Puede un agujero de gusano ser creado si no ha existido siempre?

Question

Sé que hay soluciones a las ecuaciones de campo de Einstein que dar un agujero de gusano de la geometría. Pero son independiente del tiempo. Son estáticos. Hay un proceso en el plano vacío el espacio-tiempo puede convertirse en un agujero de gusano por medio de un adecuado flujo de materia y energía y de la energía negativa?

Si es así, que iba a cambiar la topología del espacio-tiempo. ¿La Relatividad General permite esto? ¿Cómo sería un agujero en el espacio-tiempo de forma? Lo que determina el lugar de la otra boca del agujero de gusano sería encuentra?

Answer 1

El estado actual del conocimiento es básicamente que no sabemos.

El cambio de topología se contencioso - no está claro si está permitido, pero también hay desacuerdos acerca de por qué y cómo. El método estándar es para gritar "gravedad cuántica!" y escapar en la confusión.

Un clásico argumento de por qué hacer un agujero de gusano sería problemático es el de la topología de la censura teorema. Que los estados:

Cada causal de la curva que se extiende desde el pasado null infinito a futuro null infinito puede ser continuamente deformada en una curva cerca de infinito.

A grandes rasgos, esto nos dice que un observador, cuyo viaje empieza y termina cerca de el infinito, y que por lo tanto se mantiene fuera de los agujeros negros, es incapaz de sonda cualquier no-trivial topológica de estructuras.

Ahora, hay problemas con el teorema (ya que se asume que el nulo de energía condición de que los agujeros de gusano y de campos cuánticos se rompen a menudo, y algunos topológico supuestos). Pero parece ser una buena razón para sospechar de gusano de la formación o existencia no está permitido a menos que se oculta por un topológicamente esférica horizonte de sucesos. Salvo que la relatividad general en su propio parece ser demasiado de un local de la teoría de la muy buena defensa en contra de los no-trivial de la topología.

Hay gravedad cuántica papeles argumentando que una cósmico ruptura de cadena por túneles pueden producir agujeros de gusano transitables y alegremente romper el (clásico) topológica de la censura. Aquí los agujeros de gusano se muestran en los extremos de la cadena, inicialmente uno al lado del otro.

Answer 2

Hacer una solución de la formación de un agujero de gusano no es demasiado difícil (yo estoy mintiendo, es difícil), pero si es o no es una solución razonable es una cuestión diferente.

El caso más simple es considerar el caso del colapso de un agujero de gusano en el reverso. Tomar un espacio-tiempo que es un principio, sólo dos copias de $\mathbb{R}^3$, y en algún punto, retirar a un punto de ambos ejemplares. Que punto va a crecer en tamaño, para abrir una pelota, en las cuales se pueden identificar los límites (esto sólo funcionará para una bola de radio $> 0$, por lo que la singularidad inicial es de hecho una singularidad).

Esto es completamente artificial, pero ilustra algunos de los problemas. Aunque no hay nada fundamentalmente malo con esta solución, usted puede preguntar por qué la singularidad sería la de desarrollar de tal manera que los bordes identificaría, en lugar de simplemente permanecer como una singularidad, o incluso aparecer.

Por los diversos teoremas relativos a la topología del espacio-tiempo, cualquier cambio en la topología de ser de alguna manera desagradable. Va a implicar un cerrado timelike curvas o las singularidades de alguna manera. En particular, por Geroch del teorema, no puede ser globalmente hiperbólica. Si el espacio-tiempo no es globalmente hiperbólico, tampoco hay garantía de la unicidad de desarrollo. Existe un teorema decir que el espacio-tiempo desarrollando cerrado timelike curva también tiene un desarrollo posible sin ellos, y sospecho que lo mismo puede ser cierto para los agujeros de gusano.

Una posibilidad que se remonta al origen de los agujeros de gusano en la década de 1950 es la estructura microscópica del espacio-tiempo. Algunas de las teorías que la gravedad cuántica, junto con tener una suma sobre todos los posibles métrica (en la ruta integral de formalismo), también puede ser una suma de más de topologías, y el espacio-tiempo puede simplemente evolucionar agujeros de gusano en la escala natural. En otras palabras, podemos tener algo como

\begin{equation} Z = \sum_{M \in \mathrm{Top}} \int \mathcal{D}g \exp[i \left(\int_M (R_g + L_M) d\mu[g]\right)] \end{equation}

Si es preciso, y si esto se permite para la producción de trazables macroscópicas de los agujeros de gusano es otro asunto.

Answer 3

Desgraciadamente, la respuesta es que no sabemos, y lo más probable es una teoría clásica como la de la Relatividad General que se preocupa mayormente con propiedades locales de la geometría es inherentemente no aptos para abordar el problema de la topología global

Las pistas que nos llega de la Relatividad General es que algunos estática adiabático (es decir, reversible) soluciones con spacetimes topológicamente no equivalentes a Minkowski existen, pero requieren no físico de la energía negativa.

Si nos relajamos la reversibilidad requisito en las trayectorias, se puede considerar la estática Kerr geometrías como unidireccional de los agujeros de gusano, que puede existir sin ningún tipo de energía negativa requerida

Intuitivamente, un cambio de topología del espacio-tiempo no puede (no debería?) se producen sin que, al menos transitoria, de la singularidad que ocurren en algún lugar en el espacio-tiempo, pero nadie ha obtenido el equivalente de un extendidos al máximo el espacio-tiempo a partir de un número finito de tiempo de colapso (ver esta respuesta)