¿Cuánto tiempo tomaría viajar a través de un agujero de gusano?

Suponiendo que existen agujeros de gusano y pones algo de materia en uno, ¿cuánto tardaría en llegar al otro extremo en comparación con la distancia entre los dos extremos? Básicamente, ¿cuánto estira un agujero de gusano el espacio-tiempo?

Esto se acerca a nuestra prohibición de física ficticia en las Preguntas Frecuentes . Pero sé que la posibilidad de agujeros de gusano reales se estudia en GR, y no estoy seguro de cuánto se sabe sobre ellos, así que me abstendré de cerrar esto sin recibir comentarios de alguien que conozca esa área de investigación.
Por eso escribí "Suponiendo que existan agujeros de gusano". Es física teórica, pero no menos creíble que la teoría de cuerdas. Me pregunto cómo serían estos objetos si descubriéramos que existen en la naturaleza.
El problema no es la credibilidad o qué tan bien se corresponde una teoría con la realidad, sino si es posible crear un modelo matemático que responda a la pregunta en base a la investigación de la física convencional. Si una pregunta se basa en dicho modelo, está bien, incluso si el modelo no se corresponde exactamente con la realidad. La prohibición de la física ficticia se trata realmente de mantener las preguntas mal definidas fuera del sitio.
Además, para el beneficio de otros lectores: si una pregunta no está bien definida porque se basa en alguna idea para la cual no existe un modelo aceptado, decir "asumiendo que [la idea] es verdadera" no la hace más apropiada.
A través de un agujero de gusano a la prohibición.

Respuestas (4)

Hay una popularización reciente de la física de los agujeros de gusano que enumera muy bien las propiedades de los cuatro ejemplos de agujeros de gusano que Morris y Thorne consideraron en el Apéndice A de su artículo de 1988 (" Agujeros de gusano en el espacio-tiempo y su uso para viajes interestelares: una herramienta para enseñar relatividad general" ). Estas propiedades incluyen tiempos de recorrido. aquí hay un resumen

  1. Agujero de gusano de región exótica infinita (materia exótica distribuida por todo el espacio) ~ 1 hora

  2. Agujero de gusano de región exótica grande (materia exótica confinada a un radio finito grande) ≥ 7 días

  3. Agujero de gusano de región medianamente exótica (materia exótica vagamente restringida a la garganta) ~ 200 días

  4. Agujero de gusano de región exótica pequeña (materia exótica estrechamente restringida a la garganta y debe tener masa negativa) ≥ 0,7 segundos

Morris y Thorne se refirieron al último ejemplo como "absurdamente benigno". No es diferente a los agujeros de gusano de capa delgada considerados por Visser. De hecho, algunos de los agujeros de gusano de capa delgada de Visser son un caso especial de la clase "absurdamente benigna" de Morris-Thorne Tipo 4.

Estos tiempos son completamente independientes de las distancias entre las bocas de cada agujero de gusano en el espacio normal.

Fuentes:

"La física de los portales estelares: universos paralelos, viajes en el tiempo y el enigma de la física de los agujeros de gusano" de Enrico Rodrigo (2010), capítulo 5.

Visser, M. (1989). Agujeros de gusano atravesables de espacios-tiempos de Schwarzschild modificados quirúrgicamente. Física nuclear B, 328(1), 203-212.

Visser, M. (1989). Agujeros de gusano atravesables: algunos ejemplos simples. Revisión física D, 39(10), 3182.

Morris, MS y Thorne, KS (1988). Agujeros de gusano en el espacio-tiempo y su uso para viajes interestelares: una herramienta para la enseñanza de la relatividad general. Diario americano de física, 56(5), 395-412.

Comentario rápido sobre si los agujeros de gusano son físicos: NO podemos suponer que físico = "no viola la Condición de Energía Débil". Hay estados cuánticos que son claramente físicos que, sin embargo, violan todas las propuestas de una condición energética que define la fisicalidad (incluido el WEC). Además, es posible eliminar los bucles de retroalimentación destructivos y las paradojas del viaje en el tiempo asociadas con los agujeros de gusano atravesables al invocar la interpretación de muchos mundos. Entonces, el objetivo de la investigación actual es probar la inexistencia de los agujeros de gusano o lidiar con las extravagantes consecuencias de su existencia.
tienes las distancias para esos agujeros de gusano??? ¡Gracias por los tiempos!
@Belizean: Creo que estás siendo simplista con respecto al WEC. Los ejemplos en los que está pensando donde los campos cuánticos violan WEC son probablemente los casos en los que tiene un agujero negro que se encoge, de modo que el tensor de energía de tensión renormalizado en la superficie del agujero negro debe permitir que el área de la superficie se encoja, y por lo tanto viola WEC en este sentido. Pero este proceso debe describirse en una teoría de cuerdas completa (o alguna otra teoría de la gravedad cuántica), y es bastante claro, solo por la falta de pérdida de información, que no obtendrá cosas para ir a ningún lugar lejano.
En cuanto a resolver el viaje en el tiempo con muchos mundos, eso es completamente especulativo: debe asegurarse de que haya muchos mundos bien definidos en un fondo CTC, y no veo por qué debería ser así, considerando que el camino integral no tiene superficies inicial y final para cortar a lo largo. Si sabe cómo resolver una integral de ruta en un fondo CTC, dígalo, pero creo que es tan difícil como resolver los problemas clásicos de viaje en el tiempo.
@Ron Maimon: Los ejemplos en los que estoy pensando no tienen nada que ver con los agujeros negros. Recientemente se notó que siempre se puede encontrar un estado cuántico de un campo escalar simple que viola el NEC (y por lo tanto el WEC) en un grado arbitrario en un espacio-tiempo conformemente plano. Con respecto a la mecánica cuántica y los CTC, hace más de 20 años se presentó una formulación consistente de la teoría cuántica en presencia de CTC . Era necesario basarlo en la Interpretación de Muchos Mundos para eliminar las paradojas.
@Belizean: El primer documento al que se vincula utiliza una modificación conforme del tensor de energía de tensión estándar y está trabajando en un campo gravitacional de fondo. Esto no significa que el campo escalar viole NEC, pero podría indicar que el acoplamiento conforme de escalares no es físico. No sé. No es evidencia de la realizabilidad de las violaciones NEC (aunque el agujero negro que se encoge sí lo es). El segundo documento al que se vincula es un poco especulativo, me comunicaré con usted después de que tenga la oportunidad de leerlo. Gracias por los enlaces.

Referencia estándar para agujeros de gusano:

libro de Visser

Excelente página de Wikipedia:

agujeros de gusano

De la página de Wikipedia:

“Los agujeros de gusano que en realidad podrían cruzarse, conocidos como agujeros de gusano atravesables, solo serían posibles si se pudiera usar materia exótica con densidad de energía negativa para estabilizarlos. (Muchos físicos como Stephen Hawking,[1] Kip Thorne,[2] y otros[3][4][5] creen que el efecto Casimir es evidencia de que las densidades de energía negativas son posibles en la naturaleza).

El documento que inició toda la "investigación sobre agujeros de gusano atravesables en los años 80 y 90" está escrito en un estilo muy pedagógico:

Morris, Michael S. y Thorne, Kip S. (1988). "Agujeros de gusano en el espacio-tiempo y su uso para viajes interestelares: una herramienta para enseñar relatividad general". Revista estadounidense de física 56 (5): 395–412.

Dada la información de fondo anterior, la respuesta a su pregunta es: un agujero de gusano atravesable es básicamente un "mango hueco" que puede usar para llegar a dos partes diferentes del universo. Es como un túnel, PERO no hay una relación definida entre la "longitud" de este túnel (o el tiempo que usted/los rayos de luz necesitan para viajar a través de él) y la "distancia" entre sus bocas (puntos de entrada/salida) medida en el espacio-tiempo fuera del agujero de gusano.

Dicho de otra manera: podemos encontrar una solución a las ecuaciones de Einstein con un agujero de gusano que conecta dos áreas en el espacio-tiempo separadas por unos pocos años luz o por muchos miles de años luz. Básicamente: dado el tensor G deseado, podemos encontrar el tensor T adecuado (es decir, la distribución de energía-materia adecuada) para que un humano (o un rayo de luz) pueda atravesar cómodamente el agujero de gusano en un tiempo breve (horas, por ejemplo). ex.).

Esto es exacto para describir la idea, pero no es tan bueno como la física. Tal agujero de gusano atravesable se puede impulsar, y usando dos copias de tales agujeros de gusano, puedes hacer una máquina del tiempo. Cualquier geometría puede darte un tensor de tensión-energía, pero solo si la materia satisface al menos la condición de energía débil puedes llamarlo físico. Los agujeros de gusano atravesables no son físicos en este sentido, y el argumento de la máquina del tiempo te dice que esto es así por razones fundamentales.
@RonMaimon Absolutamente, es por eso que cité el párrafo del asunto exótico. Las CTC (curvas temporales cerradas) son otro problema. Pero el OP estaba preguntando un hecho muy específico, asumiendo que existen agujeros de gusano . Entonces la pregunta me parece más matemática que física.
Estamos de acuerdo, pero para que quede claro: la idea original del agujero de gusano de Einstein e Infeld (?) es que tienes un agujero blanco-agujero negro conectado entre sí. Esta cosa es posiblemente física si ambos están en el mismo lugar, y posiblemente describe agujeros negros rotatorios astrofísicos reales, aunque en el análisis de Einstein et al, los dos estaban distantemente separados. Esta es la razón de mi respuesta. No tengo ningún problema con tu respuesta ahora que lo explicaste.

Kip Thorne, Matt Visser y otros han modelado agujeros de gusano transitables que requieren materia exótica. La energía oscura es una forma de materia exótica si pudiera ser aprovechada y amplificada. Lo que eso haría con el problema de la pérdida de información y la validez de la unitaridad en la teoría S-Matrix es, por supuesto, un problema válido como se señaló anteriormente.

Ver el libro de Matt Visser "Lorentzian Wormholes"

El libro de Visser es la referencia estándar sobre los agujeros de gusano.

Los agujeros de gusano que unen puntos distantes del espacio-tiempo están prohibidos en la teoría de cuerdas (hasta donde sabemos) y en la gravedad moderna, porque podrías perder información en una región local arrojando uno de los dos pares entrelazados en el agujero de gusano y dejándolo entrar. fuera en otro lugar.

Pero un agujero negro unido a un agujero blanco (el clásico agujero de gusano) es posiblemente la visión correcta de todos los agujeros negros giratorios y cargados en la teoría de cuerdas. En este caso, atravesar el agujero de gusano desde su punto de vista tomará una pequeña cantidad de tiempo, cruzando el horizonte de sucesos exterior y el horizonte de Cauchy interior, luego girando y tachando el agujero blanco. Deberías emerger al futuro de cuando entraste (en un sentido amplio, no es posible estar estrictamente al futuro en una imagen eterna de un agujero negro), pero nadie sabe cómo podría funcionar tal emergencia, porque el modelo clásico no lo hace. identificar los horizontes de agujero blanco y agujero negro.

El modelo mecánico cuántico identifica los dos tipos de horizontes de eventos, pero dado que esta identificación se vuelve inválida clásicamente, el tiempo para emerger debería ser largo en una escala de tiempo clásica, yendo como 1/hbar o alguna potencia. Esto no está justificado por ningún cálculo preciso --- también es posible que una vez que cruces el agujero negro, quedes atrapado irreversiblemente. No creo en esta posibilidad, porque entonces la irreversibilidad sería independiente de la temperatura, lo cual es diferente a otros casos donde se observa la irreversibilidad.

"Esto no está justificado por ningún cálculo preciso", ¿entonces estás diciendo que nuestras matemáticas no nos permiten calcular cuánto acorta un agujero de gusano el tiempo de viaje? ¿Y en la Relatividad General?
@John: El agujero de gusano no está acortando el tiempo de viaje --- no irás a ninguna parte. Es el tiempo entre la absorción y la reemisión en un agujero negro. Personalmente, no puedo obtener la respuesta, y sé que no está en la literatura, pero sabemos cómo calcularla en teoría, y es solo mi falla que no sé la respuesta hoy. Lo pienso de vez en cuando.
¿Tiene una citación sobre la objeción por pérdida de información?
@ mike4ty4: ¿Alguna vez doy una citación por algo? Es fácil de ver por ti mismo.
¿Cuánto tiempo tomaría viajar a través de un agujero de gusano?
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