物理学者がワームホールの作り方をステップバイステップで公開

誰もがワームホールを欲しがっています。 宇宙を長い時間かけてゆっくり旅して、何万年もかけて退屈な星にたどり着きたいと思う人はいないでしょう。 最も近いワームホールの開口部に飛び込んで、ちょっと散歩して、宇宙のエキゾチックな遠い一角にたどり着けるのに、そうはいきません。

しかし、ちょっとした技術的な難点があります。 ワームホールは、時空が極端に曲がって近道トンネルが形成されるもので、壊滅的に不安定です。

しかし、7 月 29 日にプレプリントジャーナル arXiv に発表された最近の論文では、ほぼ安定したワームホールを構築する方法が発見されました。 必要なのは、2つのブラックホールと、無限に長い宇宙の糸だけです。

簡単簡単。

ワームホールの問題

原理的には、ワームホールを作るのはとても簡単です。 アインシュタインの一般相対性理論によると、質量とエネルギーは時空の布を歪めます。 そして、物質とエネルギーのある特別な構成により、宇宙の離れた 2 つの部分間の近道であるトンネルを形成することができます。

残念ながら、紙の上でさえも、ワームホールは非常に不安定なものです。 ワームホールを通過する1つの光子でさえ、ワームホールを引き裂く壊滅的なカスケードを引き起こします。

さて、負の質量を持つ物質は存在しないので、新たな計画が必要です。 入口と出口が必要です。 ブラックホール (何も逃げることができない空間の領域) をホワイトホール (何も入ることができない空間の理論的領域) に接続することは、理論的には可能です。 この2つの奇妙な生物が合体すると、ワームホールという全く新しいものになります。

しかし、ホワイトホールも存在しないのです。

ああ、でも白い穴も存在しないんだよなぁ。 ありがたいことに、いくつかの巧妙な数学によって、可能な答えが明らかになりました。 ブラックホールは電荷を帯びることができます (自然に形成されるため、一般的ではありませんが、得られるものは得ましょう)。

ほら、実際に存在しそうなものだけを使ったワームホールが完成しました。

しかし、この帯電したブラックホールを介したワームホールには2つの問題があります。 もう 1 つは、2 つの反対に帯電したブラックホールは、重力と電気力の両方によって互いに引き寄せられ、一緒に落ちると、1 つの大きな、中立的に帯電した、まったく役に立たないブラックホールになるだけだということです。

Put a cosmic bow on it

ですから、このすべてをうまくやるには、2 つの荷電したブラックホールが互いに安全に遠く離れていることを確認し、ワームホールのトンネルがそれ自体を開いていられるようにすることが必要なのです。

宇宙ひもは、時空間の布にある、氷が凍ったときにできる亀裂に似た、理論的な欠陥です。

宇宙ひもは、時空構造における、氷が凍ったときにできる亀裂に似た理論的欠陥です。この宇宙ひもは、ビッグバン後の最初の数十分の一秒の頭のいい時期に形成されたものです。 幅は陽子ほどだが、長さはエベレスト山をしのぐほどである。

それでも、存在しない理由はないので、公平に扱われます。

ワームホールに関して言えば、巨大な張力という、もうひとつの非常に有用な特性があります。 言い換えれば、押し付けられるのが本当に嫌いなのです。 ワームホールに宇宙の糸を通し、その糸をブラックホールの外縁に沿って通し、どちらかの端から無限に伸ばすと、糸の張力が帯電したブラックホールが互いに引き合うのを防ぎ、ワームホールの両端を互いに遠く離すことができるのです。 本質的に、宇宙のひもの遠い端は、2 つの対立する綱引きチームのように機能し、ブラックホールを抑えます。

揺れを静める

1本の宇宙のひもが問題の 1 つを解決しますが (端を開いたまま)、実際に使用すると、ワームホール自体の崩壊を防止することはできません。 そこで、もう1本の宇宙のひもを、ワームホールに通すだけでなく、2つのブラックホールの間の通常の空間を通ってループさせることにしましょう。

宇宙のひもはループで閉じられると、大きく揺れます。

少し複雑に見えますが、最近の論文では、理論物理学者のチームが、そのようなワームホールを構築するためのステップバイステップの手順を示しています。 完璧な解決策ではありません。 最終的には、宇宙のひもに内在する振動 (ワームホールを開いたままにしておくのと同じもの) が、ひもからエネルギー、したがって質量を引き離し、ますます小さくしてしまいます。 つまり、宇宙のひもは、時間とともに、自分自身をくねらせながら消滅し、ワームホールもそう遠くない将来に完全に崩壊する。 しかし、こじれたワームホールは、メッセージや物体がトンネルを通過しても死なない程度に安定した状態を保つかもしれない。

But first we need to find some cosmic strings.

Paul M. Sutter is an astrophysicist at The Ohio State University, host of Ask a Spaceman and Space Radio, and author of Your Place in the Universe.

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Originally published on Live Science.