Неориентируемая червоточина

В теории червоточин неориентируемая червоточина — это соединение червоточины, которое, по-видимому, меняет хиральность всего, что через него проходит. Это связано с «скрученными» соединениями, которые обычно используются для построения ленты Мёбиуса или бутылки Клейна .

В топологии такой тип соединения называется дескриптором Алисы ^{[ необходима ссылка ]} .

Мэтт Виссер описал способ визуализации геометрии червоточины:

1. Возьмем «нормальную» область пространства.
2. «Хирургическое удаление» сферических объемов из двух областей («пространственно-временная хирургия»)
3. Свяжите два сферических выступающих края так, чтобы линия, пытающаяся войти в один «отсутствующий» сферический объем, встречала одну ограничивающую поверхность, а затем продолжалась наружу от другой.

Хотя эти инструкции кажутся простыми, есть два топологически различных способа, которыми две поверхности могут быть отображены друг на друга. Если мы нарисуем карту поверхности Земли на одном устье червоточины, как эта карта появится на втором устье?

Для «обычной» червоточины сеть точек будет видна на второй поверхности, которая будет инвертирована, как если бы одна поверхность была зеркальным отражением другой – страны будут отображаться задом наперед, как и любой текст, написанный на карте. Так и должно быть, потому что в некотором смысле второй рот показывает нам вид той же карты, увиденный «с другой стороны».

Альтернативный способ соединения поверхностей делает «карту соединений» одинаковой в обоих устьях.

Эта конфигурация меняет «руку» или «хиральность» любых проходящих через нее объектов. Если пилот космического корабля напишет слово «IOTA» на внутренней стороне своего переднего окна, то, когда нос корабля пройдет через червоточину, а окно корабля пересечет поверхность, наблюдатель у другого рта, смотрящий через стекло, должен увидеть то же самое слово «IOTA», написанное на окне появляющегося космического корабля. Как только космический корабль пройдет, любопытный наблюдатель может заглянуть в кабину космического корабля и обнаружить, что то, что написано на внутренней стороне стекла, на самом деле «ATOI» — рука написания (и любой другой части космического корабля, включая пилота) была инвертирована его прохождением через червоточину.

Помимо превращения левосторонней резьбы в правостороннюю, а левосторонних перчаток в правосторонние, изменение хиральности объекта также обычно ассоциируется с идеей изменения знака электромагнитного заряда — если позитрон можно рассматривать как обращенный во времени электрон , его также можно рассматривать как стареющий электрон традиционно, но с обращенным одним пространственным измерением. Существование проходимой неориентируемой червоточины, по-видимому, позволяет преобразовывать материю в антиматерию и наоборот.

Вселенная, включающая одну из этих «неориентируемых» связей, не позволяет дать глобальное определение того, является ли частица «действительно» материей или антиматерией, и такой тип вселенной, в котором нет глобального определения заряда, в исследовательских работах называется «вселенной Алисы».

В теоретической физике вселенная Алисы — это гипотетическая вселенная без глобального определения заряда . То, что бутылка Клейна означает для замкнутой двумерной поверхности, вселенная Алисы означает для замкнутого трехмерного объема. Название — отсылка к главному герою детской книги Льюиса Кэрролла «Сквозь зеркало» .

Можно считать, что вселенная Алисы допускает по крайней мере два топологически различных маршрута между любыми двумя точками, и если одно соединение (или «дескриптор») объявлено «обычным» пространственным соединением, по крайней мере одно другое должно считаться неориентируемым соединением типа «червоточина».

Как только эти две связи установлены, мы больше не можем определить, является ли данная частица материей или антиматерией . Частица может выглядеть как электрон , если смотреть вдоль одного маршрута, и как позитрон, если смотреть вдоль другого. В другой отсылке к Льюису Кэрроллу заряд с величиной, но без устойчиво идентифицируемой полярности упоминается в литературе как Чеширский заряд , в честь Чеширского кота Кэрролла , чье тело то появлялось, то исчезало, и единственным постоянным свойством была его улыбка. Если мы определим опорный заряд как номинально положительный и поместим его рядом с нашей частицей «неопределенного заряда», две частицы могут притягиваться, если их свести вместе по одному маршруту, и отталкиваться, если их свести вместе по другому — вселенная Алисы теряет способность различать положительные и отрицательные заряды, за исключением локального. По этой причине нарушение CP невозможно во вселенной Алисы.

Как и в случае с лентой Мёбиуса, как только два отдельных соединения сделаны, мы больше не можем определить, какое соединение является «нормальным», а какое «обратным» — отсутствие глобального определения заряда становится особенностью глобальной геометрии . Такое поведение аналогично тому, как небольшой кусочек ленты Мёбиуса позволяет провести локальное различие между двумя сторонами листа бумаги, но это различие исчезает, когда лента рассматривается глобально.

• Ориентируемость
• Зеркальная жизнь

• Мичио Каку и Дженнифер Томпсон, «За пределами Эйнштейна» . С. 178–190. (1995)
• Мэтт Виссер , Лоренцевы червоточины: от Эйнштейна до Хокинга . § 20.3, 20.5. (1995)
• Кискис, Джо (1978-06-15). «Несвязанные калибровочные группы и глобальное нарушение закона сохранения заряда». Physical Review D. 17 ( 12). Американское физическое общество (APS): 3196–3202. Bibcode : 1978PhRvD..17.3196K. doi : 10.1103/physrevd.17.3196. ISSN  0556-2821.
• Шварц, АС (1982). «Теории поля без локального сохранения электрического заряда». Nuclear Physics B. 208 ( 1). Elsevier BV: 141–158. Bibcode : 1982NuPhB.208..141S. doi : 10.1016/0550-3213(82)90190-0. ISSN  0550-3213.
• Макиннес, Бретт (1997-09-01). «Вселенные Алисы». Классическая и квантовая гравитация . 14 (9). Издательство IOP: 2527–2538. Bibcode : 1997CQGra..14.2527M. doi : 10.1088/0264-9381/14/9/010. ISSN  0264-9381. S2CID  250910804.
• Ранняя Вселенная и космический микроволновый фон: теория и наблюдения . Дордрехт: Kluwer Academic Publishers. 2003. С. 166–169. ISBN 978-1-4020-1800-8.