Flug durch ein Wurmloch

[Agent Scullie]

Hi Leute,

Wer gerne wissen möchte, wie das aussieht, wenn man durch ein Wurmloch (so wie es der heutigen Physik bekannt ist) fliegt, kann sich hier einen Film dazu ansehen:

Flug durch ein Wurmloch

Zugrundegelegt wurde dabei ein Wurmloch-Typ, wie er erstmals in den 80er Jahren von Morris und Thorne beschrieben wurde. Von Schwarzen Löchern, mit denen Wurmlöcher zuweilen in Verbindung gebracht werden, unterscheiden sich solche Wurmlöcher dadurch, dass sie nicht wie Schwarze Löcher auf der Schwarzschild-Metrik beruhen, die eine Lösung der Vakuumfeldgleichungen ist (d.h. man nimmt eine Punktsingularität im Zentrum an, mit nichts als Vakuum drumherum), sondern Lösungen mit ausgedehnter Materieverteilung sind. Ihre Eigenschaften unterscheiden sich dann auch sehr von denen Schwarzer Löcher, insbesondere sind sie in beide Richtungen passierbar.
Das für diejenigen, die es interessiert

Zu beachten: die gelben, grünen, roten und blauen Stäbe würde man bei einem echten Wurmloch nicht sehen.

[J_T_Kirk2000]

Hi Leute,

Wer gerne wissen möchte, wie das aussieht, wenn man durch ein Wurmloch (so wie es der heutigen Physik bekannt ist) fliegt, kann sich hier einen Film dazu ansehen:

Flug durch ein Wurmloch

Zugrundegelegt wurde dabei ein Wurmloch-Typ, wie er erstmals in den 80er Jahren von Morris und Thorne beschrieben wurde. Von Schwarzen Löchern, mit denen Wurmlöcher zuweilen in Verbindung gebracht werden, unterscheiden sich solche Wurmlöcher dadurch, dass sie nicht wie Schwarze Löcher auf der Schwarzschild-Metrik beruhen, die eine Lösung der Vakuumfeldgleichungen ist (d.h. man nimmt eine Punktsingularität im Zentrum an, mit nichts als Vakuum drumherum), sondern Lösungen mit ausgedehnter Materieverteilung sind. Ihre Eigenschaften unterscheiden sich dann auch sehr von denen Schwarzer Löcher, insbesondere sind sie in beide Richtungen passierbar.
Das für diejenigen, die es interessiert

Zu beachten: die gelben, grünen, roten und blauen Stäbe würde man bei einem echten Wurmloch nicht sehen.

Sehr interessante Theorie und ebenso interessantes Thema, aber letztlich ist es nicht mehr als eine Theorie.
Es ist schon rein hypothetisch schwierig genug, Wurmlöcher zu erzeugen, wenn auch sicher nur vom heutigen technischen Stand her unmöglich.
Ich hoffe, dass ein solches Video auf der verlinkten Seite nur als Beispiel dienen sollte um zu veranschaulichen, wie es aussehen könnte, denn wenn es solche auf der Erde gäbe mit augenscheinlich natürlichem Ursprung, dann wäre das auch sicher irgendwann bekannt geworden.

Soweit ich es richtig verstanden habe ist die Basis allen Daseins im Universum, der sogenannte Quantenschaum, von Mikrowurmlöchern nur so durchflutet.
Daher könnte ich mir durchaus vorstellen, dass man diese vorübergehend dehnen und verbinden kann, was dann aber ein künstliches Wurmloch wäre.
Allerdings ist auch das mit ziemlicher Sicherheit Hypothese.
Quantenschaum ? Wikipedia
Hintergrundinformationen Quantenschaum

[Halman]

Halman möchte das Wurmloch verstehen

Aufgrund dieses Beitrages hier http://www.scifi-forum.de/off-topic/...ml#post2349457, in dem MattySt die Möglichkeit erwägt, dass eine kurze Reise durch ein Wurmloch nicht garantieren würde, dass auch außerhalb des Wurmloches nur wenig Zeit vergeht oder das Wurmloch gar in die Vergangenheit führen könnte, frage ich mich, ob die Reisezeit innerhalb eines Wurmloches tatsächlich gravierend von der Zeit am Startpunkt und der Zeit am Zielpunkt abweichen könnte.
In Contact erlebt Dr. Eleanor „Ellie“ Arroway 18 Stunden, während auf der Erde nur Millisekunden (falls ich das so noch richtig in Erinnerung habe) vergehen.
Wie kann das sein? Erfolg der Flug durch das Wurmloch von außen betrachtet instantan, während innerhalb des Wurmloches Zeit vergeht?

Da exotische Materie mit einer negativen Energiedichte benötigt wird (ähnlich wie beim Alcubierre-Warpantrieb), vermute ich mal, dass man sich innerhalb des Wurmloches mit Unterlichtgeschwindigkeit auf einer zeitartigen Weltlinie bewegt - ist das richtig?

[Agent Scullie]

In Contact erlebt Dr. Eleanor „Ellie“ Arroway 18 Stunden, während auf der Erde nur Millisekunden (falls ich das so noch richtig in Erinnerung habe) vergehen.
Wie kann das sein? Erfolg der Flug durch das Wurmloch von außen betrachtet instantan, während innerhalb des Wurmloches Zeit vergeht?

das würde wenig bringen, da Ellie ja die meiste Zeit dieser 18 Stunden gar nicht in einem Wurmloch verbringt, sondern im freien Raum, um z.B. einen Vierfachstern zu bewundern. Ich habe mal eine Grafik angefügt, die aufzeigt, wie ein Raumzeitdiagramm von Ellies Reise ungefähr aussehen könnte. Die dicke grüne Linie ist Ellies Weltlinie außerhalb der Wurmlochverbindung, die Wurmlochsprünge sind durch die gestrichelten rosanen Linien ausgedrückt. Beim ersten Sprung springt Ellie von der Erde zur Wega und einige Stunden in die Vergangenheit, beim zweiten Sprung zurück von der Wega zur Erde, wieder einige Stunden in die Vergangenheit, an einen Zeitpunkt kurz (1ms) nachdem ihr erster Sprung gestartet ist. Auf der Wega verbringt sie dann 18 Stunden (der Einfachheit halber nehme ich hier an, sie hätte die ganze Zeit auf der Wega zugebracht, was natürlich im Film nicht stimmt).

Da exotische Materie mit einer negativen Energiedichte benötigt wird (ähnlich wie beim Alcubierre-Warpantrieb), vermute ich mal, dass man sich innerhalb des Wurmloches mit Unterlichtgeschwindigkeit auf einer zeitartigen Weltlinie bewegt - ist das richtig?

innerhalb des Wurmloches bewegt man sich auf einer zeitartigen Weltlinie, ja. Mit der exotischen Materie hat das allerdings eher wenig zu tun, die erzeugt nur die Wurmlochmetrik, die eine zeitartige Reise zu fernen Regionen des Universum erlaubt.

[Halman]

Können Wurmlöcher die Kausalität verletzen?

das würde wenig bringen, da Ellie ja die meiste Zeit dieser 18 Stunden gar nicht in einem Wurmloch verbringt, sondern im freien Raum, um z.B. einen Vierfachstern zu bewundern. Ich habe mal eine Grafik angefügt, die aufzeigt, wie ein Raumzeitdiagramm von Ellies Reise ungefähr aussehen könnte. Die dicke grüne Linie ist Ellies Weltlinie außerhalb der Wurmlochverbindung, die Wurmlochsprünge sind durch die gestrichelten rosanen Linien ausgedrückt. Beim ersten Sprung springt Ellie von der Erde zur Wega und einige Stunden in die Vergangenheit, beim zweiten Sprung zurück von der Wega zur Erde, wieder einige Stunden in die Vergangenheit, an einen Zeitpunkt kurz (1ms) nachdem ihr erster Sprung gestartet ist. Auf der Wega verbringt sie dann 18 Stunden (der Einfachheit halber nehme ich hier an, sie hätte die ganze Zeit auf der Wega zugebracht, was natürlich im Film nicht stimmt).

Danke für die einfache Erklärung und die Grafik, Agent Scullie.

Dann hat MattySt also recht, Wurmlöcher können nicht nur Koordinatenpunkte des miteinander Raumes verbinden, sondern auch Erreignisse in der Raumzeit, also auch die Zukunft mit der Vergangenheit.
Gibt es verschiedene Arten von Wurmlöchern, also solche, die in die Vergangenheit führen und solche, die das nicht tun? Wären damit Kausalitätsverletzungen möglich, also Reisen in die Vergangenheit des Ausgangspunktes?

Mit der exotischen Materie hat das allerdings eher wenig zu tun, die erzeugt nur die Wurmlochmetrik, die eine zeitartige Reise zu fernen Regionen des Universum erlaubt.

Naja, bei exotischer Materie denke ich unwillkürlich daran, die Raumzeit auf eine Weise zu krümmen, dass damit der Raum kontrahiert wird, so dass man sich tatsächlich zeitartig bewegt.
Wie ist die richtige Sprechweise bezüglich der Veränderung der Metrik des Raumes zur Erzeugung eines Wurmloches? Der Begriff kontrahieren passt hier wohl nicht mehr.
So wie ich das nun verstehe, werden da ja zwei Ereignisse der Raumzeit miteinander verbunden. Das Wurmloch selbst würde demnach ja, wären diese Verbindungen gekappt, eine Art Miniuniversum bilden, richtig?

[Agent Scullie]

Danke für die einfache Erklärung und die Grafik, Agent Scullie.

Dann hat MattySt also recht, Wurmlöcher können nicht nur Koordinatenpunkte des miteinander Raumes verbinden, sondern auch Erreignisse in der Raumzeit, also auch die Zukunft mit der Vergangenheit.

ich kann jetzt grad nicht so ganz nachvollziehen, inwiefern MattySt so etwas gesagt haben soll. In dem Posting von ihm, auf das du verlinkt hast, scheint es um etwas ganz anderes zu gehen.

Gibt es verschiedene Arten von Wurmlöchern, also solche, die in die Vergangenheit führen und solche, die das nicht tun?

ja, wobei zwischen beiden Arten allerdings kein fundamentaler Unterschied besteht

Wären damit Kausalitätsverletzungen möglich, also Reisen in die Vergangenheit des Ausgangspunktes?

ja.

Naja, bei exotischer Materie denke ich unwillkürlich daran, die Raumzeit auf eine Weise zu krümmen, dass damit der Raum kontrahiert wird, so dass man sich tatsächlich zeitartig bewegt.
Wie ist die richtige Sprechweise bezüglich der Veränderung der Metrik des Raumes zur Erzeugung eines Wurmloches? Der Begriff kontrahieren passt hier wohl nicht mehr.

anders als bei einer Warpblase gibt es beim Wurmloch keine Kontraktion des Raumes zwischen Start- und Zielpunkt, stattdessen wird der Raum so gekrümmt, dass sich ein Tunnel vom einen Punkt zum anderen bildet. Der Raum zwischen beiden Punkten bleibt unbeeinflusst. Die korrekte Sprechweise ist also "krümmen".

So wie ich das nun verstehe, werden da ja zwei Ereignisse der Raumzeit miteinander verbunden. Das Wurmloch selbst würde demnach ja, wären diese Verbindungen gekappt, eine Art Miniuniversum bilden, richtig?

das hängt davon ab, wo man die Verbindung kappt. Macht man es an zwei unterschiedlichen Stellen des Tunnels, bildet das dazwischenliegende Stück ein eigenes Universum. Kappt man die Verbindung hingegen an nur einer Stelle, z.B. direkt am Schlund, stellt sich einfach der Zustand wieder her, der vor der Bildung des Wurmlochs herrschte.

[Halman]

ich kann jetzt grad nicht so ganz nachvollziehen, inwiefern MattySt so etwas gesagt haben soll. In dem Posting von ihm, auf das du verlinkt hast, scheint es um etwas ganz anderes zu gehen.

Dieser Satz ist es, der mich zur Frage veranlasste.

Wenn man durch ein Wurmloch fliegt und ohne Zeitverlust durch das Universum reist, garantiert doch niemand das auf der Erde, die Zeit weiter läuft, oder stehen bleibt, oder rückwärts läuft!

ja, wobei zwischen beiden Arten allerdings kein fundamentaler Unterschied besteht

Dachte ich mir.

Besteht eigentlich irgendeine Möglichkeit, dieses zu Steuern, falls man über die Technologie verfügte, ein Wurmloch künstlich zu erzeugen - so, wie die Aliens in Contact?

anders als bei einer Warpblase gibt es beim Wurmloch keine Kontraktion des Raumes zwischen Start- und Zielpunkt, stattdessen wird der Raum so gekrümmt, dass sich ein Tunnel vom einen Punkt zum anderen bildet. Der Raum zwischen beiden Punkten bleibt unbeeinflusst. Die korrekte Sprechweise ist also "krümmen".

Aber die Entfernung zwischen diesen Punkten ist nicht Null, oder? Ellie erlebte ja auch Zeit innerhalb des Wurmloches. Nur die Entfernung, die man innerhalb des Wurmloches zurücklegt ist wesentlich kürzer, als sie es im normalen Raum wäre.
Das ist zwar keine Kontraktion des Raumes, der Effekt ist aber für den Reisenden ähnlich: Er legt eine kleinere Strecke zurück und ist so schneller am Zielpunkt, indem er den Raum quasi "untertunnelt".

[Bynaus]

Wären damit Kausalitätsverletzungen möglich, also Reisen in die Vergangenheit des Ausgangspunktes?

Der Mathematiker Matt Visser meint, nein. Quantenfluktuationen würden sich über ein kausalitätsverletzendes Wurmloch so stark verstärken, dass sie es zerstören würden (ähnlich wie eine Rückkoppelung zwischen Mikrofon und Lautsprecher). Das ist unter dem Begriff "Visser-Effekt" bekannt. Demnach könnte der Zeitunterschied an den Enden eines stabilen Wurmloches nie grösser sein als die Zeit, die das Licht braucht um die Distanz zwischen den Wurmlochenden zu überbrücken. Das würde Überlichtgeschwindigkeiten möglich machen, aber Kausalitätsverletzungen verhindern.

Siehe dazu: [hep-th/9202090] From wormhole to time machine: Comments on Hawking's Chronology Protection Conjecture

[Halman]

Wenn ich das richtig verstehe, sind Kausalitätsverletzungen bei Wurmlöchern gemäß der ART zwar möglich, aber dank der Quantenmechanik kann man erklären, wieso es auch bei Wurmlöchern nicht dazu kommt (sofern der Mathematiker Matt Visser recht hat).

Das Motiviert mich, demnächst ein Buch über die Quantenphysik zu lesen. Die zwanzigjährige Autorin Silvia Arroyo Camejo schrieb noch vor ihrem Abitur mit Hilfe ihres Schulwissens das Buch "Skurrile Quantenwelt".
Dieses Buch verspricht die Lücke zwischen der meist formelfreien populärwissenschaftlichen Literatur und der mit höherer Mathematik gespickten Studienliteratur zu schließen.

[Agent Scullie]

Dieser Satz ist es, der mich zur Frage veranlasste.

in dem Satz setzt MattySt doch die Prämisse "und ohne Zeitverlust durch das Universum reist". Das hört sich für mich so an, als geht er von einem Wurmloch aus, das instantane Reisen durch den Raum erlaubt, keine Zeitreisen. Was er mit "garantiert doch niemand das auf der Erde, die Zeit weiter läuft, oder stehen bleibt, oder rückwärts läuft!" gemeint haben könnte, ist mir allerdings schleierhaft. Es klingt für mich jedenfalls nicht danach, dass er die Verwendung von Wurmlöchern für Zeitreisen meinen würde.

Besteht eigentlich irgendeine Möglichkeit, dieses zu Steuern,

sicher, die Metrik ist ja in beiden Fällen unterschiedlich. Wer also in der Lage ist, Wurmlochmetriken herzustellen, sollte damit keine Schwierigkeiten haben. Eine triviale Möglichkeit besteht ja darin, einen der beiden Wurmlochausgänge mit hoher Unterlichtgeschwindigkeit umherzubewegen.

Aber die Entfernung zwischen diesen Punkten ist nicht Null, oder? Ellie erlebte ja auch Zeit innerhalb des Wurmloches.

nun, ein Wurmloch ist ja strenggenommen keine Verbindung zwischen Punkten, sondern zwischen Regionen. Um den Wurmlochschlund herum kann man ja einen Bereich ausmachen, in dem der Raum sehr stark gekrümmt ist, diesen Bereich kann man dann als das Wurmloch ansehen, und ihn zu durchfliegen dauert natürlich eine endliche Zeit.

[Valdorian]

Zitat von Agent Scullie
das hängt davon ab, wo man die Verbindung kappt. Macht man es an zwei unterschiedlichen Stellen des Tunnels, bildet das dazwischenliegende Stück ein eigenes Universum. Kappt man die Verbindung hingegen an nur einer Stelle, z.B. direkt am Schlund, stellt sich einfach der Zustand wieder her, der vor der Bildung des Wurmlochs herrschte.

Ich hätte mal eine blöde Frage: Wie würde das Universum denn aussehen, dass bei einer Kappung der Wurmlochverbindungen entsteht? Muss man sich das wie einen leeren "Raum" vorstellen, der ein begrenztes Volumen hat?

[Agent Scullie]

Ich hätte mal eine blöde Frage: Wie würde das Universum denn aussehen, dass bei einer Kappung der Wurmlochverbindungen entsteht? Muss man sich das wie einen leeren "Raum" vorstellen, der ein begrenztes Volumen hat?

der wäre vermutlich hypersphärisch, dem 3D-Pendant zu einer Kugeloberfläche vergleichbar, wie es in einigen kosmologischen Modellen für das Universum als Ganzes angenommen wird.