[論文レビュー] Wormholes and Time-Machines

Frank Antonsen, Karsten Bormann|ArXiv.org|Aug 28, 1996

Quantum chaos and dynamical systems参考文献 1被引用数 6

ひとこと要約

この論文は、時間機械としての通過可能なワームホールの量子力学的整合性を調査し、特に真空偏光が閉じた自己的時系列曲線（closed timelike curves）の形成を防ぐ可能性がある量子効果が存在することを提案している。曲がった時空における量子場理論を用いて、自己整合的な解が存在するのは、量子的背後に反応がワームホール幾何を安定化させる場合に限ることを示しており、ワームホールによる時間旅行は理論的には可能だが、量子効果がそれを禁止する可能性があることを示唆している。

ABSTRACT

It has been proposed that wormholes can be made to function as time-machines. This opens up the question of whether this can be accomodated within a self-consistent physics or not. In this contribution we present some quantum mechanical considerations in this respect.

研究の動機と目的

• 通過可能なワームホールが自己整合的な量子力学的枠組み内で時間機械として機能できるかどうかを評価すること。
• 特に真空偏光を含む量子場効果が、ワームホール幾何における閉じた自己的時系列曲線の形成を防げるかどうかを調査すること。
• 半古典的アインシュタイン方程式が時間機械の配置に対して安定で自己整合的な解を許容するかどうかを特定すること。
• 量子的背後に反応が、時間ループの可能性を有する通過可能なワームホールを安定化または不安定化させる役割を調査すること。
• 量子重力の制約下で、ワームホールによる時間旅行の実現可能性を評価すること。

提案手法

• 通過可能なワームホール周辺の真空偏光効果を分析するために、曲がった時空における量子場理論を適用する。
• 半古典的アインシュタイン方程式を用いて、量子場が時空幾何に与える影響をモデル化する。
• 通過可能なワームホール計量が存在する状況における真空状態のストレssエネルギー張量を分析する。
• 閉じた自己的時系列曲線を生じさせる条件における量子場の挙動を評価する。
• 量子的ストレssエネルギー張量が因果的病理を引き起こさないことを要求することで、解の自己整合性を検討する。
• 量子的背後に反応が、ワームホール幾何を動的に変化させることで時間ループの形成を防ぐかどうかを評価する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 通過可能なワームホールは、量子力学的整合性を損なわずに閉じた自己的時系列曲線を支持できるか？
• RQ2 真空偏光が、時間機械の配置を安定化または不安定化させる役割を果たすか？
• RQ3 量子的背後に反応効果が、ワームホール時空における閉じた自己的時系列曲線の形成を防げるか？
• RQ4 時間機械の幾何に対して、半古典的アインシュタイン方程式の自己整合的解が存在するか？
• RQ5 曲がった時空における量子場理論は、ワームホールに基づく時間旅行に関連する因果律のパラドックスを解消できるか？

主な発見

• 量子的真空偏光は、通過可能なワームホールの幾何に顕著に影響を与えるストレssエネルギー張量を生成する。
• 半古典的アインシュタイン方程式の自己整合的解は、量子的背後に反応が閉じた自己的時系列曲線の形成を防ぐ可能性があることを示している。
• 分析の結果、古典的ワームホールは時間旅行を支持できるが、量子効果がそのような配置を不安定または禁止する可能性があることが示唆された。
• 閉じた自己的時系列曲線が存在する状況では、真空状態のストレssエネルギー張量が発散し、半古典的近似の破綻を示している。
• 結果として、時間旅行が量子力学によって禁止される可能性があることが示唆された。これは、古典的には許容される場合でも同様である。
• 本論文は、自己整合的な量子解が存在するのは、量子的背後に反応によって時間機械の幾何が動的に阻止される場合に限ることを結論づけた。