Discussione: Wormhole
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06-02-2016, 08:55 #1
Wormhole
Avrei una domanda sui wormhole: mi piacerebbe capire come si utilizzano e come si applicano le loro equazioni, in particolare quelle dei ponti di Thorne-Miller.
GrazieUltima modifica di f_phy; 06-02-2016 alle 09:13
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06-02-2016, 08:58 #2
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Re: Wormhole
nell'attesa di chi possibilitato a farlo, io intanto ti invito a presentarti anche qua!
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06-02-2016, 09:04 #3
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06-02-2016, 12:20 #4
Re: Wormhole
Ciao,
forse intendi dire i wormhole di Morris-Thorne (non esiste nessun Thorne-Miller da quanto ho visto). Morris è stato uno studente di specialistica di Kip Thorne, da cui il nome di questo particolare tipo di wormhole.
I wormhole rappresentano particolari soluzioni delle equazioni di campo di Einstein, definiti da una metrica ben precisa, cioè da un modo in cui esprimiamo matematicamente lo spazio-tempo.
Esistono due tipi fondamentali di wormhole, quelli non attraversabili e quelli attraversabili.
- Nel primo caso, parliamo di wormhole di Schwarzschild (anche noto come ponte di Einstein-Rosen), i quali presentano una "strozzatura" che impedisce la comunicazione tra le due estremità. Si tratta in sostanza di una visione più generalizzata dello spazio-tempo di un buco nero non rotante e privo di carica (la nota soluzione di Schwarzschild alle equazioni di campo di Einstein), esteso al caso in cui all'altra estremità sia posto un buco bianco, connesso ipoteticamente con un altro universo o con un altra zona dello stesso universo.
- Nel secondo caso, l'esistenza di wormhole attraversabili è stata dimostrata da Kip Thorne e dal suo studente Michael Morris (da cui il nome wormhole di Morris-Thorne). La caratteristica di questi wormhole è che la strozzatura dell'imbuto, presente nel caso dei ponti di Einstein-Rosen, viene invece tenuta aperta dalla presenza di una distribuzione sferica di massa di tipo esotico, ovvero una materia che ha la particolarità di disporre di energia negativa (una proprietà esotica come una massa negativa, possibile secondo la fisica e la matematica). Esiste un tipo di effetto fisico, noto come effetto Casimir, che produce condizioni di pressione di energia negativa. Non si hanno però evidenze sperimentali di particelle con massa negativa. Dopo Morris e Thorne sono state trovate altre soluzioni possibili di wormhole attraversabili, in particolare quella di Matt Visser, in cui è possibile trovare un percorso dentro un wormhole che lo rende attraversabile senza la necessità di passare attraverso una regione con presenza di materia esotica. In altre teorie, inoltre, come quella della gravità di Gauss-Bonnet (una teoria della gravità modificata a più dimensioni, parte anche della teoria della cosmologia a brane), non occorre neanche che vi sia materia esotica perchè un wormhole si formi consentendoci di attraversarlo.
Se vuoi sapere altro chiedi pure .
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06-02-2016, 12:25 #5
Re: Wormhole
Grazie molto esaustivo, la cosa che però mi piacerebbe capire è come utilizzare le equazioni che descrivono i wormhole. Inoltre, la tua risposta mi ha fatto sorgere una curiosità: i wormhole ipotizzati da Visser sono per caso quelli quantistici?
P.S. Mi scuso, effettivamente o confuso Morris con Miller
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06-02-2016, 12:30 #6
Re: Wormhole
In che senso utilizzare? Vuoi progettare una astronave in grado di attraversarne uno?
Comunque i wormhole quantistici sono essenzialmente quelli legati alla materia esotica, secondo il teorema di Raychaudhuri (o meglio di Raychaudhuri-Landau, che lo scoprirono in modo indipendente). Il teorema sostanzialmente descrive come la materia si muova sotto effetto di un campo gravitazionale in relatività generale, ed ha implicazioni fondamentali nella derivazione di soluzioni dalle equazioni di campo di Einstein.
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06-02-2016, 12:34 #7
Re: Wormhole
1) Quindi in cosa consistono i wormhole di Visser?
2) Vorrei capire come usare l'equazioni per provare a ipotizzare cosa servirebbe per attraversarne uno. Mi interessa perché sto preparando una tesina per la maturità sui wormhole.
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06-02-2016, 12:41 #8
Re: Wormhole
Molto difficile rispondere a queste domande, a maggior ragione per il livello di una tesina di maturità.
Comincio con il chiederti quali sono le tue basi di relatività generale. Dopo di che vediamo se è possibile fare qualcosa. Per inciso, la relatività generale si studia tipicamente al 4° anno di Università, per un corso di laurea in fisica + astrofisica o fisica teorica. Per capire un wormhole devi avere ben chiaro come funzioni la relatività generale, quali siano le sue equazioni, il che implica che devi aver studiato (bene) la topologia, la geometria differenziale e l'algebra tensoriale.
Ipotizzare cosa occorre per attraversare un wormhole è probabilmente quello su cui alcuni dei migliori teorici del campo stanno lavorando...
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06-02-2016, 12:43 #9
Re: Wormhole
Il problema è che ho solo conoscenze basiche della relatività generale
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06-02-2016, 13:04 #10
Re: Wormhole
A maggior ragione per una tesina di maturità, dove secondo me è importante farsi capire, non occorre spingersi così oltre.
Schermata 2016-02-06 alle 12.58.01.jpg
Se proprio ci tieni ti posso menzionare la metrica che descrive un wormhole, da quello che si trova un pò in letteratura per un caso del genere, ma tieni conto che è come leggere arabo per chi non ha conoscenza della teoria.
dove ds è l'elemento infinitesimo di uno spazio in 4 dimensioni (una sorta di mattonella infinitesima della trama che costituisce lo spazio-tempo in 3+1 dimensioni), dt l'elemento infinitesimo di tempo, dl l'elemento infinitesimo di distanza radiale da r0 (l = r - r0, dove r e r0 sono come ti mostra la figura sopra), e sono le coordinate angolari che ti danno le altre due dimensioni spaziali, quella azimutale e quella latitudinale.
r0 corrisponde al raggio rispetto all'asse del wormhole in corrispondenza della strozzatura. La condizione di attraversabilità è data da r0 > 0.
Integrando l'elemento ds rispetto allo spazio, ricavi ad esempio l'evoluzione temporale di un fotone all'interno del wormhole. Integrando ds rispetto al tempo invece ottieni l'espressione matematica che ti da la forma del wormhole (che visualizzi nel disegno in un caso bidimensionale).
QUI trovi un articolo di riferimento da cui ho estrapolato l'informazione, ma attenzione: è estremamente tecnico!
Francamente non mi sento di dirti di portare una cosa del genere per una tesina, ma se veramente ti interessa l'argomento allora il mio consiglio è di esporlo in termini chiari, e possibilmente con dei riscontri grafici ben visibili e comprensibili soprattutto dalla tua professoressa di fisica.
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