[论文解读] Backreaction to wormhole by classical scalar field: Will classical scalar field destroy wormhole?

Sung-Won Kim|ArXiv.org|Nov 25, 1999

Cosmology and Gravitation Theories被引用 3

一句话总结

本文研究了经典极小耦合无质量标量场是否可通过反作用力 destabil一个可穿越的洛伦兹虫洞。通过自洽解，发现标量场的能量密度会超过维持虫洞所需的奇异物质，从而有效阻止虫洞的形成——表明经典标量场可能破坏虫洞，而非与之稳定共存。

ABSTRACT

There are two effects of extra matter fields on the Lorentzian traversable wormhole. The ``primary effect'' says that the extra matter can afford to be a part of source or whole source of the wormhole when the wormhole is being formed. Thus the matter does not affect the stability of wormhole and the wormhole is still safe. If the extra matter is extotic, it can be the whole part of the source of the wormhole. The ``auxiliary effect'' is that the extra matter plays the role of the additional matter to the stably-existed wormhole by the other exotic matter. This additional matter will change the geometry of wormhole enough to prevent from forming the wormhole by backreaction. In the minimally coupled massless scalar field case, the self-consistent solution was found. The backreaction of the scalar field can dominate the exotic matter part so that it will hinder the formation of the wormhole.

研究动机与目标

• 分析经典标量场对可穿越洛伦兹虫洞的稳定性与形成的影响。
• 区分‘主要效应’（标量场在虫洞形成过程中作为源）与‘辅助效应’（额外物质破坏已存在的虫洞）。
• 确定极小耦合无质量标量场的反作用力是否可通过压倒奇异物质需求而阻止虫洞的形成。
• 推导并求解与可穿越虫洞几何耦合的标量场自洽场方程。

提出的方法

• 为具有极小耦合无质量标量场的静态、球对称可穿越虫洞，制定爱因斯坦-标量场方程。
• 假设一个与虫洞几何一致的标量场分布的特定试探解。
• 通过数值或解析方法求解方程组，以获得自洽解。
• 评估标量场的能动张量，并比较其对虫洞所需奇异物质的贡献。
• 评估标量场的反作用力是否改变几何结构，从而导致虫洞无法被维持。

实验结果

研究问题

• RQ1 经典极小耦合无质量标量场能否在不破坏其结构的前提下与可穿越虫洞共存？
• RQ2 标量场的反作用力是否超过维持虫洞所需奇异物质的量？
• RQ3 在何种条件下标量场会阻止可穿越虫洞的形成？
• RQ4 标量场的能量密度与虫洞所需的负能量密度相比如何？
• RQ5 是否存在一个自洽解，使得标量场与虫洞几何实现动态平衡？

主要发现

• 经典标量场的反作用力主导了虫洞存在所必需的奇异物质分量。
• 标量场的能量密度大到足以通过压倒必要的负能量条件而阻止虫洞的形成。
• 找到了一个自洽解，其中标量场对应力-能量张量的贡献超过了奇异物质的贡献。
• 标量场的辅助效应使虫洞几何不稳定，导致其无法形成或维持。
• 结果表明，由于其反作用力，经典标量场可能从根本上阻止可穿越虫洞的存在。