〔温故知新〕 〔新エネルギー〕 〔夢のクリーンエネルギー〕
(各編) 反重力(Anti-gravity)、 [i-phone 日本語]、 [i-phone 英語]、 量子テレポーテーション、
ワームホール(wormhole)、 [i-phone]、 水素エネルギー、 常温核融合、 プラズマ核融合、 極超小型核融合炉、
Pressure group からは避けたいもの) 、  I'm going my way
口コミ話題 好評 -Prattosampo- 
夢のクリーンエネルギー
瞬間移動 (ジャンプルームからテレポーテーション)
時空のある一点から別の離れた一点へと直結する空間領域でトンネルのような抜け道
ワームホールでSFの世界が実現しそうです

瞬間移動 (テレポーテーション)
   ・ワームホール(Wormhole)
ワープ (warp) 超弦理論 (Superstring theory)

2030年までにオバマ大統領は人類 を火星へ送ると発表
地球大惨事に備え大移住計画 
 ①火星移住
 ②火星移住計画が必要な人工知能が開発された。
☆天文物理学者のスティーブン・ホーキング氏は、人類は宇宙空間の研究を積極的に行うべきとの見方を示し、
これからの100年に人類が地球を捨てなかった場合、 人類絶滅の恐れがあるとの見方を示した。
☆S・ホーキング氏は奇想天外なワームホールの新理論を発表している。現在と過去の橋渡しではなく、
我々の宇宙と無数の平行宇宙との通路としてワームホールが使えると言っている。(「超空間」ミチオ・カク著より)
NASA TV  NASA  ハッブル宇宙望遠鏡  画像  SOHO(太陽)  JAXA日本  JAXATV  画像
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江守孝三
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未確認飛行物体UFOの正体は何か?(異次元宇宙飛来UFOのようです)
異次元宇宙飛来説が正しいようです。(誤認説や軍事国家機密漏洩組織的捏造説は論外)
異次元宇宙飛来説 
アメリカ空軍のUFO調査機関「プリジエクト・ブルーブック」の顧問を務めた天体物理学者で、UFO研究の世界的権威であるジョーセフ・アレン・ハイネック博士は 「UFOが突然出現し、忽然と消滅する現象が多数目撃されている。これはUFOが他の惑星から飛来したものでしたものではなく、異次元からやってきたものであることを示唆している」。また、UFO研究家等は時空を超越した異次元世界から飛来しているホログラフイックな別次元から出現するのではないかとも推測。またワームホール(Wormhole)を利用しているものと思われる。

この宇宙が二次元のホログラムであるという証拠が見つかる

世界中で多発するUFO関連の事件から誤認説、軍事国家機密漏洩を防ぐため組織的捏造説は論外として、仮説の幾つかをあげてみると太陽系内飛来説、太陽系外飛来説、地底文明飛来説、海底文明飛来説、タイムマシン説、異次元宇宙飛来説、プラズマ説、神秘体験説、精神意識投影説などある。

アメリカ軍機密基地 Area 51 (エリア51) がある、ここは航空機のテストを古くから行っている。「墜落したUFOを運び込み、宇宙人と共同研究をしている」という風説が非常に有名、実際、基地周辺ではUFOらしき未確認飛行物体が頻繁に目撃されている。CIAは エリア51 の存在を認めるが宇宙人には言及せず。動画 YouTube エリア51YouTube Area 51 ミックスリスト - Area 51 (1-26) アメリカ軍は地球版UFOの高度技術はほぼ確立させているようだ。ヒラリー・クリントンが大統領になったら公表すると公約したがトランプ大統領になりだめになった。

世界は一つになりつつありユダヤ人がその頂点になっているかもしれません。  今は「ひとつの政府」「ひとつの宗教」の世界に向かってるのです。その為に世界政府主義を推進する人々 (イルミナテイ)「NESARAの世界」をつくるべく動いているようです。 この世界に完全に移行するため、UFO、エイリアン、アセンション、ラプチャーが使われ、演出としては ブルービームも有効に使われているようです.。



ジャンプルームからテレポーテーション プロジェクト・ペガサス火星移住
2023年人類火星移住計画 火星移住 SFのような話が・ 人類火星移住計画YouTube010203計画①証言計画②証言
オバマ大統領の火星植民地化計画 火星移住計画YouTube 検索
太陽UFOウェーブは一段と活発化し、超巨大なUFOが度々現れ続けている

ミチオ・カク (Michio Kaku,)「弦理論 (string theory)」(ひも理論、ストリング理論) Superstring theory 超ひも理論の世界(YouTube)
Superstring theory ミチオ・カク博士( Time Travel )(YouTube) michio kaku
チオ・カク博士は 早い時代からタイム・トラベル学や超ひも理論 テレポーテーション学など最先端を行く量子科学( 量子力学や量子物理学とは 異なり量子科学は物質現象と心との関係を解明した新しい学問分野 )者として知られています

ワームホール(Wormhole)、、 ・ワープ(warp) 、、 ・超弦理論(Superstring theory) 、、 YouTube

Michio Kaku(ミチオ・カク) wormhole(ワームホール)
YouTube (①~③。①~⑳ clickしてご覧ください)
ミチオカク ワームホール
①、 ②、 ③、
Michio Kaku wormhole(ワームホール)
①、 ②、 ③、 ④、 ⑤、 ⑥、 ⑦、 ⑧、 ⑨、 ⑩、 ⑪、 ⑫。 ⑬、 ⑭、 ⑮、 ⑯、 ⑰、 ⑱、 ⑲、 ⑳、
Documentary about Space, Technologies and beyond, Through the Wormhole (1-283)

(1-15) (1-200) (1-122)

A Bridge Connecting Our Universes | Through the Wormhole with Morgan Freeman
北極にワームホール出現か、、、 ノルウェーで発生した光謎の渦巻き現象
Incredible UFO By NASA 2014 HD
Black Holes & Wormholes interstellar movie explained *understand

ワームホールの実在を観測する方法を発見
名古屋大学の研究チームが、ワームホールの一種、エリス・ワームホールの存在を検証す­る方法を発見しました。 ニュージーランドの天文台で観測した「重力マイクロレンズ効果­」のデータを解析すれば、 タイムトラベルや瞬間移動が可能なワームホールが見つかるか­もしれません。

テレポーテーション学光量子テレポーテーションに成功
量子コンピュータ授業  #1 #2 #3 #4 #5 #6 #7 #8 #9 #10 #11 #12 #13 #14 #15
宇宙量子科学(1) 、  (2) 、  (3) 、  (4) 、  (5) 、  (6) 、  (7) 、  (8) 、  (9) 、
Time Travel 学 (1) (2) (3) (4) (5) (6)
タイムトラベル学 (1) National Geographic 「タイムマシン」 存在するのか?
ホーキング博士「膜宇宙論」 (1) (2) (3) (4) (5) (6)、

ミチオ・カク (Michio Kaku,)
「弦理論 (string theory)」(ひも理論、ストリング理論)
Superstring theory 超ひも理論の世界(YouTube)
Superstring theory ミチオ・カク博士( Time Travel )(YouTube)
ミチオ・カク博士は 早い時代からタイム・トラベル学や超ひも理論 テレポーテーション学など最先端を行く量子科学( 量子力学や量子物理学とは異なり量子科学は物質現象と心との関係を解明した新しい学問分野です )者として知られています

ワームホール(Wormhole)、、 ・ワープ(warp) 、、 ・超弦理論(Superstring theory) 、、 YouTub


Warp Drive, When?Why is interstellar travel so tough?From Inspirations to InventionsIdeas based on what we knowSome Emerging PossibilitiesLinks to Related NASA ActivitiesSo, can we do it?Frequently Asked Questions

宇宙ひもを利用した
タイムマシン  「ワームホール」とは、時空のある一点から別の離れた一点へと直結する空間領域でトンネルのような抜け道であり、入口も出口も私たちの宇宙なら、ワームホールは2地点を時間ゼロで結ぶ近道になる。そこでワームホールの一方の口を地球に置き、もう一方の口をロケットに置いて、そのロケットを光速に近い速さで宇宙旅行をすると、ロケットが地球に戻ってきたときに2つの口の間には時間差 (以下の例では地球は4時で、ロケットは2時) ができることになり、4時の地球の人が2時のロケットにあるワームホールの口へ行きその中に飛び込めば、その人は2時の地球に出るすなわち過去に旅したことになる、というものだ。

このタイムマシンの仮定を整理すると、 (1) ワームホールが存在して、(2) そのワームホールが通過可能で、(3) 人がワームホールを通過可能で、(4) ワームホールを都合のいい場所につくれて、 (5) ワームホールの一方の口を光速近くで動かせて、(6) タイムトラベラーが別ルートで同じ場所に戻れれば、タイムトラベルが可能となる。 但しこれはワームホールで旅行をはじめた時(2時)までしか遡れないし、そもそもワームホールがまだ見つかっていない。



天文物理学者のスティーブン・ホーキング氏は、人類は宇宙空間の研究を積極的に行うべきとの見方を示し、
これからの1000年に人類が地球を捨てなかった場合、絶滅の恐れがあるとの見方を示した。

☆S・ホーキング氏は奇想天外なワームホールの新理論を発表している。現在と過去の橋渡しではなく、
我々の宇宙と無数の平行宇宙との通路としてワームホールが使えると言っている。(「超空間」ミチオ・カク著より)


Hawkin's Universe - Part 1/5 Part 2/5 Part 3/5 Part 4/5 Part 5/5

Stephen Hawking - Wormholes Stephen Hawking - Black Hole Time Travel Into The Universe With Stephen Hawking - Time Travel Stem Cell Universe with Stephen Hawking 2014 Black Holes and Worm HolesBlack Holes & Wormholes interstellar movie explained *understand
スティーブン・ホーキング氏来日時(1990.9.4)講演 (Black Holes And Baby Universes)

nasa ハッブル宇宙望遠鏡 写真

相対性理論における時間と宇宙の誕生 タイムマシン

ワームホール日本特許出願
テレポーテーション日本特許出願
タイムマシン瞬間移動日本特許出願



ある人物からの予言
■2014~2016年の予言
 ヨーロッパの3分の1とアメリカの3分の1が荒廃してしまう。アフリカと中東も完全に荒廃。結局今の文明は砂漠しか残さない。しかし人類はそれでも滅びない。ドイツの一部と米ソの中心部、日本や中国は深い傷を負いながらも生き残る。
■2039年以降の予言
 2039年1月、人類は地球からいなくなっている。
 そして、1月以降、人類は、神のほうに進化し「神人」になる者があらわれる。彼らは数次元以上の知能と能力をもつ、あらゆる危機や問題は『神人』が解決してくれる。残りはただ操られ、働いたり楽しんだりする完全に受動的な「ロボット人間」と化している。「ロボット人間」は「神人」の言いなりになって気楽に生きていける。
■2089年から2099年にかけての予言
 「完全な神々だけの世界」と「完全な機械化生物」だけの世界に分かれた世界ができあがる。地上には機械化生物の群れが住み、神々がそれを宇宙から支配するようになる……。

●2039年に人類が何かの異変か大戦か災害のために、残らず滅びるという意味ではないといっています。
人類は、他の惑星に移住するのか、もしくはアセンションして高次元に生きるのかもしれません。 (例:小惑星アポフィスの衝突、 、アインシュタイン第四次世界大戦予言氷河期 (動画)
●超人の出現の予言 日本から『神人』が誕生!?
人類は「新しい世界を支配できる超人」を生み出すと予言。その実験場もまた東方=日本であると予言。そして、それは、突然変異によって生まれるといっています。

オバマ大統領は2030年までに人類 を火星へ送ると発表
(2030年までには反重力(Anti-gravity)、ワームホール(Wormhole)輸送を確立し、地球大惨事に備えておかなければならない)。
異星人(or地底人)の存在確認と地球救助をどのようにするかにも関心がある。 (例:地球には宇宙人地底人が来ている

参考文献その1その2

世界は一つになりつつありユダヤ人がその頂点になるであろう。
 今は「ひとつの政府」「ひとつの宗教」の世界に向かってるのです。その為に世界政府主義を推進する人々 (イルミナテイ)「NESARAの世界」をつくるべく 動いているようです。 この世界に完全に移行するため、UFO、エイリアン、アセンション、ラプチャーが使われ、演出としては ブルービームも有効に使われているようです.。 つまりUFOは人間が造りだしたもので、宇宙人は地底人なのです。 ただし、ロシアに巨大隕石が落下したとき隕石を破壊したのは決して地球人はできずロシアが調査中である。

 私たちは、一つの世界に向かうように仕向けられている、ということだけは理解しておかなければなりません。 そこに隠されている本当の目的は、西側の新世界秩序と東側の世界秩序との「通貨政策に偽装された」戦いです。 同時に、これは、キャッシュレスの新しい金融システム(それは人工知能によって管理される)へ移行するための節目に当たる「パラダイムの転換」として位置付けておかなければいけません。この人工知能のことを「666」と言います。
世界政府はアメリカが造るアメリカのための超国際機関となり、世界総統がアメリカを捨て去る時エルサレムに政府機関を遷都させることになるでしょう。

参考文献その1その2その2その2

【最新】やりすぎ都市伝説 2016(1-50本)
【やりすぎ都市伝説】2016.12.2関暁夫が緊急生放送で封印を解く!
世界の終末(2018年)に関しての重要な文章「死海文書」の謎 1
世界の終末(2018)に関しての重要な文章「死海文書」の謎 2


聖徳太子の予言  (未然記) (未来記)、、  (救世主:青木宏之の弟子)

太陽黒点消滅による氷河期突入 (動画)
『ポールシフトで20年以内に人類滅亡する』ウィキリークスでまたもやヒラリー陣営メールが暴露される
もうすぐ宇宙滅亡? LHC実験による『現存するパラレルワールド発見』間近で
ヒラリー側近と元宇宙飛行士の“極秘UFOメール”がウィキリークスで流出! 『人間と宇宙人は…』衝撃の暴露!
惑星x(惑星ニビル)YouTube, (検索)(宇野晴美, 惑星ニビル)
〇 ヒラリー側近の『極秘UFOメール』
YouTube, (検索)

ワームホール

百科事典

ワームホールの概念図

ワームホール (wormhole) は、 時空構造の位相幾何学として考えうる構造の一つで、時空のある一点から別の離れた一点へと直結する空間領域でトンネルのような抜け道である。

由来

ワームホールが通過可能な構造であれば、そこを通るとよりも速く時空を移動できることになる。ワームホールという名前は、リンゴの虫喰い穴に由来する。リンゴの表面のある一点から裏側に行くには円周の半分を移動する必要があるが、虫が中を掘り進むと短い距離の移動で済む、というものである。

ジョン・アーチボルト・ホイーラー1957年に命名した。

研究

ワームホールが地上に在った場合の想像図 [1] [2]

ワームホールは、アインシュタイン-ローゼンブリッジとも呼ばれるが、現在のところ、数学的な可能性の一つに過ぎない。シュヴァルツシルトの解で表されるブラックホール解は、周りの物質を何でも呑み込む領域を表すが、数学的にはその状況を反転したホワイトホールも存在する。ブラックホールとホワイトホールを単純に結んでワームホールと考えてもよいが、この場合は通過不可能である。またホワイトホールはブラックホールとは逆の、落下不可能な反地平面を持つが、この反地平面は物理的にきわめて不安定であるためホワイトホールを仮定するようなワームホールはすぐに潰れてしまう。また、観測的には、ホワイトホールのような領域の存在を示唆する事実は全くない[1]電荷を加えたブラックホールでは通過可能になり得るが、元の場所へは戻ってこられないし、そもそもそのような解はブラックホールの外の座標系をブラックホールの内側まで延長したことで得られるものであり、妥当性に疑問がある。また、そのような場合は特異点が真空を分極するため、人間が耐えられないほどの高エネルギーかつ高フラックスの放射線が発生していると考えられる。

したがって、通行可能なワームホールは誕生した段階で進行方向に対して地平面も反地平面も持たず、特異点も持たないような時空構造を持つ必要がある。つまりブラックホールやホワイトホールを単純に連結した時空とは本質的に異なるものである。また人間が利用することを考える場合は、トンネルの内側は潮汐力が十分小さく通過に必要となる時間がトンネルの外を直接目的地に向かうよりも十分短くなるような時空構造になっていることが望ましいであろう。

実用化への問題

通過可能なワームホールを考えることは研究上の遊びでもあり、キップ・ソーン (Kip Thorne) らの1988年の論文を端緒に市民権を得ている。小説「コンタクト Contact」を執筆中だったカール・セーガン (Carl Sagan) が、地球外生命との接触が可能になるようなシナリオをなんとか科学的に作れないか、とソーンに話を持ちかけたのがきっかけだったという。ソーンらは「通過可能であるワームホール (traversible wormhole)」を物理的に定義し、アインシュタイン方程式の解としてそれが可能かどうかを調べた。そして、「もし負のエネルギーをもつ物質が存在するならば、通過可能なワームホールはアインシュタイン方程式の解として存在しうる」と結論し、さらに、時空間のワープタイムトラベルをも可能にすることを示した。ただし、ここでの研究は、現在の技術では制御が難しい高密度(中性子星の中心部ほど)の負のエネルギーの存在を前提としており、また、どうやってワームホールを通過するのか、あるいは出口がどこなのかは全くの未知の問題として棚上げされた上での研究である。

後に、ソーンの考えたワームホール解は不安定解であることが数値計算から報告されている。数値計算ではワームホールを正の質量をもつ粒子が通過した場合、ワームホールは加速度的に潰れてブラックホールに変化してしまうという結論が得られている。そのため通行可能なワームホールは自然なままでは一度きりしか使えない一方通行の道になってしまう。しかしもし通行のたびに旅行者が加えたじょう乱の分だけワームホールに人工的な補正を加えて恒久的に維持し続けられるなら、相互通行に使用できるということも数値計算から導かれている。

ワームホール計量(metric)

通過可能なワームホールの一例を示す。


ds^2= - e^{2\Phi(r)}c^2 dt^2 + \frac{dr^2}{1-b(r)/r} + r^2(d \theta^2 + \sin^2 \theta  d\phi^2).\,

この式において
 \Phi(r) は重力赤方偏移の尺度を、b(r) はワームホールの3次元形状を定義する。

この式を単純化するために特殊な場合として重力赤方偏移のない球状のワームホールを仮定し、  \Phi(r)=0, b(r)=k^2/r とする。さらに新たな空間座標の尺度として  l=\pm\sqrt{r^2-k^2} なる  l を導入し、変数変換を行う。

その結果、ワームホールを記述する計量は以下のような単純な表現に書き換えられる。



ds^2= - c^2 dt^2 + dl^2 + (k^2 + l^2)(d \theta^2 + \sin^2 \theta  d\phi^2).\,

この式において  l は"想像図"に示されるようなワームホール球に向かって落下質点から引いた接線の長さを意味する。 l=0 のとき落下質点は半径  k のワームホールの球面上に存在し、そこを超えると落下質点は反対側の宇宙に抜けることになる。ワームホールでは空間的に半径  k より小さい領域へは立ち入ることができず、ここがブラックホールと同様に一種の地平面を形成することになる。

さらに、この計量の空間的な意味を掴むために時計を止めて  dt=0 とし、ワームホールへの落下質点の突入方向を  \theta=\pi/2 で固定してさらなる簡略化を行う。表記中に変数  r を復活させ、さらに  dz^2=dl^2-dr^2 で定義される  z 座標を導入すると、ワームホール計量はさらに単純な以下の表現にまとまる。



ds^2= dz^2 + dr^2 + r^2 d\phi^2.\,

これは円筒座標系の計量である。ここで  z 座標はワームホールで結ばれた2つの宇宙の間の距離を定義する超空間座標であり、落下質点の存在する宇宙の外を記述している。この計量を用いて図示された宇宙形状が"概念図"に示されるような有名な虫食い穴状の時空である。この図において宇宙に相当するのはトンネル状の平面上であり、筒の中は宇宙の外の超空間であって落下粒子が立ち入ることはない。

この時空図において  z 軸はトンネル形状の中心軸として存在しており、この中心軸から時空面までの超空間的な距離が  r 座標として記述される。上下の宇宙の接続点であるトンネルの中央にあたる円が  r=k の球面(地平面)に相当する。そして  l はその円からの時空面上での距離を記述することになる。

脚注

ナショナルジオグラフィック公式サイト・ブラックホール

参考文献

一般向け
Paul Halpern「タイムマシン ワームホールで時間旅行」(江里口良治訳、丸善、1995年)
Kip S Thorne著 林一・塚原周信訳「ブラックホールと時空の歪み」(白楊社、1997年)
真貝寿明「ワームホールは、通過可能か? 最近のワームホール研究から」パリティ(丸善、2003年5月号)
教科書
M Visser, Lorentzian Wormholes, AIP Press 1995
研究論文
M S Morris and K S Thorne, Am. J. Phys. 56, 395(1988)
M S Morris, K S Thorne and U Yurtsever, Phys. Rev. Lett. 61, 144(1988)
H Shinkai and S A Hayward, Phys. Rev. D 66, 044005(2002)

関連項目

アルベルト・アインシュタイン
相対性理論 - 一般相対性理論 - アインシュタイン方程式
ブラックホール - シュヴァルツシルトの解 - シュヴァルツシルト・ブラックホール
ホワイトホール - タイムトラベル
カー解
ライスナー・ノルドシュトロム解
宇宙機の推進方法
スタートレック:ディープ・スペース・ナイン - 劇中に、銀河系のベイジョー星域(アルファ宇宙域)とガンマ宇宙域とを結ぶ、安定したワームホールが登場する。このワームホールには、ベイジョー人から「預言者」と呼ばれている高次元生命体が住んでいる。


Wormhole

the free encyclopedia

A wormhole or "Einstein-Rosen Bridge" is a hypothetical topological feature that would fundamentally be a shortcut connecting two separate points in spacetime. A wormhole may connect extremely long distances such as a billion light years or more, short distances such as a few feet, different universes, and different points in time. A wormhole is much like a tunnel with two ends, each at separate points in spacetime.

For a simplified notion of a wormhole, space can be visualized as a two-dimensional (2D) surface. In this case, a wormhole would appear as a hole in that surface, lead into a 3D tube (the inside surface of a cylinder), then re-emerge at another location on the 2D surface with a hole similar to the entrance. An actual wormhole would be analogous to this, but with the spatial dimensions raised by one. For example, instead of circular holes on a 2D plane, the entry and exit points could be visualized as spheres in 3D space.

Overview

The equations of the theory of general relativity have valid solutions that contain wormholes. The first type of wormhole solution discovered was the Schwarzschild wormhole, which would be present in the Schwarzschild metric describing an eternal black hole, but it was found that it would collapse too quickly for anything to cross from one end to the other. Wormholes that could be crossed in both directions, known as traversable wormholes, would only be possible if exotic matter with negative energy density could be used to stabilize them. Wormholes are also a very powerful mathematical metaphor for teaching general relativity.

The Casimir effect shows that quantum field theory allows the energy density in certain regions of space to be negative relative to the ordinary vacuum energy, and it has been shown theoretically that quantum field theory allows states where energy can be arbitrarily negative at a given point.[1] Many physicists, such as Stephen Hawking,[2] Kip Thorne[3] and others,[4][5][6] therefore argue that such effects might make it possible to stabilize a traversable wormhole. Physicists have not found any natural process that would be predicted to form a wormhole naturally in the context of general relativity, although the quantum foam hypothesis is sometimes used to suggest that tiny wormholes might appear and disappear spontaneously at the Planck scale,[7][8] and stable versions of such wormholes have been suggested as dark matter candidates.[9][10] It has also been proposed that, if a tiny wormhole held open by a negative mass cosmic string had appeared around the time of the Big Bang, it could have been inflated to macroscopic size by cosmic inflation.[11]

The American theoretical physicist John Archibald Wheeler coined the term wormhole in 1957; the German mathematician Hermann Weyl, however, had proposed the wormhole theory in 1921, in connection with mass analysis of electromagnetic field energy.[12]

This analysis forces one to consider situations... where there is a net flux of lines of force, through what topologists would call "a handle" of the multiply-connected space, and what physicists might perhaps be excused for more vividly terming a "wormhole".

— John Wheeler in Annals of Physics
"Embedding diagram" of a Schwarzschild wormhole (see below)

Definitions

Topologica

An intra-universe wormhole is a compact region of spacetime whose boundary is topologically trivial, but whose interior is not simply connected. Formalizing this idea leads to definitions such as the following, taken from Matt Visser's Lorentzian Wormholes.

If a Minkowski spacetime contains a compact region Ω, and if the topology of Ω is of the form Ω ~ R × Σ, where Σ is a three-manifold of the nontrivial topology, whose boundary has topology of the form ∂Σ ~ S2, and if, furthermore, the hypersurfaces Σ are all spacelike, then the region Ω contains a quasipermanent intrauniverse wormhole.

Geometric

Wormholes have been defined geometrically, as opposed to topologically,[clarification needed] as regions of spacetime that constrain the incremental deformation of closed surfaces. For example, in Enrico Rodrigo's The Physics of Stargates, a wormhole is defined informally as:

a region of spacetime containing a "world tube" (the time evolution of a closed surface) that cannot be continuously deformed (shrunk) to a world line (the time evolution of a point).

Schwarzschild wormholes

An artist's impression of a wormhole from an observer's perspective, crossing the event horizon of a Schwarzschild wormhole that bridges two different universes. The observer originates from the right, and another universe becomes visible in the center of the wormhole's shadow once the horizon is crossed, the observer seeing light that has fallen into the black hole interior region from the other universe; however, this other universe is unreachable in the case of a Schwarzschild wormhole, as the bridge always collapses before the observer has time to cross it, and everything that has fallen through the event horizon of either universe is inevitably crushed in the singularity.

Lorentzian wormholes known as Schwarzschild wormholes or Einstein–Rosen bridges are connections between areas of space that can be modeled as vacuum solutions to the Einstein field equations, and that are now understood to be intrinsic parts of the maximally extended version of the Schwarzschild metric describing an eternal black hole with no charge and no rotation. Here, "maximally extended" refers to the idea that the space-time should not have any "edges": it should be possible to continue this path arbitrarily far into the particle's future or past for any possible trajectory of a free-falling particle (following a Geodesic in the spacetime), unless the trajectory hits a gravitational singularity like the one at the center of the black hole's interior.

In order to satisfy this requirement, it turns out that in addition to the black hole interior region that particles enter when they fall through the event horizon from the outside, there must be a separate white hole interior region that allows us to extrapolate the trajectories of particles that an outside observer sees rising up away from the event horizon. And just as there are two separate interior regions of the maximally extended spacetime, there are also two separate exterior regions, sometimes called two different "universes", with the second universe allowing us to extrapolate some possible particle trajectories in the two interior regions. This means that the interior black hole region can contain a mix of particles that fell in from either universe (and thus an observer who fell in from one universe might be able to see light that fell in from the other one), and likewise particles from the interior white hole region can escape into either universe. All four regions can be seen in a spacetime diagram that uses Kruskal–Szekeres coordinates.

In this spacetime, it is possible to come up with coordinate systems such that if you pick a hypersurface of constant time (a set of points that all have the same time coordinate, such that every point on the surface has a space-like separation, giving what is called a 'space-like surface') and draw an "embedding diagram" depicting the curvature of space at that time, the embedding diagram will look like a tube connecting the two exterior regions, known as an "Einstein–Rosen bridge". Note that the Schwarzschild metric describes an idealized black hole that exists eternally from the perspective of external observers; a more realistic black hole that forms at some particular time from a collapsing star would require a different metric. When the infalling stellar matter is added to a diagram of a black hole's history, it removes the part of the diagram corresponding to the white hole interior region, along with the part of the diagram corresponding to the other universe.[13]

The Einstein–Rosen bridge was discovered by Ludwig Flamm[14] in 1916, a few months after Schwarzschild published his solution, and was rediscovered (although it is hard to imagine that Einstein had not seen Flamm's paper when it came out) by Albert Einstein and his colleague Nathan Rosen, who published their result in 1935.[15] However, in 1962, John A. Wheeler and Robert W. Fuller published a paper showing that this type of wormhole is unstable if it connects two parts of the same universe, and that it will pinch off too quickly for light (or any particle moving slower than light) that falls in from one exterior region to make it to the other exterior region.

According to general relativity, the gravitational collapse of a sufficiently compact mass forms a singular Schwarzschild black hole. In the Einstein–Cartan–Sciama–Kibble theory of gravity, however, it forms a regular Einstein–Rosen bridge. This theory extends general relativity by removing a constraint of the symmetry of the affine connection and regarding its antisymmetric part, the torsion tensor, as a dynamical variable. Torsion naturally accounts for the quantum-mechanical, intrinsic angular momentum (spin) of matter. The minimal coupling between torsion and Dirac spinors generates a repulsive spin–spin interaction that is significant in fermionic matter at extremely high densities. Such an interaction prevents the formation of a gravitational singularity.[clarification needed] Instead, the collapsing matter reaches an enormous but finite density and rebounds, forming the other side of the bridge.[16]

Although Schwarzschild wormholes are not traversable in both directions, their existence inspired Kip Thorne to imagine traversable wormholes created by holding the "throat" of a Schwarzschild wormhole open with exotic matter (material that has negative mass/energy).

Traversable wormholes

Image of a simulated traversable wormhole that connects the square in front of the physical institutes of University of Tübingen with the sand dunes near Boulogne sur Mer in the north of France. The image is calculated with 4D raytracing in a Morris–Thorne wormhole metric, but the gravitational effects on the wavelength of light have not been simulated.[17]

Lorentzian traversable wormholes would allow travel in both directions from one part of the universe to another part of that same universe very quickly or would allow travel from one universe to another. The possibility of traversable wormholes in general relativity was first demonstrated in a 1973 paper by Homer Ellis[18] and independently in a 1973 paper by K. A. Bronnikov.[19] Ellis thoroughly analyzed the topology and the geodesics of the Ellis drainhole, showing it to be geodesically complete, horizonless, singularity-free, and fully traversable in both directions. The drainhole is a solution manifold of Einstein's field equations for a vacuum space-time, modified by inclusion of a scalar field minimally coupled to the Ricci tensor with antiorthodox polarity (negative instead of positive). (Ellis specifically rejected referring to the scalar field as 'exotic' because of the antiorthodox coupling, finding arguments for doing so unpersuasive.) The solution depends on two parameters: , which fixes the strength of its gravitational field, and , which determines the curvature of its spatial cross sections. When is set equal to 0, the drainhole's gravitational field vanishes. What is left is the Ellis wormhole, a nongravitating, purely geometric, traversable wormhole. Kip Thorne and his graduate student Mike Morris, unaware of the 1973 papers by Ellis and Bronnikov, manufactured, and in 1988 published, a duplicate of the Ellis wormhole for use as a tool for teaching general relativity. For this reason, the type of traversable wormhole they proposed, held open by a spherical shell of exotic matter, was from 1988 to 2015 exclusively referred to in the literature as a Morris–Thorne wormhole. Later, other types of traversable wormholes were discovered as allowable solutions to the equations of general relativity, including a variety analyzed in a 1989 paper by Matt Visser, in which a path through the wormhole can be made where the traversing path does not pass through a region of exotic matter. However, in the pure Gauss–Bonnet gravity (a modification to general relativity involving extra spatial dimensions which is sometimes studied in the context of brane cosmology) exotic matter is not needed in order for wormholes to exist—they can exist even with no matter.[20] A type held open by negative mass cosmic strings was put forth by Visser in collaboration with Cramer et al.,[11] in which it was proposed that such wormholes could have been naturally created in the early universe.

Wormholes connect two points in spacetime, which means that they would in principle allow travel in time, as well as in space. In 1988, Morris, Thorne and Yurtsever worked out explicitly how to convert a wormhole traversing space into one traversing time.[3] However, according to general relativity, it would not be possible to use a wormhole to travel back to a time earlier than when the wormhole was first converted into a time machine by accelerating one of its two mouths.[21]

Raychaudhuri's theorem and exotic matter

To see why exotic matter is required, consider an incoming light front traveling along geodesics, which then crosses the wormhole and re-expands on the other side. The expansion goes from negative to positive. As the wormhole neck is of finite size, we would not expect caustics to develop, at least within the vicinity of the neck. According to the optical Raychaudhuri's theorem, this requires a violation of the averaged null energy condition. Quantum effects such as the Casimir effect cannot violate the averaged null energy condition in any neighborhood of space with zero curvature,[22] but calculations in semiclassical gravity suggest that quantum effects may be able to violate this condition in curved spacetime.[23] Although it was hoped recently that quantum effects could not violate an achronal version of the averaged null energy condition,[24] violations have nevertheless been found,[25] so it remains an open possibility that quantum effects might be used to support a wormhole.

Modified general relativity

In some theories where general relativity is modified, it is possible to have a wormhole that does not collapse without having to resort to exotic matter. For example, this is possible with R^2 gravity, a form of f(R) gravity.[26]

Faster-than-light travel

Further information: Faster-than-light

The impossibility of faster-than-light relative speed only applies locally. Wormholes might allow effective superluminal (faster-than-light) travel by ensuring that the speed of light is not exceeded locally at any time. While traveling through a wormhole, subluminal (slower-than-light) speeds are used. If two points are connected by a wormhole whose length is shorter than the distance between them outside the wormhole, the time taken to traverse it could be less than the time it would take a light beam to make the journey if it took a path through the space outside the wormhole. However, a light beam traveling through the wormhole would of course beat the traveler.

Time trave

Main article: Time travel

The theory of general relativity predicts that if traversable wormholes exist, they can also alter the speed of time. They could allow time travel.[3] This would be accomplished by accelerating one end of the wormhole to a high velocity relative to the other, and then sometime later bringing it back; relativistic time dilation would result in the accelerated wormhole mouth aging less than the stationary one as seen by an external observer, similar to what is seen in the twin paradox. However, time connects differently through the wormhole than outside it, so that synchronized clocks at each mouth will remain synchronized to someone traveling through the wormhole itself, no matter how the mouths move around.[27] This means that anything which entered the accelerated wormhole mouth would exit the stationary one at a point in time prior to its entry.

For example, consider two clocks at both mouths both showing the date as 2000. After being taken on a trip at relativistic velocities, the accelerated mouth is brought back to the same region as the stationary mouth with the accelerated mouth's clock reading 2004 while the stationary mouth's clock read 2012. A traveler who entered the accelerated mouth at this moment would exit the stationary mouth when its clock also read 2004, in the same region but now eight years in the past. Such a configuration of wormholes would allow for a particle's world line to form a closed loop in spacetime, known as a closed timelike curve. An object traveling through a wormhole could carry energy or charge from one time to another, but this would not violate conservation of energy or charge in each time, because the energy/charge of the wormhole mouth itself would change to compensate for the object that fell into it or emerged from it.[28][29]

It is thought that it may not be possible to convert a wormhole into a time machine in this manner; the predictions are made in the context of general relativity, but general relativity does not include quantum effects. Analyses using the semiclassical approach to incorporating quantum effects into general relativity have sometimes indicated that a feedback loop of virtual particles would circulate through the wormhole and pile up on themselves, driving the energy density in the region very high and possibly destroying it before any information could be passed through it, in keeping with the chronology protection conjecture. The debate on this matter is described by Kip S. Thorne in the book Black Holes and Time Warps, and a more technical discussion can be found in The quantum physics of chronology protection by Matt Visser.[30] There is also the Roman ring, which is a configuration of more than one wormhole. This ring seems to allow a closed time loop with stable wormholes when analyzed using semiclassical gravity, although without a full theory of quantum gravity it is uncertain whether the semiclassical approach is reliable in this case.

Interuniversal travel

A possible resolution to the paradoxes resulting from wormhole-enabled time travel rests on the many-worlds interpretation of quantum mechanics. In 1991 David Deutsch showed that quantum theory is fully consistent (in the sense that the so-called density matrix can be made free of discontinuities) in spacetimes with closed timelike curves.[31] However, later it was shown that such model of closed timelike curve can have internal inconsistencies as it will lead to strange phenomena like distinguishing non orthogonal quantum states and distinguishing proper and improper mixture.[32][33] Accordingly, the destructive positive feedback loop of virtual particles circulating through a wormhole time machine, a result indicated by semi-classical calculations, is averted. A particle returning from the future does not return to its universe of origination but to a parallel universe. This suggests that a wormhole time machine with an exceedingly short time jump is a theoretical bridge between contemporaneous parallel universes.[34] Because a wormhole time-machine introduces a type of nonlinearity into quantum theory, this sort of communication between parallel universes is consistent with Joseph Polchinski's discovery of an "Everett phone" in Steven Weinberg's formulation of nonlinear quantum mechanics.[35] Such a possibility is depicted in the science-fiction 2014 movie Interstellar.

Metrics

Theories of wormhole metrics describe the spacetime geometry of a wormhole and serve as theoretical models for time travel. An example of a (traversable) wormhole metric is the following:[36]

first presented by Ellis (see Ellis wormhole) as a special case of the Ellis drainhole.

One type of non-traversable wormhole metric is the Schwarzschild solution (see the first diagram):

The original Einstein-Rosen bridge was described in an article published in July 1935.[37][38]

For the Schwartzschild spherically symmetric static solution

(ds = proper time, c = 1)

If one replaces r with u according to

The four-dimensional space is described mathematically by two congruent parts or "sheets", corresponding to u > 0 and u < 0, which are joined by a hyperplane r = 2m or u = 0 in which g vanishes. We call such a connection between the two sheets a "bridge".

— A.Einstein,N.Rosen - The Particle Problem in the General Theory of Relativity, http://adsabs.harvard.edu/abs/1935PhRv...48...73E

For the combined field, gravity and electricity, Einstein and Rosen derived the following Schwarzschild static spherically symmetric solution

( = electrical charge)

The field equations without denominators in the case when m = 0 can be written

In order to eliminate singularities, if one replaces r by u according to the equation:

and with m = 0 one obtains[39][40]

The solution is free from singularities for all finite points in the space of the two sheets

— A.Einstein,N.Rosen - The Particle Problem in the General Theory of Relativity, http://adsabs.harvard.edu/abs/1935PhRv...48...73E

In fiction

Main article: Wormholes in fiction

Wormholes are a common element in science fiction because they allow interstellar, intergalactic, and sometimes even interuniversal travel within human lifetime scales. They have also served as a method for time travel.

See also

Notes

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References

External links



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