Tunele czasoprzestrzenne mogą być bardziej stabilne niż wcześniej sądzono

Według nowego badania, które wykazało, że tunele czasoprzestrzenne mogą być bardziej stabilne niż wcześniej oczekiwano, można je wykorzystać do transportu statków kosmicznych przez wszechświat.

Teoretyczne zjawisko międzygwiezdne, znane również jako most Einsteina-Rosena, działa poprzez tunelowanie między dwoma odległymi punktami w przestrzeni – jak tunel czasoprzestrzenny.

Wcześniej sądzono, że te portale między czarnymi dziurami zapadają się natychmiast po utworzeniu, chyba że nieznany egzotyczny materiał zostanie zastosowany jako stabilizator.

Jednak nowe badanie przeprowadzone przez fizyka Pascala Quirina z Ecole Normale Supérieure w Lyonie we Francji dotyczyło zastosowania innego zestawu technik.

Odkrył, że można udokumentować cząstkę przekraczającą horyzont zdarzeń do tunelu czasoprzestrzennego, przechodzącą przez niego i docierającą na drugą stronę w skończonym czasie.

Quiran sugeruje, że jeśli cząsteczka może bezpiecznie przejść przez tunel czasoprzestrzenny, ludzie mogą przelecieć przez niego statkiem kosmicznym i dotrzeć do odległej planety w odległej galaktyce.

Teoretyczne zjawisko międzygwiezdne, znane również jako most Einsteina-Rosena, działa poprzez tunelowanie między dwoma odległymi punktami w przestrzeni – jak tunel czasoprzestrzenny. Zdjęcie stockowe

Nigdy nie zaobserwowano tuneli czasoprzestrzennych, ale ich istnienie jest zgodne z ogólną teorią względności Einsteina, ostoją science fiction.

Pojęcie tuneli czasoprzestrzennych jest zwykle badane za pomocą skali Schwarzschilda, nazwanej na cześć Karla Schwarzschilda, która służy do badania czarnych dziur.

Skala ta opisuje pole grawitacyjne na zewnątrz kulistej masy, zakładając, że ładunek elektryczny masy, moment pędu masy i ogólna stała kosmologiczna są zerowe.

Jednak Cuerran wykorzystał mniej powszechną skalę Eddingtona-Finkelsteina do badania tuneli czasoprzestrzennych, ponieważ łączą one parę czarnych dziur.

Jest to układ współrzędnych używany w geometrii czarnej dziury, nazwany na cześć Arthura Stanleya Eddingtona i Davida Finkelsteina, którzy zainspirowali ten system.

Praca Cuerrana wykazała, że ​​przy użyciu skali Eddingtona-Finkelsteina można było zobaczyć cząstkę przekraczającą horyzont zdarzeń do tunelu czasoprzestrzennego, przechodzącą przez tunel i wychodzącą po drugiej stronie.

Był wtedy w stanie prześledzić ścieżkę przez tunel czasoprzestrzenny za pomocą tego miernika z większą dokładnością niż byłoby to możliwe przy użyciu miernika Schwarzschilda.

To z kolei pozwoliło mu zdać sobie sprawę, że tunel czasoprzestrzenny jest w stanie zachować stabilność, bez konieczności otwierania ciał obcych.

Ogólna teoria względności Einsteina definiuje, jak rzeczy i zjawiska zachowują się w czasie pod wpływem grawitacji, opartej na ruchu w przestrzeni i czasie.

Obiekt zaczyna się od określonej fizycznej współrzędnej, porusza się i kończy w innym miejscu.

Zasady są stałe, ale istnieje dowolność w matematycznym opisie współrzędnych, znanym jako skale. Do zrozumienia ruchu można użyć różnych skal, takich jak Schwartzchild lub Eddington-Finkelstein.

Chociaż dane mogą się zmienić, miejsce docelowe i punkt początkowy są takie same.

Skala Schwarzschilda jest najbardziej powszechna i jest jedną z najdłużej działających skal, ale całkowicie zapada się w pewnych odległościach od horyzontu zdarzeń czarnej dziury.

Wcześniej sądzono, że te portale między czarnymi dziurami zapadają się natychmiast po utworzeniu, chyba że nieznany egzotyczny materiał zostanie zastosowany jako stabilizator. Zdjęcie stockowe

W tym momencie nie można było go użyć do rozróżnienia różnych punktów w przestrzeni i czasie, więc Quiran użył alternatywnej metryki w badaniu tuneli czasoprzestrzennych.

Skala Eddingtona-Finkelsteina opisuje, co dzieje się z cząstkami, gdy dotrą do horyzontu zdarzeń – że przechodzą przez niego i nigdy więcej nie będą widziane.

Odniósł to do idei tunelu czasoprzestrzennego, przedłużającego czarną dziurę na drugą stronę, wypychającego do tunelu czasoprzestrzennego z punktem docelowym – białą dziurą.

Jest to pomysł zaproponowany przez Alberta Einsteina i Nathana Rosena – że podczas gdy czarna dziura nigdy niczego nie wpuszcza, biała dziura nigdy nie wpuszcza niczego do środka.

Aby stworzyć tunel czasoprzestrzenny, bierzesz czarną dziurę w jednym punkcie czasoprzestrzeni i łączysz jej osobliwość z białą dziurą w innym miejscu we wszechświecie.

W ten sposób powstaje tunel, znany również jako most Einsteina-Rosena, który, chociaż jest to teoretycznie możliwe, niewłaściwie zachowuje się we wszystkich modelach teoretycznych.

W poprzednich badaniach przewidywano, że tunel między dwoma osobnikami będzie „zły” z silnymi siłami powodującymi jego rozciąganie i rozdzielanie jak po uformowaniu gumki.

Innym problemem jest to, że białe dziury nie zostały jeszcze odkryte, chociaż są teoretycznie możliwe.

Kiedy Einstein i Rosen po raz pierwszy zaproponowali ideę tunelu czasoprzestrzennego, użyli skali Schwarzschilda, a inni używali tej samej skali.

Koiran odkrył, że skala Eddingtona-Finkelsteina nie zachowywała się niewłaściwie w żadnym punkcie na drodze cząstki od czarnej do białej dziury i przez tunel czasoprzestrzenny.

Wskazuje, że tunele czasoprzestrzenne nie są „złe”, jak sugerowano, i mogą oferować stabilne trajektorie, przynajmniej jeśli chodzi o grawitację – chociaż nie mogą powiedzieć, jaki wpływ miałyby inne siły lub termodynamika.

Wyniki są publikowane na arXiv Serwer przygotowania do druku.