In che modo le porte dei buchi neri verso altri universi?


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Sto guardando le lezioni del MIT OpenCourseWare sulla relatività generale e non troppo a lungo nella prima lezione il professore ha dichiarato che la soluzione Kerr Black Hole ha permesso di viaggiare tra gli universi. Come è possibile saperlo? Come si può ricavare questo / giungere a questa conclusione?

Risposte:


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È corretto che la soluzione di buco nero Kerr di GTR consente il viaggio tra universi. Tuttavia, ciò non significa che se in realtà saltassi in qualsiasi tipo di buco nero, potresti andare in un altro universo.

Per motivare la risoluzione di questo enigma, iniziamo molto facilmente: supponiamo che tu stia a terra con una palla in mano e la lanci con una certa velocità iniziale. Per semplicità, ignoriamo tutto tranne una gravità uniforme. La matematica ti dirà quindi che la palla segue un arco parabolico e quando e dove la palla colpirà il terreno. E se prendi le equazioni risultanti in modo troppo letterale, ti dirà anche che la palla colpisce il terreno due volte : una volta in futuro, una volta in passato. Ma sai che la soluzione del passato non è corretta: hai tenuto la palla; in realtà non ha continuato il suo arco parabolico nel passato.

Un tipo di cosa moralmente simile si verifica, per esempio, per un buco nero di Schwarzschild. Se lo guardi nelle solite coordinate di Schwarzschild, c'è un problema all'orizzonte. La matematica ti dirà quindi che il problema è solo con il grafico delle coordinate e che in realtà c'è una regione interna al buco nero che diventa evidente in coordinate diverse. E se lo fai abbastanza in generale, ti dirà che c'è di più oltre a quello: c'è anche un buco bianco con un orizzonte inverso e la sua regione esterna - un altro universo. Questo spazio-tempo di Schwarzschild completamente "massimamente esteso" ha questo altro universo collegato al nostro tramite un "ponte di Einstein-Rosen" e poi "pizzicando", producendo buchi bianchi e neri separati.

Certo, anche quello è un artefatto dell'idealizzazione matematica: e il buco nero reale non si estende all'infinito nel passato e nel futuro; è stato effettivamente prodotto da qualcosa, un crollo stellare. (E il "ponte" non è percorribile in ogni caso; si verrà distrutti nella singolarità se si tenta.)

Infine, sulla soluzione di Kerr, è un po 'meglio perché formalmente la singolarità è evitabile, a differenza del caso Schwarzschild. Tuttavia, è ancora fisicamente irragionevole: oltre al fatto che i veri buchi neri non sono eterni, l'interno della soluzione di Kerr è instabile rispetto a qualsiasi materia infallibile, che perturberà la soluzione in qualcos'altro. Pertanto, non può essere considerato fisicamente significativo. Tuttavia, è vero che lo spaziotempo di Kerr pieno contiene una via verso un altro universo - in effetti, infinitamente molti di loro, incatenati uno dopo l'altro.

Se sei interessato ai dettagli della sua struttura, potresti guardare alcuni diagrammi Penrose di quelle soluzioni di buco nero.


Bella risposta. Questa è roba molto interessante. Di quanta matematica ho bisogno per capire le derivazioni di queste cose? Al momento sto lavorando su algebra lineare avanzata e topologia. Di cos'altro avrei bisogno?
TheBluegrassMathematician

@RyanMcGaha: a un'estremità della scala, i libri di testo matematico come Hartle potrebbero probabilmente immergerti ora, e copre concettualmente i diagrammi di Penrose ... ma lascerà anche grandi buchi nella tua comprensione matematica. Dall'altro lato, consiglierei di fare un po 'di esperienza nella geometria differenziale prima di entrare in GTR (o almeno farlo contemporaneamente). Alcune notevoli eccezioni come Weinberg sottolineano di per sé la geometria differenziale, ma al suo posto sostituiranno la teoria classica dei campi.
Stan Liou,

Grazie per i consigli Vengo da un background puramente matematico, quindi prenderò sicuramente l'approccio matematico pesante.
TheBluegrassMathematician

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"Consentito per" non significa "necessariamente causa".

Ciò che il professore ha insinuato è che le soluzioni sembrano, da un punto di vista matematico, proprio come quello che ti aspetteresti da un ponte tra universi - SE esistono più universi e SE il ponte è passabile.

Questo è tutto quello che c'è da fare. Una soluzione matematica che sembra un ponte. Ma è mai stato verificato sperimentalmente? No. Abbiamo prove dell'esistenza di altri universi? No.

Abbiamo la matematica che descrive ciò che sembra, a tutti gli effetti, come una porta. Ma la porta separa questa stanza e un'altra stanza, o è solo una finta porta costruita in un solido muro di mattoni, come nelle commedie cinematografiche? Non lo sappiamo. La porta si sarebbe aperta del tutto? Non lo sappiamo. Qualcuno ha davvero visto una simile porta ancora? No.

Ciò non significa che il professore avesse torto. Significa solo che questa è solo un'ipotesi a questo punto. Non sappiamo ancora se la realtà corrisponde o no.

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