รูหนอน

"แผนภาพฝัง" ของรูหนอนชวอสเชลด์ (Schwarzschild wormhole)
รูหนอน (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) รูหนอนในทางทฤษฎีคล้ายกับอุโมงค์ที่มีปลายทั้งสองข้างในแต่ละจุดแยกจากกันในปริภูมิ-เวลา
ไม่มีหลักฐานการสังเกตการณ์สำหรับรูหนอน แต่ในระดับเชิงทฤษฎีมีวิธีการแก้ปัญหาที่ถูกต้องในสมการของทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปซึ่งรวมถึงรูหนอนด้วย เพราะความแข็งแรงเชิงทฤษฎีที่แข็งแกร่งของมัน รูหนอนเป็นที่รู้จักกันว่า เป็นหนึ่งในคำเปรียบเปรยทางฟิสิกส์ที่ดีเยี่ยมสำหรับการเรียนการสอนวิชาสัมพัทธภาพทั่วไป ชนิดแรกของการแก้ปัญหารูหนอนที่ถูกค้นพบคือรูหนอนชวอสเชลด์ ซึ่งจะมีอยู่ในเมตริกชวอสเชลด์ (Schwarzschild metric) ที่อธิบายถึงหลุมดำนิรันดร์ (Eternal black hole) แต่ก็พบว่ารูหนอนประเภทนี้จะยุบตัวลงอย่างรวดเร็วเกินไป สำหรับสิ่งที่จะข้ามจากปลายด้านหนึ่งไปยังอีกปลายด้านหนึ่ง รูหนอนซึ่งสามารถจะทำให้เป็นจริงที่สามารถเดินทางผ่านข้ามไปได้ในทั้งสองทิศทางได้นั้นเรียกว่า รูหนอนทะลุได้ ซึ่งรูหนอนชนิดนี้เท่านั้นที่จะมีความเป็นไปได้ถ้าใช้สสารประหลาด (Exotic matter) ที่มีความหนาแน่นพลังงาน (Energy density) ที่มีค่าเชิงลบที่อาจนำมาใช้เพื่อรักษาเสถียรภาพของรูหนอนให้คงอยู่ได้
ปรากฏการณ์คาซิเมียร์ (Casimir effect) แสดงให้เห็นว่าทฤษฎีสนามควอนตัมช่วยให้ความหนาแน่นของพลังงานในบางส่วนของปริภูมินั้น มีความสัมพัทธ์ในทางลบต่อพลังงานสุญญากาศสามัญ (Ordinary vacuum energy) และมันได้รับการแสดงให้เห็นได้ในทางทฤษฎีซึ่งทฤษฎีสนามควอนตัม อนุญาตให้สถานะของพลังงานสามารถมีสถานะเป็นเชิงลบได้ตามใจชอบ ณ จุดที่กำหนดให้ นักฟิสิกส์จำนวนมากเช่น สตีเฟน ฮอว์คิง คิบ โทร์น (Kip Thorne) และคนอื่น ๆ ได้โต้แย้งว่าปรากฏการณ์ดังกล่าวอาจจะทำให้มันมีความเป็นไปได้ ที่จะรักษาเสถียรภาพของรูหนอนแบบทะลุได้นี้ นักฟิสิกส์ยังไม่พบกระบวนการทางธรรมชาติใด ๆ ที่จะได้รับการคาดว่าจะก่อให้เกิดรูหนอนตามธรรมชาติในบริบทของทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปได้, แม้ว่าสมมติฐานโฟมควอนตัม (Quantum foam) บางครั้งจะใช้เพื่อแสดงให้เห็นว่ารูหนอนขนาดเล็ก ๆ อาจจะปรากฏขึ้นและหายไปเองตามธรรมชาติโดยมาตรวัดในหน่วยวัดขนาดมาตราส่วนพลังค์ (Planck scale) สำหรับรูหนอนที่มีเสถียรภาพดังกล่าวนั้นได้รับการคาดหมายว่าน่าจะประกอบด้วยสสารมืด นอกจากนี้ยังได้รับการเสนอว่าถ้ารูหนอนขนาดจิ๋วนี้ ได้ถูกทำให้เปิดตัวออกโดยใช้เส้นคอสมิค (Cosmic string) ที่มีมวลที่มีค่าเป็นเชิงลบที่เคยปรากฏมีอยู่ในช่วงเวลาประมาณของการเกิดบิกแบง มันก็จะได้รับการขยายขนาดให้อยู่ในระดับมหภาค (Macroscopic) หรือขนาดที่ใหญ่ได้โดยการพองตัวของจักรวาล อีกด้วย
นักฟิสิกส์ทฤษฎีชาวอเมริกันชื่อ จอห์น อาร์ชิบัล วีลเลอร์ (John Archibald Wheeler) ได้บัญญัติศัพท์คำว่า รูหนอน ขึ้นเมื่อปี ค.ศ. 1957; อย่างไรก็ดี นักคณิตศาสตร์ชาวเยอรมัน ชื่อ แฮร์มันน์ ไวล์ (Hermann Weyl) ได้เสนอทฤษฎีรูหนอนในปี ค.ศ. 1921 ในการเชื่อมต่อกับการวิเคราะห์มวลของพลังงานสนามแม่เหล็กไฟฟ้า

**ภาพรวม**
นักวิจัยไม่มีพยานหลักฐานการสังเกตการณ์สำหรับรูหนอน แต่สมการของทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปมีการวิธีการแก้ปัญหาที่ถูกต้องสำหรับการบรรจุรูหนอนเอาไว้  ชนิดแรกของการแก้ปัญหารูหนอนที่ได้ค้นพบคือ รูหนอนแบบชวาร์สชิลด์ (Schwarzschild wormhole) ซึ่งจะมีอยู่ในเมตริกแบบชวาร์สชิลด์ (Schwarzschild metric) ที่อธิบายถึงหลุมดำนิรันดร์ (eternal black hole) แต่ก็พบว่ามันจะยุบตัวเร็วเกินไปสำหรับสิ่งที่จะข้ามจากปลายด้านหนึ่งไปยังอีกด้านหนึ่ง รูหนอนที่สามารถข้ามไปมาได้ในทั้งสองทิศทางเป็นที่รู้จักกันว่าเป็นรูหนอนแบบทะลุได้ (traversable wormhole)

**คำนิยาม**
ความคิดพื้นฐานของรูหนอนภายในเอกภพก็คือว่า มันเป็นพื้นที่ที่มีขนาดกะทัดรัดของกาลอวกาศที่มีขอบเขตกระจิ๊ดริดทางด้านวิชาทอพอโลยี แต่สิ่งที่มีอยู่ภายในไม่ได้เป็นเพียงแค่การเชื่อมต่ออย่างง่าย แนวความคิดอย่างเป็นทางการนี้จะนำไปสู่คำจำกัดความดังต่อไปนี้ เช่น การนิยามคำเรียกชื่อจากนักคณิตศาสตร์ที่ชื่อ แมตต์ วิสเซอร์ (Matt Visser) ว่าคือ "รูหนอน ลอเรนท์เซียน" (Lorentzian Wormhole)

**ดูเพิ่ม**
 หลุมดำ- เร็วกว่าแสง- ดาวฤกษ์ประหลาด- ท่อคราสนิคอฟ- ภาวะเอกฐานของวงแหวน- วงแหวนโรมัน- หลุมขาว- เอกภพ

**อ้างอิง**

**บรรณานุกรม**
 cite journal | last1=DeBenedictis | first1=Andrew | last2=Das | first2=A. | title=On a General Class of Wormhole Geometries | doi=10.1088/0264-9381/18/7/304 | year=2001 | volume=18 | issue=7 | pages=1187–1204 | journal= Classical and Quantum Gravity | arxiv=gr-qc/0009072| bibcode = 2001CQGra..18.1187D - cite journal| last=Dzhunushaliev | first=Vladimir | title=Strings in the Einstein's paradigm of matter| doi= 10.1088/0264-9381/19/19/302| year= 2002| volume= 19| issue= 19| pages= 4817–4824| journal= Classical and Quantum Gravity | arxiv=gr-qc/0205055| bibcode = 2002CQGra..19.4817D - cite journal | last1=Einstein | first1=Albert | last2=Rosen | first2=Nathan | year=1935 | title=The Particle Problem in the General Theory of Relativity |journal=Physical Review | volume=48 |issue= | page=73 | doi=10.1103/PhysRev.48.73 | bibcode=1935PhRv...48...73E- cite journal | last1=Fuller | first1=Robert W. | last2=Wheeler | first2=John A. | year=1962 | title=Causality and Multiply-Connected Space-Time | journal=Physical Review | volume=128 |issue= | page=919 | doi= 10.1103/PhysRev.128.919| bibcode = 1962PhRv..128..919F - cite journal | doi= 10.1142/S0217732304015658 | author= Garattini, Remo| title=How Spacetime Foam modifies the brick wall | year= 2004 | volume= 19 | issue= 36 | pages= 2673–2682 | journal= Modern Physics Letters A | arxiv=gr-qc/0409015 | bibcode= 2004gr.qc.....9015G- cite journal | last1=González-Díaz | first1=Pedro F. | title=Quantum time machine | doi=10.1103/PhysRevD.58.124011 | year=1998 | volume=58 | issue=12 | page=124011 | journal=Physical Review D | arxiv=gr-qc/9712033| bibcode = 1998PhRvD..58l4011G - cite journal |  last1=González-Díaz | first1=Pedro F. | title=Ringholes and closed timelike curves | doi=10.1103/PhysRevD.54.6122 | year=1996 | volume=54 | issue=10 | pages=6122–6131 | journal=Physical Review D| arxiv=gr-qc/9608059| bibcode = 1996PhRvD..54.6122G - cite journal |  last1=Khatsymosky | first1=Vladimir M. | title=Towards possibility of self-maintained vacuum traversable wormhole | doi=10.1016/S0370-2693(97)00290-6 | year=1997 | pages=215–222 | issue=3–4 | volume=399 | journal=Physics Letters B | arxiv=gr-qc/9612013| bibcode = 1997PhLB..399..215K - cite journal | last1=Krasnikov | first1=Serguei | title=Counter example to a quantum inequality | year=2006 | volume=46 | page=195 | journal=Gravity and Cosmology |arxiv=gr-qc/0409007|bibcode = 2006GrCo...12..195K - cite journal | last1=Krasnikov | first1=Serguei | title=The quantum inequalities do not forbid spacetime shortcuts | doi=10.1103/PhysRevD.67.104013 | year=2003 | volume=67 | issue=10 | page=104013 | journal=Physical Review D | arxiv=gr-qc/0207057| bibcode = 2003PhRvD..67j4013K - cite journal | last1=Li | first1=Li-Xin | title=Two Open Universes Connected by a Wormhole: Exact Solutions | doi=10.1016/S0393-0440(01)00028-6 | year=2001 | volume=40 | issue=2 | pages=154–160 | journal=Journal of Geometrical Physics | arxiv=hep-th/0102143| bibcode = 2001JGP....40..154L - cite journal |last1=Morris |first1=Michael S. |last2=Thorne |first2=Kip S. |last3=Yurtsever |first3=Ulvi |year=1988 |title= Wormholes, Time Machines, and the Weak Energy Condition |journal=Physical Review Letters | volume=61 | issue=13 | page=1446 | doi=10.1103/PhysRevLett.61.1446 | bibcode=1988PhRvL..61.1446M | pmid=10038800- cite journal |last1=Morris |first1=Michael S. |last2=Thorne |first2=Kip S. |year=1988 |title=Wormholes in spacetime and their use for interstellar travel: A tool for teaching general relativity |journal=American Journal of Physics |volume=56 |issue=5 |pages=395–412 |doi=10.1119/1.15620 |bibcode=1988AmJPh..56..395M- cite journal | last1=Nandi | first1=Kamal K. | last2=Zhang | first2=Yuan-Zhong | title=A Quantum Constraint for the Physical Viability of Classical Traversable Lorentzian Wormholes | year=2006 | volume=9 | pages=61–67 | journal=Journal of Nonlinear Phenomena in Complex Systems |arxiv=gr-qc/0409053 |bibcode = 2004gr.qc.....9053N - cite journal | last1=Ori | first1=Amos| title=A new time-machine model with compact vacuum core | doi= 10.1103/PhysRevLett.95.021101 | year= 2005 | journal= Physical Review Letters | volume= 95 | issue= 2 |arxiv=gr-qc/0503077|bibcode = 2005PhRvL..95b1101O -  year=2004- cite journal | last1=Teo | first1=Edward | title=Rotating traversable wormholes | doi=10.1103/PhysRevD.58.024014 | year=1998 | issue=2 | volume=58 | journal=Physical Review D | arxiv=gr-qc/9803098| bibcode = 1998PhRvD..58b4014T -  year=2002 An excellent and more concise review.- cite journal |last1=Visser |first1=Matt |year=1989 |title=Traversable wormholes: Some simple examples |journal=Physical Review D |volume=39 |issue=10 |pages=3182–3184 |doi=10.1103/PhysRevD.39.3182 |bibcode=1989PhRvD..39.3182V|arxiv = 0809.0907 

**แหล่งข้อมูลอื่น**
รูหนอน-  What exactly is a 'wormhole'? answered by Richard F. Holman, William A. Hiscock and Matt Visser.-  Why wormholes? by Matt Visser.-  Wormholes in General Relativity by Soshichi Uchii.-  White holes and Wormholes date=2011-09-27  provides a very good description of Schwarzschild wormholes with graphics and animations, by Andrew J. S. Hamilton.-  Questions and Answers about Wormholes a comprehensive wormhole FAQ by Enrico Rodrigo.-  Large Hadron ColliderTheory on how the collider could create a small wormhole, possibly allowing time travel into the past.-  animation that simulates traversing a wormhole-  renderings and animations of a Morris-Thorne wormhole date=2011-07-19 -  N.A.S.A's current theory on wormhole creation date=2013-09-24 
หมวดหมู่:หลุมดำ
หมวดหมู่:ความเชื่อมต่อ (คณิตศาสตร์)
หมวดหมู่:สสารประหลาด
หมวดหมู่:ทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไป
หมวดหมู่:วัตถุทางดาราศาสตร์ที่สมมุติขึ้น
หมวดหมู่:ท่อรวมลอเรนซ์
หมวดหมู่:การเดินทางเร็วกว่าแสง
หมวดหมู่:อัลเบิร์ต ไอน์สไตน์
หมวดหมู่:การเดินทางข้ามเวลา