Nicht orientierbares Wurmloch - Non-orientable wormhole

Der Raum, in dem diese Fiedlerkrabbe (ein chirales Objekt) lebt, ist nicht orientierbar. Beachten Sie, dass die Fiedlerkrabbe mit jeder vollständigen Zirkulation zu ihrem eigenen Spiegelbild wird

In der Wurmlochtheorie ist ein nicht orientierbares Wurmloch eine Wurmlochverbindung, die die Chiralität von allem, was es passiert , umzukehren scheint . Es hängt mit den "gedrehten" Verbindungen zusammen, die normalerweise verwendet werden, um einen Möbius-Streifen oder eine Klein-Flasche zu konstruieren .

In der Topologie wird diese Art von Verbindung als Alice-Handle bezeichnet .

Theorie

"Normale" Wurmlochverbindung

Matt Visser hat eine Möglichkeit beschrieben, die Wurmlochgeometrie zu visualisieren:

  1. nimm einen "normalen" Raumbereich
  2. Kugelvolumina aus zwei Regionen "chirurgisch entfernen" ("Raumzeit-Chirurgie")
  3. Verbinden Sie die beiden sphärischen Blutungsränder, so dass eine Linie, die versucht, in ein "fehlendes" sphärisches Volumen einzudringen, auf eine Begrenzungsfläche trifft und dann von der anderen nach außen fortfährt.

Obwohl dieser Satz von Anweisungen einfach erscheint, gibt es zwei topologisch unterschiedliche Wege, wie die beiden Oberflächen aufeinander abgebildet werden können . Wenn wir eine Karte der Erdoberfläche auf eine Wurmlochmündung zeichnen, wie sieht diese Karte dann an der zweiten Mündung aus?

Bei einem "konventionellen" Wurmloch wird das Punktnetz auf der zweiten Oberfläche zu sehen sein, die umgekehrt wird, als ob eine Oberfläche das Spiegelbild der anderen wäre – Länder erscheinen von hinten nach vorne, ebenso wie jeder Text, der auf der Karte. Das ist so, wie es sein sollte, denn der zweite Mund zeigt uns gewissermaßen die Ansicht derselben Karte "von der anderen Seite".

"Umgekehrte" Wurmlochverbindung

Die alternative Verbindung der Flächen lässt die "Verbindungskarte" an beiden Mündungen gleich erscheinen.

Diese Konfiguration kehrt die "Händigkeit" oder "Chiralität" aller durchlaufenden Objekte um. Wenn ein Raumschiffpilot das Wort "IOTA" auf die Innenseite seines vorderen Fensters schreibt, dann, wenn die Schiffsnase durch das Wurmloch geht und das Schiffsfenster die Oberfläche schneidet, sollte ein Beobachter am anderen Mund, der durch das Glas hineinschaut, die Das gleiche Wort, "IOTA", steht auf dem Fenster des aufstrebenden Raumschiffs. Sobald das Raumschiff durchgefahren ist, kann der neugierige Betrachter in das Cockpit des Raumschiffs blicken und feststellen, dass das, was auf der Innenseite des Glases steht, tatsächlich "ATOI" ist – die Händigkeit der Schrift (und jedes anderen Teils des Raumschiffs, einschließlich .) der Pilot) wurde beim Durchgang durch das Wurmloch invertiert.

Folgen

Neben Linkshänder Gewinde in rechtshändigen Gewinde drehen und Linkshänder Handschuhe in rechtshändigen Handschuhe, die Chiralität eines Objekts umgekehrt auch in der Regel mit der Idee der Umkehrung der Vorzeichen der elektromagnetischen Ladung verbunden ist - wenn ein Positron Dose als zeitumgekehrtes Elektron betrachtet werden , kann es auch als konventionell alterndes Elektron betrachtet werden, jedoch mit einer umgekehrten räumlichen Dimension. Die Existenz eines durchquerbaren, nicht orientierbaren Wurmlochs scheint die Umwandlung von Materie in Antimaterie zu ermöglichen und umgekehrt.

Ein Universum, das eine dieser "nicht orientierbaren" Verbindungen enthält, erlaubt keine globale Definition, ob ein Teilchen "wirklich" Materie oder Antimaterie ist, und diese Art von Universum ohne globale Definition der Ladung wird in Forschungsarbeiten als . bezeichnet ein "Alice-Universum".

Alice-Universum

In der theoretischen Physik ist ein Alice-Universum ein hypothetisches Universum ohne globale Definition der Ladung . Was eine Klein-Flasche für eine geschlossene zweidimensionale Oberfläche ist, ist ein Alice-Universum für ein geschlossenes dreidimensionales Volumen. Der Name ist eine Anspielung auf die Hauptfigur in Lewis Carrolls Kinderbuch „ Durch den Spiegel“ .

Man kann davon ausgehen, dass ein Alice-Universum mindestens zwei topologisch unterschiedliche Routen zwischen zwei beliebigen Punkten zulässt, und wenn eine Verbindung (oder "Handle") als "konventionelle" räumliche Verbindung deklariert wird, muss mindestens eine andere als eine nicht orientierbare Wurmlochverbindung.

Sobald diese beiden Verbindungen hergestellt sind, können wir nicht mehr definieren, ob ein bestimmtes Teilchen Materie oder Antimaterie ist . Ein Teilchen kann bei Betrachtung entlang einer Route als Elektron erscheinen und als Positron bei Betrachtung entlang der anderen. In einer weiteren Anspielung auf Lewis Carroll wird Ladung mit Größe, aber ohne dauerhaft identifizierbare Polarität in der Literatur als Cheshire-Ladung bezeichnet , nach Lewis' Cheshire-Katze , deren Körper ein- und ausblendet und deren einzige dauerhafte Eigenschaft ihr Lächeln war. Wenn wir eine Referenzladung als nominell positiv definieren und sie neben unser Teilchen mit "undefinierter Ladung" bringen, können sich die beiden Teilchen anziehen, wenn sie auf einer Route zusammengebracht werden, und abstoßen, wenn sie auf einer anderen zusammengebracht werden – das Alice-Universum verliert die Fähigkeit, zwischen positiven zu unterscheiden und negative Ladungen, außer lokal. Aus diesem Grund ist eine CP-Verletzung in einem Alice-Universum unmöglich.

Wie bei einem Möbius-Streifen können wir, sobald die beiden unterschiedlichen Verbindungen hergestellt sind, nicht mehr erkennen, welche Verbindung "normal" und welche "umgekehrt" ist – das Fehlen einer globalen Definition für Ladung wird zu einem Merkmal der globalen Geometrie . Dieses Verhalten ist analog dazu, dass ein kleines Stück eines Möbius-Streifens eine lokale Unterscheidung zwischen zwei Seiten eines Blattes ermöglicht, die Unterscheidung jedoch verschwindet, wenn der Streifen global betrachtet wird.

Siehe auch

Verweise

  • Michio Kaku und Jennifer Thompson, Jenseits Einstein . S.178–190. (1995)
  • Matt Visser , Lorentzian Wormholes: Von Einstein zu Hawking . § 20.3, 20.5. (1995)
  • Kiskis, Joe (1978-06-15). „Disconnected Gauge Groups und die globale Verletzung der Ladungserhaltung“. Physical Review D . Amerikanische Physikalische Gesellschaft (APS). 17 (12): 3196–3202. doi : 10.1103/physrevd.17.3196 . ISSN  0556-2821 .
  • Schwarz, AS (1982). „Feldtheorien ohne lokale Erhaltung der elektrischen Ladung“. Kernphysik B . Elsevier BV. 208 (1): 141–158. doi : 10.1016/0550-3213(82)90190-0 . ISSN  0550-3213 .
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