¿Cómo se crearon los agujeros de gusano que pueden viajar a través del tiempo y el espacio? (1)
En segundo lugar, los agujeros de gusano se utilizan para viajar. De hecho, el viaje por agujeros de gusano fue descubierto por primera vez por Einstein y Rosen como un "pasaje cósmico" cuando estudiaban el espacio-tiempo de Schwarzschild. Es una pena que el agujero de gusano que descubrieron en ese momento no pudiera realizar la función transversal.
Más tarde, Thorne y otros hicieron contribuciones a los agujeros de gusano en la década de 1980. En teoría, se han descubierto algunos agujeros de gusano atravesables. La causa del incidente también surge de una novela llamada "Contacto" escrita por Sagan, un famoso astrónomo y novelista de la época. En la novela hay una trama donde el protagonista viaja a Vega a través de un agujero negro. Sagan no estaba seguro de este proceso en ese momento, por lo que le pidió a Thorne que viera si era posible viajar a través de un agujero negro.
Como experto en relatividad, Thorne cree que viajar a través de un agujero negro es casi imposible. Sin embargo, si los agujeros negros son reemplazados por algunos agujeros de gusano especiales, las cosas parecen estar cambiando. Entonces Thorne estudió el asunto detenidamente y finalmente publicó un artículo (esta trama parece ser la misma ya que Thorne fue invitado a servir como consultor científico para la película de ciencia ficción "Interstellar" hace unos años. Diseñó un modelo de agujero negro para el película, teniendo en cuenta su carácter científico, y finalmente publicó un artículo).
Antes de presentar este agujero de gusano especial en detalle, primero debemos explicar una imagen de la ciencia de la relatividad que vemos a menudo, de la siguiente manera:
Mirando esta imagen, ¿es correcto? ¿familiar? ¿No es este un diagrama esquemático de la materia que dobla el espacio-tiempo? ¿Algo que presentar? De hecho, esta imagen realmente necesita una buena introducción, porque muchas personas tendrán algunas ideas preconcebidas cuando vean la imagen después de escuchar la palabra curvatura espacio-temporal. Por ejemplo, pensarán que las líneas curvas de la cuadrícula en la imagen son un espacio objetivo real. -tiempo, pero de hecho El tiempo y el espacio reales son invisibles.
La razón por la que pintamos el cuadro de esta manera es porque la palabra curva se puede describir de manera bastante intuitiva. Incluso quiero decirles que las líneas curvas de la cuadrícula en la imagen son en realidad solo geometría espacial en el plano ecuatorial del cuerpo celeste. Sí, es solo una situación espacial en el plano ecuatorial. Debido a que la diferencia de coordenadas radiales de la escala espacial no es igual a la longitud real, es una imagen cóncava. Por lo tanto, puede utilizar una coordenada cilíndrica euclidiana para dibujar esta longitud desigual, mostrando así la abstracción de la curvatura espacial.
A este tipo de imagen, los científicos la llaman imagen incrustada. Para presentar mejor el gráfico incrustado (los preparativos necesarios antes de introducir el agujero de gusano), introduzcamos un gráfico incrustado simple a continuación.
Suponiendo que hay un cuerpo celeste esférico aislado en el universo, y que el cuerpo celeste no gira y que la carga general que lleva es neutra, entonces el espacio-tiempo en el que existe este cuerpo celeste se llama Espacio-tiempo de Schwarzschild.
Si es más amplio, tenemos que utilizar el teorema de Birkhoff. Este teorema nos dice que la solución esféricamente simétrica de la ecuación de Einstein del vacío debe ser la solución de Schwarzschild, es decir, siempre que el cuerpo celeste sea esférico. , no hay otra materia en el espacio cercano, ni rotación, ni carga, entonces la solución a la ecuación del campo gravitacional es la solución de Schwarzschild. Cabe señalar que este teorema nos dice que mientras el material sea esféricamente simétrico, el cuerpo celeste puede moverse radialmente, como expandirse o colapsar a lo largo del radio.
Este teorema es muy útil. Por ejemplo, para nuestro sol, desde las estrellas de la secuencia principal hasta las gigantes rojas, podemos usar la solución de Schwarzschild para describir el espacio y el tiempo circundantes (aunque hay mucha materia alrededor del mismo). sol, y también gira. A la espera de factores adicionales, todavía podemos aproximarnos a la solución de Schwarzschild).
Entonces, ¿cómo un cuerpo celeste de este tipo muestra su impacto en el espacio-tiempo a través de un gráfico incrustado?
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