웜홀이란 무엇인가요?

웜홀 아인슈타인-로젠 다리라고도 알려진 웜홀은 서로 다른 두 개의 시공간을 연결하는 우주에 존재할 수 있는 좁은 터널입니다. 웜홀을 설명하는 방법에는 여러 가지가 있는데, 하나는 공처럼 공간에 있는 터널입니다. 구형 표면을 따라 걸으면 멀어지지만, 공의 지름을 따라 걸으면 더 가까워집니다. 웜홀은 직경입니다. 다른 하나는 블랙홀과 화이트홀의 차이입니다. 연결 3은 당신이 언급한 시간 터널입니다. 아인슈타인이 말했듯이 시간 여행은 할 수 있지만 볼 수만 있습니다. 영화를 보지만 일어난 일을 바꿀 수는 없습니다. 왜냐하면 시간은 선형적으로 흐르고 사건은 하나의 사건이기 때문입니다. 구슬은 이미 연결되어 있고 구슬을 변경할 수 없으며 순서를 다시 정렬할 수도 없습니다. 평범한 "완벽한" 블랙홀에 대해 이야기해왔습니다. 자세히 말하면, 우리가 말하는 블랙홀 중 회전하거나 전하를 띠는 블랙홀은 없습니다. 블랙홀이 회전하고 있거나 전하를 운반하고 있다고 생각하면 상황은 더욱 복잡해집니다. 특히, 특이점에 부딪히지 않고 이러한 블랙홀로 뛰어드는 것이 가능하다. 그 결과 회전하거나 전하를 띤 블랙홀이 내부에 대응하는 화이트홀과 연결되어 블랙홀 안으로 뛰어들었다가 화이트홀에서 나올 수 있게 된다. 이렇게 블랙홀과 화이트홀이 합쳐진 것을 웜홀이라고 합니다. 화이트홀은 블랙홀에서 매우 멀리 떨어져 있을 수도 있습니다. 실제로는 "다른 우주"에 있을 수도 있습니다. 즉, 웜홀 자체를 제외하면 해당 영역과 완전히 단절된 공간 및 시간 영역일 수도 있습니다. 우리는 안에 있습니다. 편리하게 위치한 웜홀은 우리가 먼 거리, 심지어 다른 우주까지 여행할 수 있는 쉽고 빠른 방법을 제공할 것입니다. 어쩌면 웜홀의 출구가 과거에 멈춰서 그곳을 통과하여 시간을 거꾸로 여행할 수도 있습니다. 전반적으로 멋있게 들립니다. 그러나 이론이 옳다고 결정하고 그것을 찾기 시작하기 전에 두 가지를 알아야 합니다. 첫째, 웜홀은 거의 확실히 존재하지 않습니다. 위에서 화이트홀에 대해 말했듯이, 그것이 방정식 시스템에 대한 유효한 수학적 해법이라고 해서 그것이 자연에 존재한다는 의미는 아닙니다. 특히, 일반 물질(우리가 존재한다고 생각하는 모든 블랙홀 포함)이 붕괴하여 블랙홀이 형성될 때는 웜홀이 형성되지 않습니다. 이 중 하나에 빠지면 어디에서나 튀어 나오지 않을 것입니다. 당신은 갈 수 있는 유일한 곳인 특이점에 도달했습니다. 또한 웜홀이 형성되더라도 불안정한 것으로 간주됩니다. (당신이 지나가려고 하는 것을 포함하여) 작은 동요라도 그것이 붕괴될 수 있습니다. 마지막으로, 웜홀이 존재하고 안정적이라 하더라도 이를 통과해 이동하는 것은 극도로 불쾌합니다. 웜홀을 통해 이동하는 방사선(가까운 별, 우주 마이크로파 배경 등)은 매우 높은 주파수로 청색편이됩니다. 웜홀을 통해 여행하려고 하면 엑스레이와 감마선에 의해 화상을 입게 됩니다. 웜홀의 출현은 블랙홀과 거의 동시에 일어난다고 할 수 있습니다. 슈바르츠실트가 슈바르츠실트 블랙홀을 발견한 이후, 이론 물리학자들은 거의 반세기 동안 아인슈타인의 상수 방정식에 대한 슈바르츠실트 해를 탐구해 왔습니다. 위에서 언급한 Kerr 솔루션, Ressler-Noström 솔루션 및 이후 Newman 솔루션을 포함하여 모두 Schwarzschild 솔루션을 기반으로 한 연구 결과입니다. 여기서 소개할 웜홀 역시 슈바르츠실트의 후손이다. 웜홀은 물리학자들이 화이트홀을 생각할 때 슈바르츠실트 해에서 처음 나타났습니다. 아인슈타인의 사고 실험을 통해 그들은 공간과 시간이 평면이 아니라 곡선일 수 있다는 사실을 발견했습니다. 이 경우 별이 블랙홀을 형성하면 사건의 지평선인 슈바르츠실트 반경의 시공간은 원래 시공간과 완전히 수직임을 알 수 있습니다. 평평하지 않은 우주에서 이 구조는 블랙홀의 사건 지평선의 일부가 우주의 다른 부분과 결합하여 그곳에 구멍을 생성한다는 것을 의미합니다. 이 구멍은 블랙홀일 수도 있고 화이트홀일 수도 있습니다. 이 곡선형 지평선을 슈바르츠실트 목(Schwarzschild Throat)이라고 부르는데, 이는 특정 유형의 웜홀입니다. 슈바르츠실트 용액에서 웜홀이 발견된 이후로 물리학자들은 그 특성에 대해 호기심을 가져왔습니다. 먼저 웜홀의 고전적인 기능을 살펴보겠습니다. 블랙홀과 화이트홀을 연결하여 아인슈타인-로젠 브리지가 되고, 블랙홀의 특이점에서 물질을 소립자로 완전히 분해한 다음 이 웜홀을 통과합니다(예: 아인슈타인). -로젠브리지)가 이 화이트홀이 있는 곳으로 이동하여 방사되어 나갔다.

물론 위에서 언급한 것은 웜홀이 블랙홀과 화이트홀 사이의 물질을 운반하는 통로 역할을 한다는 것일 뿐이지만, 웜홀의 역할은 그 이상입니다. 물론 블랙홀은 웜홀을 통해서도 연결될 수 있다. 물론 이 연결이 아무리 강력해도 여전히 연결된 '우주 감옥'일 뿐이다. 웜홀은 구멍을 연결하는 도구 역할을 할 뿐만 아니라, 우주의 정상적인 시공간에도 나타나 우주에 갑자기 나타나는 초공간 파이프가 된다. 웜홀에는 지평선이 없으며 외부 세계와의 인터페이스만 있습니다. 웜홀은 이 분해면을 통해 초공간과 연결되지만, 여기서 시공간 곡률은 무한하지 않다. 평면의 곡선이 다른 곡선에 접하는 것처럼 웜홀 문제에서는 3차원 공간에 접하는 4차원 파이프와 같아서 시공간 곡률이 무한하지 않습니다. 그래서 우리는 이제 거대한 중력에 의해 파괴되지 않고 안전하게 웜홀을 통과할 수 있습니다. 그렇다면 웜홀의 특성은 무엇입니까? 일부 양자 효과와 중력 이외의 에너지를 고려하지 않고 상대성 이론을 사용하여 우리는 웜홀에 대한 매우 간단하고 기본적인 설명을 얻었습니다. 이러한 설명은 매우 중요하지만, 우리가 연구하는 중요한 것은 우주의 구멍이 아니라 블랙홀이기 때문에 여기서는 웜홀의 특성에 대해서만 간략하게 소개하고 이들 이론에 대한 설명은 다루지 않겠습니다. 웜홀의 속성은 무엇입니까? 가장 중요한 것은 상대성 이론에 설명되어 있으며 우주에서 숨길 수 없는 기차로 사용됩니다. 그러나 양자 이론이 우리에게 말하는 웜홀의 두 번째 중요한 속성은 웜홀이 우주 고속 열차가 될 수 없다는 것을 분명히 알려줍니다. 웜홀의 존재는 이상한 성질과 물질에 달려 있으며, 이 이상한 성질은 부정적인 에너지입니다. 오직 음의 에너지만이 웜홀의 존재를 유지할 수 있고 웜홀과 외부 세계 사이의 분해 평면을 열어 둘 수 있습니다. 물론 Dirac은 Finkelstein의 참조 시스템을 기반으로 참조 시스템의 선택이 물리적 문제를 보다 쉽게 ​​또는 어렵게 분석하는 데 도움이 될 수 있다는 사실을 발견했습니다. 마찬가지로, 음의 에너지는 Dirac의 다른 기준 시스템에서 구현하기가 매우 쉽습니다. 왜냐하면 에너지의 표현은 관찰된 물체의 속도와 관련되어 있기 때문입니다. 이 결론은 멤브레인 게이지 이론에서도 매우 중요한 역할을 합니다. 기준틀에 따라 부정적인 에너지는 달성하기가 매우 쉽습니다. 물체가 거의 빛의 속도로 웜홀에 접근하면 웜홀 주변의 에너지는 자연스럽게 음수가 됩니다. 따라서 빛의 속도에 가까운 속도로 웜홀에 들어가는 것이 가능하지만, 속도가 빛의 속도에서 너무 멀어지면 어차피 물체가 웜홀에 들어갈 수 없습니다. 이것은 웜홀의 특별한 특성 중 하나입니다. 하지만 웜홀은 그다지 평화롭지 않습니다. 앞서 언급한 것은 조용한 상대성이론에서의 웜홀이다. 폭력양자론에서는 웜홀의 성질이 매우 중요한 변화를 겪었다. 먼저 슈바르츠실트 목구멍과 특이점 주변에 형성된 하위우주인 블랙홀에 있는 웜홀을 살펴보자. 블랙홀의 거대한 중력의 영향으로 블랙홀 주변의 양자 진공 변동은 블랙홀의 중력 에너지에 의해 "공급"되어 극도로 강력한 방사선이 됩니다. 이 에너지는 모든 형태의 웜홀을 무자비하게 파괴합니다. 블랙홀로 둘러싸여 있지 않은 웜홀에서는 블랙홀의 거대한 중력에 의한 "먹이"가 없기 때문에 웜홀 자체가 너무 오랫동안 열릴 수 없습니다. 웜홀은 무작위로 열릴 확률이 높지만 갑자기 사라질 확률이 더 높습니다. 웜홀은 플랑크 시간 몇 번만 열리는 매우 짧은 시간 동안 열립니다. 이렇게 짧은 '수명'에는 빛조차 웜홀 여행의 절반을 완주하지 못하고, 웜홀이 절반쯤 사라져 시공간 전체에서 사라져 진정한 4차원 시공간 여행자가 된다. 게다가 어떤 물체도 웜홀을 통과하지 않으면 웜홀은 상대적으로 "오래 지속됩니다." 일단 물체가 웜홀에 들어가면 다행스럽게도 웜홀은 열릴 것입니다. 긍정적인 에너지가 있으면 웜홀은 자신의 "자연적 죽음"이 발생하기 전에 "죽을" 것입니다. 우주에서는 에너지 방사선이 우주 구석구석을 거의 항상 통과하며, 이러한 방사선은 모두 양의 에너지이므로 자연 환경에서는 웜홀이 없다는 것이 거의 확실합니다.