รูหนอน

จากวิกิพีเดีย สารานุกรมเสรี
"แผนภาพฝัง" ของรูหนอนชว๊อสเชลด์ (Schwarzschild wormhole)

รูหนอน (อังกฤษ: wormhole) เป็นที่รู้จักกันว่า ทางเชื่อมต่อ หรือ สะพานไอน์สไตน์-โรเซน (Einstein-Rosen bridge) เป็นคุณลักษณะที่มีสมมุติฐานของทอพอโลยีของปริภูมิ-เวลาที่จะเป็นพื้นฐานในการเป็น "ทางลัด" ตัดผ่านไปมาระหว่างปริภูมิ-เวลา สำหรับคำอธิบายภาพที่เรียบง่ายของรูหนอนนั้น, พิจารณาปริภูมิ-เวลาที่มองเห็นได้เป็นพื้นผิวสองมิติ (2D) ถ้าพื้นผิวนี้ถูกพับไปตามแนวแบบสามมิติจะช่วยในการวาดภาพ "สะพาน" ของรูหนอนให้เห็นได้แบบหนึ่ง (โปรดทราบในที่นี้ว่า, นี่เป็นเพียงการสร้างภาพที่ปรากฏในการถ่ายทอดโครงสร้างที่ไม่สามารถมองเห็นได้ (unvisualisable) เป็นหลักที่มีอยู่ใน 4 มิติหรือมากกว่า, ส่วนของรูหนอนอาจจะมีความต่อเนื่องของมิติที่มีค่าสูงกว่า (higher-dimensional analogues) สำหรับส่วนของพื้นผิวโค้ง 2 มิติ, ตัวอย่างเช่น, ปากของรูหนอนแทนที่จะเป็นปากหลุมซึ่งเป็นหลุมวงกลมในระนาบ 2 มิติ, ปากของรูหนอนจริงอาจจะเป็นทรงกลมในพื้นที่ 3 มิติ) รูหนอนคือ, ในทางทฤษฎีคล้ายกับอุโมงค์ที่มีปลายทั้งสองข้างในแต่ละจุดแยกจากกันในปริภูมิ-เวลา

ไม่มีหลักฐานการสังเกตการณ์สำหรับรูหนอน, แต่ในระดับเชิงทฤษฎีมีวิธีการแก้ปัญหาที่ถูกต้องในสมการของทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปซึ่งรวมถึงรูหนอนด้วย เพราะความแข็งแรงเชิงทฤษฎีที่แข็งแกร่งของมัน, รูหนอนเป็นที่รู้จักกันว่าเป็นหนึ่งในคำเปรียบเปรยทางฟิสิกส์ที่ดีเยี่ยมสำหรับการเรียนการสอนวิชาสัมพัทธภาพทั่วไป ชนิดแรกของการแก้ปัญหารูหนอนที่ถูกค้นพบคือรูหนอนชว๊อสเชลด์, ซึ่งจะมีอยู่ในเมตริกชว๊อสเชลด์ (Schwarzschild metric) ที่อธิบายถึงหลุมดำนิรันดร์ (eternal black hole) แต่ก็พบว่ารูหนอนประเภทนี้จะยุบตัวลงอย่างรวดเร็วเกินไปสำหรับสิ่งที่จะข้ามจากปลายด้านหนึ่งไปยังอีกปลายด้านหนึ่ง รูหนอนซึ่งสามารถจะทำให้เป็นจริงที่สามารถเดินทางผ่านข้ามไปได้ในทั้งสองทิศทางได้นั้นเรียกว่า รูหนอนทะลุได้, ซึ่งรูหนอนชนิดนี้เท่านั้นที่จะมีความเป็นไปได้ถ้าใช้สสารประหลาด (exotic matter) ที่มีความหนาแน่นพลังงาน (energy density) ที่มีค่าเชิงลบที่อาจนำมาใช้เพื่อรักษาเสถียรภาพของรูหนอนให้คงอยู่ได้

ปรากฏการณ์แคสสิเมียร์ (Casimir effect) แสดงให้เห็นว่าทฤษฎีสนามควอนตัมช่วยให้ความหนาแน่นของพลังงานในบางส่วนของปริภูมินั้นมีความสัมพัทธ์ในทางลบต่อพลังงานสุญญากาศสามัญ (ordinary vacuum energy) และมันได้รับการแสดงให้เห็นได้ในทางทฤษฎีซึ่งทฤษฎีสนามควอนตัมอนุญาตให้สถานะของพลังงานสามารถมีสถานะเป็นเชิงลบได้ตามใจชอบ ณ จุดที่กำหนดให้ [1] นักฟิสิกส์จำนวนมากเช่น สตีเฟ่น ฮอว์คิง, [2] คิบ โทร์น (Kip Thorne) [3] และคนอื่น ๆ [4][5][6] ได้โต้แย้งว่าปรากฏการณ์ดังกล่าวอาจจะทำให้มันมีความเป็นไปได้ที่จะรักษาเสถียรภาพของรูหนอนแบบทะลุได้นี้ นักฟิสิกส์ยังไม่พบกระบวนการทางธรรมชาติใด ๆ ที่จะได้รับการคาดว่าจะก่อให้เกิดรูหนอนตามธรรมชาติในบริบทของทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปได้, แม้ว่าสมมติฐานโฟมควอนตัม (quantum foam) บางครั้งจะใช้เพื่อแสดงให้เห็นว่ารูหนอนขนาดเล็ก ๆ อาจจะปรากฏขึ้นและหายไปเองตามธรรมชาติโดยมาตรวัดในหน่วยวัดขนาดมาตราส่วนพลังค์ (Planck scale) [7][8] และในเวอร์ชันของรูหนอนที่มีเสถียรภาพดังกล่าวที่ได้รับการแนะนำให้เป็นผู้สมัครท้าชิงกับสสารมืดก็ตาม [9][10]

หมายเหตุ[แก้]

  1. Everett, Allen; Roman, Thomas (2012). Time Travel and Warp Drives. University of Chicago Press. p. 167. ISBN 0-226-22498-8. 
  2. "Space and Time Warps". Hawking.org.uk. สืบค้นเมื่อ 2010-11-11. 
  3. อ้างอิงผิดพลาด: ป้ายระบุ <ref> ไม่ถูกต้อง ไม่มีการกำหนดข้อความสำหรับอ้างอิงชื่อ time_travel
  4. Sopova; Ford (2002). "The Energy Density in the Casimir Effect". Physical Review D 66 (4): 045026. arXiv:quant-ph/0204125. Bibcode:2002PhRvD..66d5026S. doi:10.1103/PhysRevD.66.045026. 
  5. Ford; Roman (1995). "Averaged Energy Conditions and Quantum Inequalities". Physical Review D 51 (8): 4277–4286. arXiv:gr-qc/9410043. Bibcode:1995PhRvD..51.4277F. doi:10.1103/PhysRevD.51.4277. 
  6. Olum (1998). "Superluminal travel requires negative energies". Physical Review Letters 81 (17): 3567–3570. arXiv:gr-qc/9805003. Bibcode:1998PhRvL..81.3567O. doi:10.1103/PhysRevLett.81.3567. 
  7. Thorne, Kip S. (1994). Black Holes and Time Warps. W. W. Norton. pp. 494–496. ISBN 0-393-31276-3. 
  8. Ian H., Redmount; Wai-Mo Suen (1994). "Quantum Dynamics of Lorentzian Spacetime Foam". Physical Review D 49 (10): 5199. arXiv:gr-qc/9309017. Bibcode:1994PhRvD..49.5199R. doi:10.1103/PhysRevD.49.5199. 
  9. Kirillov, A.A.; E.P. Savelova (21 February 2008). "Dark Matter from a gas of wormholes". Physics Letters B 660 (3): 93. arXiv:0707.1081. Bibcode:2008PhLB..660...93K. doi:10.1016/j.physletb.2007.12.034. 
  10. Rodrigo, Enrico (30 November 2009). "Denouement of a Wormhole-Brane Encounter". International Journal of Modern Physics D 18 (12): 1809. arXiv:0908.2651. Bibcode:2009IJMPD..18.1809R. doi:10.1142/S0218271809015333. 

อ้างอิง[แก้]

แหล่งข้อมูลอื่น[แก้]

แม่แบบ:Black holes แม่แบบ:Time travel