Lỗ sâu

Định nghĩa

Cho một không gian compact thuộc không-thời gian (spacetime), với giới hạn tô pô tầm thường, nhưng bên trong không đơn giản liên thông. Chuẩn hóa ý tưởng này có được giả thiết sau, nằm trong Lỗ sâu Lorentz của Matt Visser.
Miêu tả về một lỗ sâu liên vũ trụ (inter-universe wormholes) có phần khó hơn. Chúng ta có thể tưởng tượng có một vũ trụ 'con' được nối với một vũ trụ 'cha' thông qua một 'điểm rốn'. Có thể coi điểm rốn là miệng của lỗ sâu nhưng không-thời gian là liên tục nên điều đó không hoàn toàn đúng.

Các dạng lỗ sâu

Lỗ sâu liên vũ trụ nối một vị trí này với một vị trí khác trong cùng vũ trụ. Một lỗ sâu có thể kết nối những vị trí cách xa nhau trong vũ trụ bằng cách bẻ cong không-thời gian, cho phép di chuyển giữa các vị trí đó nhanh hơn di chuyển trong không gian bình thường. Điều này được minh họa bởi hình bên. Lỗ sâu liên vũ trụ Một lớp chung của các giải pháp thu được mô tả một hệ thống lỗ sâu đối xứng hình cầu.  Sự hiện diện của các hàm tùy ý cho phép người ta mô tả vô hạn nhiều hệ thống lỗ sâu loại này.  Nguồn năng lượng ứng suất hỗ trợ cấu trúc bao gồm một sao lùn nâu dị hướng  sao  kết hợp trơn tru với chân không và có thể có hằng số vũ trụ tùy ý.  Nó đã được chứng minh làm thế nào tập hợp các giải pháp này cho phép mật độ năng lượng khác không và do đó cho phép khối lượng sao tích cực cũng như cách vi phạm các điều kiện năng lượng có thể được giảm thiểu.  Không giống như các ví dụ được xem xét cho đến nay, sự nhấn mạnh ở đây được đặt vào việc xây dựng bằng cách thao túng trường vật chất trái ngược với số liệu.  Sơ đồ này thường là vật lý hơn phương pháp hình học thuần túy.  Cuối cùng, các ví dụ rõ ràng được xây dựng bao gồm một ví dụ cho thấy có thể kết nối nhiều vũ trụ kín bằng các lỗ sâu như vậy.  Số lượng vũ trụ được kết nối có thể là hữu hạn hoặc vô hạn,Trong bài báo này tôi trình bày một không thời gian của hai vũ trụ mở được kết nối bởi một lỗ giun Lorentzian.  Không thời gian có các tính năng sau: (1) Nó có thể giải chính xác các phương trình Einstein;  (2) Điều kiện năng lượng yếu được thỏa mãn ở mọi nơi;  (3) Nó có cấu trúc liên kết R ^ 2 \ lần T_g (g \ ge 2);  (4) Nó không có chân trời sự kiện. Điều này đặt ra câu hỏi liệu có loại lỗ sâu cho phép di chuyển từ một vũ trụ này sang một vũ trụ khác hay không. Một lỗ sâu nối giữa những vũ trụ đóng gọi là lỗ sâu Schwarzschild wormhole. Một ứng dụng có thể khác của lỗ sâu là du hành xuyên thời gian, trong đó, hố giun nối một điểm trong không-thời gian với một điểm khác. Trong lý thuyết dây, lỗ sâu được mường tượng là nhân tố nối hai D-brane với hai miệng nằm trên mỗi brane mà được nối bới một ống từ (flux tube) . Ngoài ra, lỗ sâu còn được coi là một phần của spacetime foam . Có hai loại lỗ sâu chính: lỗ sâu Lorentz và lỗ sâu Euclid. Lỗ sâu Lorentz được nghiên cứu bởi ngành trọng lực học bán cổ điển (semiclassical gravity) còn lỗ sâu Euclid được nghiên cứu trong vật lý phân tử. Lỗ sâu khả chuyển (traversible wormholes) là một loại lỗ sâu Lorentz đặc biệt cho phép con người đi từ phía này đến phía kia. Sergey Krasnikov đã đề ra thuật ngữ lối tắt không-thời gian (spacetime shortcut) làm định nghĩa chung cho lỗ sâu (khả chuyển) và các hệ thống đẩy cho phép di chuyển những khoảng cách cực xa trong những khoảng thời gian cực ngắn như động cơ Alcubierre và ống Krasnikov.

Lỗ sâu Schwarzschild

Lỗ sâu Schwarzschild hay Einstein-Rosen bridges là những cây cầu bắc giữa các vùng khác nhau của vũ trụ, có thể được xem như giải pháp chân không cho các phương trình Einstein khi kết nối hố đen với hố trắng.

Metrics của lỗ sâu

Lỗ sâu là một đa tạp ba chiều topo dị thường (tiếng Anh: three-manifold of nontrivial topology)