pentru formarea de gauri de vierme stabile naturale. Vom discuta despre acest lucru, după un scurt rezumat al stării de fizica gaură de vierme.
My coloana "Gaurile de vierme şi maşini ale timpului" [Analog -Iunie-1989] a descris munca descoperire privind gauri de vierme de Kip Thorne şi grupul său de la Caltech. La acel moment, Thorne, Morris, şi Yurtsever (TMY) a publicat doar două lucrări care să demonstreze posibilitatea de gauri de vierme stabile si prezentarea unei noi clase de solutii de gaură de vierme pentru a ecuatiilor de câmp ale lui Einstein. Ei au folosit aceste pentru a argumenta că o civilizaţie suficient de avansată ar putea stabiliza o gaură de vierme şi să-l utilizaţi atât pentru mai rapidă decât lumina de călătorie şi de călătorie înainte şi înapoi în timp.
Ea a fost mult timp cunoscut faptul ca lorentzian gauri de vierme (de tipul celor discutate aici, spre deosebire de independenţi euclidian gauri de vierme care Stephen Hawking, Sidney Coleman, si altii evoca cu studii în cuantum gravitaţie), sunt intrinsec instabile în domeniul-spaţiu liber şi vor închide utilitarul de completare snap atât de repede că nu se poate trece chiar şi un singur foton prin intermediul. Ce TMY a descoperit o gaură de vierme este faptul că lorentzian pot fi stabilizate prin crearea unei zone de energie negativă în gât gaura de vierme, locul unde aceasta are maxim de curbura spaţiu-timp. Ei au sugerat crearea regiunea nevoie de energie negativă, prin utilizarea de un "capacitor farfurie paralel", făcut cu o pereche de sfere supraconductoare care transportă taxe uriaşe electrice şi separate printr-un decalaj foarte mic, care utilizează efectul Casimir [a se vedea coloana mea "Fotonii FTL" în Mid -decembrie-1990 problema analog] pentru a face zona de energia negativa de fluctuaţiile electromagnetice suprimarea de vid şi reducerea de energie de vid la o valoare mai mică decât zero. În scenariul TMY, ipotetic civilizaţie avansată (unul care ar putea converti sori întregi la masa-energie pentru proiecte de inginerie civila) ar fi extras din "spuma cuantice", una din gaurile de vierme multe wink intrarea şi ieşirea din existenţă, la ultra-mici, la distanţă scări, extinde gaura de vierme selectat la dimensiuni macroscopice prin adăugarea de energie, şi stabiliza prin introducerea celor două sfere percepute supraconductoare în gurile gaura de vierme (sau portaluri). Portaluri ar putea fi apoi transportate la regiuni separate la mare distanţă de spaţiu pentru a oferi comunicare FTL şi de călătorie.
TMY a subliniat că, dacă o gaură de vierme Portalul a fost accelerat la o viteză aproape de cea a luminii, menţinut la această viteză pentru un an, şi apoi a scăzut şi a adus înapoi să stea în laborator lângă sale sta-at-home portalului twin, perechea de portaluri ar constitui o maşină a timpului care ar putea fi folosite pentru comunicarea în ambele sensuri şi de transport la un an de viitor sau cu un an în trecut.
Coloana a mea gaură de vierme a doua, "Mai multe despre Gaurile de vierme - Pentru a Stele in No Time" [Analog -mai-1990] elaborat pe unele dintre proprietăţile remarcabile de gauri de vierme atunci când sunt utilizate pentru mai repede decat lumina de călătorie. Călătorie în timp şi aspectele de călătorie spaţiu de o gaură de vierme ar putea combina în cadrul unor scenarii pentru a produce un timp aproape de zero, de aşteptare pentru trimiterea unui accelerată mini-gaură de vierme la un sistem stea selectate, extinderea acesteia într-un portal util pentru obiecte materiale, şi folosindu-l pentru FTL de transport.
Cu toate acestea, gauri de vierme lorentzian au problemele lor. Sistemul TMY, în timp ce valoros ca metodă de stabilire a unui principiu de în-gauri de vierme de stabilizare, ar fi foarte dificil de implementat în practică, chiar şi de civilizaţie avansată ipotetic. Cele două sfere superconductoare trebuie să fie suspendat cu o separare foarte îngust, fără a susţine extern pentru a le susţine sau tocmai le poziţie, într-un echilibru delicat între forţele gravitaţionale şi Cazimir trăgând-le împreună şi repulsia electrică a tarifelor lor împingându-i afară. Sarcinile electrice necesare pentru cele două sfere sunt atât de mari încât nu ar fi, probabil, evacuările violente electrice la împrejurimile sau Călător FTL.
Ca un dispozitiv pentru calatoria in timp sau de călătorie FTL în poveşti SF, gauri de vierme să aibă un număr de limitări care pot sta in calea a parcelei. De exemplu, (1) gauri de vierme trebuie să fie creat de o civilizaţie cu capacităţile tehnologice, care acum a noastră să depăşească, (2) nu pot fi utilizate pentru călătorie FTL la unele destinaţia selectată până la un portal gaură de vierme este trimis acolo, la sub-lumină de viteză, şi (3) nu pot fi utilizate pentru calatorie prin timp pentru un timp înainte de gaura de vierme a fost creat. Din fericire, noile rezultate oferi un remediu pentru toate aceste probleme, cel puţin la nivelul de scriere SF.
După cum se dovedeşte, gauri de vierme ar putea veni prefabricate, prin natura. Hochberg şi Kephart au descoperit ca gravitatia se poate produce regiunile de "vid stors", caracterizat prin energie negativă în termen de gauri de vierme care s-ar putea forma naturale. Pentru a înţelege acest rezultat nouă va trebui să discute "stoarcere" de stări cuantice mecanice.
În mecanica cuantică, principiul lui Heisenberg incertitudine, pentru anumite "conjugate" perechi de cantităţi măsurabile (exemple sunt poziţia şi impulsul sau de energie şi de timp), prevede că produsul a incertitudinilor dintre cele două cantităţi nu poate fi niciodată mai puţin de o valoare minimă ireductibil dat de constanta lui Planck împărţită la 2 pi. Dacă vom încerca pentru a masura pozitia unui electron cu o precizie extremă, de exemplu, găsim că acest lucru poate fi realizat numai în detrimentul a impulsului măsurată a electronului aceeaşi, care devine foarte nesigur, ca rezultat al măsurării poziţiei.
Există, de asemenea, un alt mod în care măsurătorile sunt limitate de către mecanicii cuantice. Se numeşte zitterbewegung propunere sau punctul zero. Imaginaţi-vă un clasic (de exemplu, non-cuantică), sistem care poate oscila, de exemplu, un pendul care se deschid larg inainte si inapoi. Pendulului poate avea schimbari de mare cu o mulţime de energie sau leagăne mici pentru mai puţină energie. Dar pendulul are o energie minimă de zero, atunci când se opreşte swinging şi greutatea atârnă drept în jos.
Echivalent cuantică a pendulului este oscilant are o diferenţă importantă de energie la zero. Ea nu poate leagăn doar orice fel vechi vrea. În schimb, este permis să oscileze numai în anumite "stări" sau modurile de swing. Modurile de swing sau oscilaţie sunt cuantificate, şi de energie a sistemului poate fi schimbat numai în salturi cuantice care să ţină sistemul pendulului cuantic de la un mod de oscilaţie la altul. Pentru scopurile noastre aspectul cu adevarat interesant a oscilatorului cuantic este că nu se poate opri. Cel mai mic nivel de stat de energie permis nu corespunde cu energie zero, dar la jumătate din diferenţa de energie la starea următoare permise. Deci, chiar sistemul de la zero de energie nu poate fi în repaus. Chiar şi atunci când toată energia este posibil este eliminat, aceasta rămâne este un stat numit punctului zero mişcare, mişcare pe care le păstrează atunci când toată energia detaşabile este plecat.
Într-un sistem mai complex cuantic care conţin mai multe semi-independente oscilatori cuantici, mişcarea punctului zero reprezintă un zgomot cuantic care este suprapusă peste orice măsurare a sistemului. Dacă o încercare este făcută să se răcească sistemul prin eliminarea de energie termică, de mişcare punctului zero reprezintă un fund stâncă, o limită sub care de răcire simplu nu pot merge.
Există un truc, cu toate acestea, pentru a face sistemul mai rece. În mecanica cuantică de energie şi frecvenţa unui sistem de oscilator cuantic sunt interschimbabile, care diferă doar printr-un multiplicator constantă. Mai mult, în contextul principiului incertitudinii al lui Heisenberg, variabila conjugate la frecvenţa este faza, cu alte cuvinte, unghiul de pornire pentru o oscilaţie individuală cuantice. Faza este dificil de măsurat şi este, de obicei ignorată în caracterizarea sistemelor complexe cuantice. Cu toate acestea, le-a utilizărilor sale. Recent a fost realizat că, în multe sisteme cuantice limitele de precizie de măsurare impuse de punctul zero de mişcare pot fi încălcate prin transformarea zgomot de frecvenţă în zgomot de fază, păstrarea produsului în limitele dictate de principiul de incertitudine reducând în acelaşi timp variaţiile de frecvenţă (şi, prin urmare, de energie). Dacă această tehnică este aplicată la un fascicul de lumină, rezultatul este numit "lumina stors". Lucrările recente în optica cuantică folosind lumina stoarse a demonstrat că zgomotul de măsurare vechi limitele unbreachable poate fi considerat acum depasit cu usurinta.
Efectul stoarcere investigate de către Hochberg şi Kephart, cu toate acestea, nu a fost de lumina, dar pentru vid în sine. Teoria electrodinamicii cuantice ne spune că vid, (de exemplu, spaţiu gol), atunci când a examinat pe scări distanta foarte mica, nu este deloc gol, ci clocoteşte, cu un fel de focuri de artificii numit fluctuaţiilor de vid. Perechi de "virtuale" (de energie non-conservare), particule de mai multe feluri wink continuu în existenţă, în direct pe scurt pe credit de energie acordate de principiul incertitudinii al lui Heisenberg, şi apoi anihila şi dispar atunci când nota de plată pentru datoriile energia lor scade din cauza unui picosecunde puţine sau femtosecunde mai târziu. Aceste fluctuaţii de vid pot fi stoarse în acelaşi mod în care razele de lumina sau sisteme de atomi pot fi stoarse, iar rezultatul este un vid care are o energie mai mică decât zero, cu alte cuvinte, o regiune de energie negativă de doar regelui necesare pentru gaură de vierme de stabilizare.
Hochberg şi Kephart a folosit o tehnica de relativităţii generale numit o transformare Rindler pentru a arăta că într-o perioadă de timp, vid, în prezenţa unui câmp gravitaţional este stors. Ei au descoperit că în apropierea obiectelor compacte gravitaţională ca gaurile negre, stoarcere substanţială a fluctuaţiilor de vid apare la toate lungimile de unda mai mare de aproximativ raza Schwarzschild a obiectului.
Pentru o gaura solar-negru, cum ar fi masa ar putea fi gasit undeva in galaxia noastra, acest efect nu este stoarce foarte interesant, deoarece numai lungimi de undă mai mare de 5 km (unde lungi radio de lungime de undă) sunt afectate. Cu toate acestea, etapele timpurii ale Big Bang-ului a creat un număr foarte mare de gauri negre cuantice cu masele corespunzătoare masei Planck (aproximativ 10 -8 kg). Astfel de gauri negre din apropierea oraşului cuantica, toate lungimile de undă mai mare decât lungimea Planck (aproximativ 10 -33 cm) ar fi stoarse, în alte cuvinte, toate lungimile de unda de interes pentru fluctuaţiile de vid. Acest lucru creează o zonă importantă de energie negativă de doar tipul celor care s-ar putea stabiliza o gaură de vierme mic.
Există două consecinţe importante ale acestor rezultate de Hochberg şi Kephart. În primul rând, în lucrările privind TMY gauri de vierme lorentzian a fost considerat necesar pentru a încălca condiţia de energie slab. Condiţia de energie slab nu are statutul unei legi fizice, dar este o condiţie care le deţine în situaţii normale. Au existat speculaţii că încălcarea ei ar putea fi în conflict cu gravitaţiei cuantice, a face gauri de vierme stabile lorentzian imposibil. Acest lucru este aparent incorect. Hochberg şi Kephart acum au demonstrat că stoarcere naturală şi inevitabilă a vid, deoarece evoluează într-un câmp gravitaţional puternic este o încălcare a condiţiei de energie slab. Acest lucru plasează TMY pe un fundament mai sigur.
Dar din punctul de vedere al SF, există şi o altă consecinţă a stors de vid, care este mult mai important. Se pare că, în universul timpuriu şi, probabil, în medii bogate în energie alte condiţii sunt potrivite pentru producerea naturale de auto-stabilizare gauri de vierme (fără a fi nevoie de a invoca civilizatie avansata TMY de a le crea). Gauri de vierme astfel, create în Big Bang-ului în timpul fazei inflaţioniste şi după aceea, ar putea fi în jurul valorii de astăzi, care acoperă distanţe mici sau mari în spaţiu şi aşteaptă doar să fie găsit şi extins la o dimensiune mai uşor de utilizat. S-ar putea conecta chiar si un bubble-un alt univers, cu care de altfel este complet izolat.
În plus, în cazul în care astfel de gaură de vierme rămăşiţe ale Big Bang-ului nu există, este puţin probabil ca cele două capete separate de gaura de vierme ar fi putut avea exact aceeaşi istorie de viteză, acceleraţie, şi de dilatare a timpului relativistă, şi astfel va exista aproape în mod inevitabil fi o diferenta în poziţiile în timp, precum şi în spaţiu pentru cele două portaluri gaura de vierme. Prin urmare, în cazul în care astfel de gauri de vierme naturale cu portalul lor nu se termină prea departe a putut fi găsit şi extins, acestea ar putea fi utilizate pentru călătorie în timp.
Desigur, după cum ne spune când scrierea propunerilor de finanţare în domeniul ştiinţei, lucru mai trebuie să fie făcut. Stabilitatea detaliate si evolutia in timp de gauri de vierme mici, formate în zona de energia negativă a unei gauri negre cuantice trebuie să fie intens investigate. Cu toate acestea, cu activitatea de Hochberg şi Kephart avem un scenariu plauzibil pentru care apar in mod natural gauri de vierme care pot furniza FTL de turism şi de timp care pot fi utilizate într-o mie de poveşti SF. În scopul de SF, asta e tot ce avem nevoie.