¿Qué es un agujero de gusano?

Agujero de gusano El agujero de gusano, también conocido como Puente Einstein-Rosen, es un túnel estrecho que puede existir en el universo conectando dos tiempos y espacios diferentes. Hay varias formas de describir un agujero de gusano. Una es un túnel en el espacio, como una bola. Si caminas a lo largo de la superficie esférica, estarás lejos, pero si caminas a lo largo de un diámetro de la bola, estarás más cerca. Un agujero de gusano es el diámetro. La otra es la diferencia entre un agujero negro y un agujero blanco. La conexión tres es el túnel del tiempo que mencionaste, puedes viajar en el tiempo, pero solo puedes mirarlo. viendo una película, pero no puedes cambiar lo que sucedió, porque el tiempo corre linealmente y un evento es un Las cuentas ya están enhebradas y no puedes cambiarlas ni reorganizar el orden. Hasta ahora, hemos estado hablando de lo ordinario. Agujeros negros "perfectos". En detalle, ninguno de los agujeros negros de los que estamos hablando gira ni tiene carga eléctrica. Las cosas se complican más si consideramos que el agujero negro está girando y/o transportando una carga eléctrica. En particular, es posible saltar a un agujero negro sin chocar con la singularidad. El resultado es que un agujero negro giratorio o cargado se conecta por dentro a un agujero blanco correspondiente, y se puede saltar dentro del agujero negro y salir del agujero blanco. Esta combinación de agujeros negros y agujeros blancos se llama agujero de gusano. El agujero blanco puede estar muy lejos del agujero negro; de hecho, puede incluso estar en un "universo diferente", es decir, una región del espacio y el tiempo que, a excepción del propio agujero de gusano, está completamente desconectada de esa región. estamos dentro. Un agujero de gusano convenientemente ubicado nos brindaría una manera fácil y rápida de viajar largas distancias, incluso a otro universo. Quizás la salida del agujero de gusano se detenga en el pasado para que puedas atravesarlo y viajar hacia atrás en el tiempo. En general, suenan bien. Pero antes de que decidas que la teoría es correcta y te propongas encontrarlas, debes saber dos cosas. En primer lugar, es casi seguro que los agujeros de gusano no existen. Como dijimos anteriormente sobre los agujeros blancos, el hecho de que sean soluciones matemáticas válidas para un sistema de ecuaciones no significa que existan en la naturaleza. En particular, los agujeros de gusano no se forman cuando los agujeros negros se forman por el colapso de la materia ordinaria (incluidos todos los agujeros negros que creemos que existen). Si caes en uno de estos, no saltarás a ninguna parte. Llegas a la singularidad, que es el único lugar al que puedes ir. Además, incluso si se forma un agujero de gusano, se considera inestable. Incluso una pequeña perturbación (incluida una en la que intentas atravesarla) puede provocar su colapso. Finalmente, incluso si los agujeros de gusano existen y son estables, viajar a través de ellos es extremadamente desagradable. La radiación que viaja a través del agujero de gusano (procedente de estrellas cercanas, el fondo cósmico de microondas, etc.) se desplaza hacia el azul a frecuencias muy altas. Cuando intentas viajar a través de un agujero de gusano, estos rayos X y gamma te quemarán. Casi se puede decir que la aparición de los agujeros de gusano es al mismo tiempo que la de los agujeros negros. Después del descubrimiento del agujero negro de Schwarzschild, los físicos teóricos han estado explorando la solución de Schwarzschild a las ecuaciones constantes de Einstein durante casi medio siglo. Incluyendo la solución de Kerr, la solución de Ressler-Noström y la posterior solución de Newman mencionadas anteriormente, son todos resultados de investigaciones basadas en la solución de Schwarzschild. El agujero de gusano que les presentaré aquí también es descendiente de Schwarzschild. Los agujeros de gusano aparecieron por primera vez en la solución de Schwarzschild cuando los físicos pensaron en agujeros blancos. A través de un experimento mental de Einstein, descubrieron que el espacio y el tiempo pueden no ser planos, sino curvos. En este caso, encontraremos que si la estrella forma un agujero negro, entonces el espacio-tiempo en el radio de Schwarzschild, que es el horizonte de sucesos, es completamente perpendicular al espacio-tiempo original. En un universo que no es plano, esta estructura significa que parte del horizonte de sucesos del agujero negro se combinará con otra parte del universo, creando un agujero allí. Este agujero puede ser un agujero negro o un agujero blanco. Este horizonte curvo se llama garganta de Schwarzschild, que es un tipo específico de agujero de gusano. Desde el descubrimiento de los agujeros de gusano en la solución de Schwarzschild, los físicos han sentido curiosidad por sus propiedades. Veamos primero la función clásica de un agujero de gusano: conectar un agujero negro y un agujero blanco para convertirse en un puente Einstein-Rosen, desintegrar completamente la materia en partículas elementales en la singularidad del agujero negro y luego pasar a través de este agujero de gusano (es decir, Einstein -Puente Rosen) fue transportado a la ubicación de este agujero blanco y irradiado.

Por supuesto, lo que mencioné anteriormente es simplemente que el agujero de gusano sirve como camino para transportar materia entre un agujero negro y un agujero blanco, pero el papel de un agujero de gusano es mucho más que eso. Los agujeros negros también se pueden conectar a través de agujeros de gusano. Por supuesto, no importa cuán fuerte sea esta conexión, sigue siendo solo una "prisión cósmica" conectada. El agujero de gusano no sólo sirve como herramienta para conectar agujeros, sino que también aparece en el espacio y tiempo normales del universo, convirtiéndose en una tubería hiperespacial que aparece repentinamente en el universo. Un agujero de gusano no tiene horizonte, sólo tiene una interfaz con el mundo exterior. El agujero de gusano está conectado con el hiperespacio a través de esta superficie de descomposición, pero la curvatura del espacio-tiempo aquí no es infinita. Así como una curva en un plano es tangente a otra curva, en el problema de los agujeros de gusano es como una tubería de cuatro dimensiones tangente a un espacio tridimensional, donde la curvatura del espacio-tiempo no es infinita. Así que ahora podemos pasar con seguridad a través de agujeros de gusano sin ser destruidos por la enorme atracción gravitacional. ¿Cuáles son entonces las propiedades de los agujeros de gusano? Utilizando la teoría de la relatividad sin considerar algunos efectos cuánticos ni ninguna energía distinta de la gravedad, hemos obtenido algunas descripciones muy simples y básicas de los agujeros de gusano. Estas descripciones son muy importantes, pero dado que lo importante que estudiamos son los agujeros negros, no los agujeros en el universo, aquí solo presentaré brevemente las propiedades de los agujeros de gusano, y aquí no cubriré algunas teorías relacionadas y descripciones de estas teorías. ¿Cuáles son las propiedades de los agujeros de gusano? El más importante está descrito en la teoría de la relatividad y se utiliza como tren revelador del universo. Sin embargo, la segunda propiedad importante de los agujeros de gusano, que es la que nos dice la teoría cuántica, nos lo dice claramente: los agujeros de gusano no pueden convertirse en un tren cósmico de alta velocidad. La existencia de agujeros de gusano depende de una propiedad extraña y la materia, y esta extraña propiedad es la energía negativa. Sólo la energía negativa puede mantener la existencia del agujero de gusano y mantener abierto el plano de descomposición entre el agujero de gusano y el mundo exterior. Por supuesto, basándose en el sistema de referencia de Finkelstein, Dirac descubrió que la elección del sistema de referencia puede ayudarnos a analizar problemas físicos de forma más fácil o difícil. De manera similar, la energía negativa es muy fácil de realizar en el otro sistema de referencia de Dirac, porque la expresión de la energía está relacionada con la velocidad del objeto observado. Esta conclusión también juega un papel muy importante en la teoría del calibre de membrana. Dependiendo del marco de referencia, la energía negativa es muy fácil de lograr. Cuando un objeto se acerca a un agujero de gusano a casi la velocidad de la luz, la energía alrededor del agujero de gusano naturalmente se vuelve negativa. Por lo tanto, es posible entrar en un agujero de gusano a una velocidad cercana a la velocidad de la luz, pero si la velocidad está demasiado lejos de la velocidad de la luz, entonces es imposible que un objeto entre en un agujero de gusano de todos modos. Ésta es una de las propiedades especiales de los agujeros de gusano. Pero los agujeros de gusano no son tan pacíficos. Lo que mencioné antes es el agujero de gusano en la teoría de la relatividad silenciosa. En la teoría cuántica violenta, las propiedades del agujero de gusano han sufrido cambios muy importantes. Primero veamos el agujero de gusano en el agujero negro, es decir, el subuniverso formado alrededor de la garganta de Schwarzschild y la singularidad. Bajo la influencia de la enorme gravedad del agujero negro, las fluctuaciones del vacío cuántico alrededor del agujero negro serán "alimentadas" por la energía gravitacional del agujero negro y se convertirán en radiación extremadamente energética. Esta energía destruirá sin piedad todas las formas de agujeros de gusano. En un agujero de gusano que no está rodeado por un agujero negro, el agujero de gusano en sí no puede permanecer abierto por mucho tiempo porque no hay "alimentación" de la enorme gravedad del agujero negro. Los agujeros de gusano tienen una alta probabilidad de abrirse aleatoriamente, pero una mayor probabilidad de desaparecer repentinamente. El agujero de gusano se abre durante muy poco tiempo, sólo unas pocas veces de Planck. En una "vida útil" tan corta, ni siquiera la luz puede completar la mitad del viaje del agujero de gusano, y desaparece en todo el espacio y tiempo debido a la desaparición del agujero de gusano a la mitad, convirtiéndose en un verdadero viajero del espacio-tiempo de cuatro dimensiones. Además, cuando ningún objeto pasa a través del agujero de gusano, el agujero de gusano es relativamente "de larga duración". Una vez que un objeto entra en el agujero de gusano, si el objeto tiene energía negativa, afortunadamente, el agujero de gusano se abrirá, pero si el objeto lo es; energía positiva, entonces el agujero de gusano "morirá" antes de su propia "muerte natural". En el universo, la radiación de energía pasa por todos los rincones del universo casi todo el tiempo y todas estas radiaciones son energía positiva. Por lo tanto, es casi seguro que no existen agujeros de gusano en circunstancias naturales.