EIN Wurmloch, In der Astrophysik und Kosmologie ist es ein Durchgang, der zwei Punkte im Gefüge der Raumzeit verbindet. So wie der fallende Apfel 1687 Isaac Newtons Gravitationstheorie inspirierte, haben Würmer, die Äpfel durchbohren, neue Theorien inspiriert, auch im Rahmen der Gravitation..
So wie es dem Wurm gelingt, durch einen Tunnel einen anderen Punkt auf der Oberfläche des Apfels zu erreichen, stellen Raum-Zeit-Wurmlöcher theoretische Abkürzungen dar, die es ihm ermöglichen, in kürzerer Zeit zu entfernten Orten im Universum zu reisen..
Es ist eine Idee, die die Vorstellungskraft vieler Menschen erfasst hat und weiterhin anregt. In der Zwischenzeit suchen Kosmologen nach Wegen, um ihre Existenz zu beweisen. Aber im Moment sind sie immer noch Gegenstand von Spekulationen.
Um das Verständnis von Wurmlöchern, die Möglichkeit der Zeitreise durch sie und die Unterschiede zwischen Wurmlöchern und Schwarzen Löchern ein wenig näher zu bringen, müssen wir uns das Konzept der Raum-Zeit ansehen.
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Das Konzept der Raum-Zeit ist eng mit dem des Wurmlochs verbunden. Deshalb ist es notwendig, zuerst festzustellen, was es ist und was sein Hauptmerkmal ist..
In der Raumzeit tritt jedes Ereignis im Universum auf. Und das Universum wiederum ist die Gesamtheit der Raum-Zeit, die alle Formen von Materie-Energie und mehr aufnehmen kann ...
Wenn der Bräutigam die Braut trifft, ist es ein Ereignis, aber dieses Ereignis hat räumliche Koordinaten: den Treffpunkt. Und eine Zeitkoordinate: Jahr, Monat, Tag und Uhrzeit des Treffens.
Die Geburt eines Sterns oder die Explosion einer Supernova sind ebenfalls Ereignisse, die in der Raumzeit stattfinden..
In einer Region des Universums, die frei von Masse und Wechselwirkungen ist, ist die Raumzeit flach. Dies bedeutet, dass zwei Lichtstrahlen, die parallel beginnen, so weiterlaufen, solange sie in dieser Region bleiben. Übrigens, für einen Lichtstrahl ist die Zeit ewig.
Natürlich ist die Raumzeit nicht immer flach. Das Universum enthält Objekte mit einer Masse, die die Raumzeit verändert und eine Raum-Zeit-Krümmung auf einer universellen Skala verursacht..
Es war Albert Einstein selbst, der in einem Moment der Inspiration erkannte, dass er anrief "Die glücklichste Idee meines Lebens", dass ein beschleunigter Beobachter lokal nicht von einem Beobachter zu unterscheiden ist, der sich in der Nähe eines massiven Objekts befindet. Es ist das berühmte Äquivalenzprinzip.
Und ein beschleunigter Beobachter biegt die Raumzeit, dh die euklidische Geometrie ist nicht mehr gültig. In der Umgebung eines massiven Objekts wie eines Sterns, eines Planeten, einer Galaxie, eines Schwarzen Lochs oder des Universums selbst ist die Raumzeit daher gekrümmt..
Diese Krümmung wird vom Menschen als eine Kraft wahrgenommen, die Schwerkraft genannt wird, alltäglich, aber gleichzeitig mysteriös..
Die Schwerkraft ist so rätselhaft wie die Kraft, die uns vorwärts treibt, wenn der Bus, in dem wir fahren, plötzlich zum Stillstand kommt. Es ist, als ob plötzlich etwas Unsichtbares, Dunkles und Massives für einige Momente auftaucht und uns anzieht und uns plötzlich vorwärts treibt..
Die Planeten bewegen sich elliptisch um die Sonne, weil ihre Masse eine Vertiefung in der Raum-Zeit-Oberfläche erzeugt, die bewirkt, dass die Planeten ihre Wege krümmen. Ein Lichtstrahl krümmt auch seinen Weg entlang der von der Sonne erzeugten Raum-Zeit-Depression.
Wenn Raum-Zeit eine gekrümmte Oberfläche ist, hindert im Prinzip nichts einen Bereich daran, sich durch einen Tunnel mit einem anderen zu verbinden. Das Reisen durch einen solchen Tunnel würde nicht nur einen Ortswechsel bedeuten, sondern auch die Möglichkeit bieten, zu einer anderen Zeit zu gehen.
Diese Idee hat viele Science-Fiction-Bücher, Serien und Filme inspiriert, darunter die berühmte amerikanische Serie "The Time Tunnel" aus den 1960er Jahren und in jüngerer Zeit "Deep Space 9" aus dem Star Trek-Franchise und den Film Interstellar aus dem Jahr 2014..
Die Idee kam von Einstein selbst, der auf der Suche nach Lösungen für die Feldgleichungen der Allgemeinen Relativitätstheorie zusammen mit Nathan Rosen eine theoretische Lösung fand, die es ermöglichte, zwei verschiedene Regionen der Raumzeit durch einen Tunnel zu verbinden, der als Abkürzung fungierte..
Diese Lösung ist bekannt als die Einsteinbrücke - Rosen und erscheint in einer Arbeit, die 1935 veröffentlicht wurde.
Der Begriff "Wurmloch" wurde jedoch erstmals 1957 verwendet, dank der theoretischen Physiker John Wheeler und Charles Misner in einer Veröffentlichung aus diesem Jahr. Zuvor wurde von „eindimensionalen Röhren“ gesprochen, um sich auf dieselbe Idee zu beziehen.
Später im Jahr 1980 schrieb Carl Sagan den Science-Fiction-Roman "Contact", ein Buch, das später zu einem Film gemacht wurde. Der Protagonist namens Elly entdeckt das intelligente außerirdische Leben in 25.000 Lichtjahren Entfernung. Carl Sagan wollte, dass Elly dorthin reist, aber auf eine Weise, die wissenschaftlich glaubwürdig ist..
25.000 Lichtjahre entfernt zu reisen ist für einen Menschen keine leichte Aufgabe, es sei denn, es wird nach einer Abkürzung gesucht. Ein Schwarzes Loch kann keine Lösung sein, da die unterschiedliche Schwerkraft bei Annäherung an die Singularität das Raumschiff und seine Besatzung auseinander reißen würde..
Auf der Suche nach anderen Möglichkeiten konsultierte Carl Sagan einen der führenden Experten für Schwarze Löcher der damaligen Zeit: Kip Thorne, der über die Angelegenheit nachdachte und erkannte, dass die Einstein-Rosen-Brücken oder die Wurmlöcher von Wheeler die Lösung waren.
Thorne erkannte jedoch auch, dass die mathematische Lösung instabil war, dh der Tunnel öffnet sich, aber kurz nachdem er erwürgt und verschwindet.
Ist es möglich, Wurmlöcher zu verwenden, um große räumliche und zeitliche Entfernungen zurückzulegen??
Seit ihrer Erfindung haben Wurmlöcher in zahlreichen Science-Fiction-Plots dazu gedient, ihre Protagonisten an entlegene Orte zu bringen und die Paradoxien der nichtlinearen Zeit zu erleben..
Kip Thorne fand zwei mögliche Lösungen für das Problem der Wurmlochinstabilität:
Das Bemerkenswerte an dieser letzten Lösung ist, dass es im Gegensatz zu Schwarzen Löchern keine Singularität oder Quantenphänomene gibt und der Durchgang von Menschen durch diese Art von Tunnel möglich wäre..
Auf diese Weise würden Wurmlöcher nicht nur die Verbindung entfernter Regionen im Raum ermöglichen, sondern auch zeitlich getrennt. Daher sind sie Maschinen für Zeitreisen.
Stephen Hawking, die große Referenz in der Kosmologie am Ende des 20. Jahrhunderts, glaubte aufgrund der vielen Paradoxien und Widersprüche, die sich daraus ergeben, nicht, dass Wurmlöcher oder Zeitmaschinen machbar seien..
Das hat die Stimmung anderer Forscher nicht gedämpft, die die Möglichkeit vorgeschlagen haben, dass zwei Schwarze Löcher in verschiedenen Bereichen der Raumzeit intern durch ein Wurmloch verbunden sind..
Obwohl dies für die Raum-Zeit-Reise nicht praktikabel wäre, da abgesehen von den Schwierigkeiten, die das Betreten der Singularität des Schwarzen Lochs mit sich bringen würde, keine Möglichkeit besteht, durch das andere Ende auszutreten, da es sich um ein weiteres Schwarzes Loch handelt.
Wenn Sie über ein Wurmloch sprechen, denken Sie auch sofort an Schwarze Löcher.
Nach der Entwicklung und dem Tod eines Sterns mit einer bestimmten kritischen Masse bildet sich auf natürliche Weise ein Schwarzes Loch.
Es entsteht, nachdem der Stern seinen Kernbrennstoff erschöpft hat und sich aufgrund seiner eigenen Gravitationskraft irreversibel zusammenzuziehen beginnt. Es geht unerbittlich weiter, bis es einen solchen Zusammenbruch verursacht, dass nichts näher als der Radius des Ereignishorizonts entweichen kann, nicht einmal Licht..
Im Vergleich dazu ist ein Wurmloch ein seltenes Ereignis, die Folge einer hypothetischen Anomalie in der Krümmung der Raumzeit. Theoretisch ist es möglich, sie durchzugehen.
Wenn jedoch jemand versuchen würde, durch ein Schwarzes Loch zu gelangen, würde die intensive Schwerkraft und die extreme Strahlung in der Nähe der Singularität es in einen dünnen Faden subatomarer Teilchen verwandeln.
Es gibt indirekte und erst in jüngster Zeit direkte Beweise für die Existenz von Schwarzen Löchern. Zu diesen Beweisen gehört die Emission und Detektion von Gravitationswellen durch Anziehung und Rotation von zwei kolossalen Schwarzen Löchern, die vom LIGO-Gravitationswellenobservatorium detektiert werden..
Es gibt Hinweise darauf, dass im Zentrum großer Galaxien wie unserer Milchstraße ein supermassives Schwarzes Loch existiert..
Die schnelle Rotation der Sterne in der Nähe des Zentrums sowie die enorme Menge an hochfrequenter Strahlung, die von dort ausgeht, sind indirekte Beweise dafür, dass es ein riesiges Schwarzes Loch gibt, das das Vorhandensein dieser Phänomene erklärt.
Erst am 10. April 2019 wurde der Welt das erste Foto eines supermassiven Schwarzen Lochs (7 Milliarden Mal die Masse der Sonne) gezeigt, das sich in einer sehr entfernten Galaxie befindet: Messier 87 im Sternbild Jungfrau bei 55 Millionen Licht Jahre von der Erde entfernt.
Möglich wurde dieses Foto eines Schwarzen Lochs durch das weltweite Teleskopnetzwerk „Event Horizon Telescope“, an dem mehr als 200 Wissenschaftler aus aller Welt teilnahmen.
Andererseits gibt es bisher keine Hinweise auf Wurmlöcher. Wissenschaftler konnten ein Schwarzes Loch erkennen und verfolgen, bei Wurmlöchern war dies jedoch nicht möglich..
Daher sind sie hypothetische Objekte, obwohl theoretisch machbar, wie es einst auch Schwarze Löcher waren.
Obwohl sie noch nicht oder gerade deshalb entdeckt wurden, wurden verschiedene Möglichkeiten für Wurmlöcher vorgestellt. Sie sind alle theoretisch machbar, da sie Einsteins Gleichungen für die allgemeine Relativitätstheorie erfüllen. Hier sind einige:
Alle sind durchaus möglich, da sie Einsteins Gleichungen der allgemeinen Relativitätstheorie nicht widersprechen.
Schwarze Löcher waren lange Zeit theoretische Lösungen für Einsteins Gleichungen. Einstein selbst stellte die Möglichkeit in Frage, dass sie jemals von der Menschheit entdeckt werden könnten.
Schwarze Löcher blieben also lange Zeit eine theoretische Vorhersage, bis sie gefunden und lokalisiert wurden. Wissenschaftler haben die gleiche Hoffnung auf Wurmlöcher.
Es ist sehr wahrscheinlich, dass sie auch dort sind, aber es wurde noch nicht gelernt, sie zu lokalisieren. Obwohl laut einer kürzlich erschienenen Veröffentlichung Wurmlöcher Spuren und Schatten hinterlassen würden, die selbst mit Teleskopen sichtbar sind.
Es wird angenommen, dass sich die Photonen um das Wurmloch bewegen und einen leuchtenden Ring erzeugen. Die nächsten Photonen fallen hinein und hinterlassen einen Schatten, der es ihnen ermöglicht, sich von Schwarzen Löchern zu unterscheiden.
Laut Rajibul Shaikh, einem Physiker am Tata-Institut für Grundlagenforschung in Mumbai in Indien, würde eine Art rotierendes Wurmloch einen größeren und verzogenen Schatten erzeugen als ein Schwarzes Loch..
In seiner Arbeit hat Shaikh die theoretischen Schatten einer bestimmten Klasse von sich drehenden Wurmlöchern untersucht und sich dabei auf die entscheidende Rolle des Lochhalses bei der Bildung eines Photonenschattens konzentriert, der es ermöglicht, ihn zu identifizieren und von einem Schwarzen Loch zu unterscheiden..
Shaikh hat auch die Abhängigkeit des Schattens vom Spin des Wurmlochs analysiert und ihn mit dem Schatten verglichen, der von einem sich drehenden Kerr-Schwarzen Loch geworfen wird, wobei signifikante Unterschiede festgestellt wurden. Es ist eine völlig theoretische Arbeit.
Abgesehen davon bleiben Wurmlöcher im Moment als mathematische Abstraktionen erhalten, aber es ist möglich, dass einige sehr bald entdeckt werden. Was am anderen Ende ist, ist im Moment noch Gegenstand von Vermutungen.
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