[论文解读] Can we escape from the big rip in the achronal cosmic future?

A. V. Yurov, V. A. Yurov+1 more|arXiv (Cornell University)|Mar 20, 2005

Space Science and Extraterrestrial Life被引用 5

一句话总结

本文研究了在幻能量主導的宇宙中，先進文明是否能通過蟲洞作為宇宙生命線來逃離大撕裂奇點。先前的研究認為，這些蟲洞可能在大撕裂之前轉變為無限的愛因斯坦-羅森橋，但本研究應用貝克星坦界限表明，透過這些橋樑傳輸的信息量僅低於70比特——遠遠不足以編碼基本的生物或技術數據，使逃離實際上成為不可能。

ABSTRACT

Recently Pedro F. Gonzalez-Diaz had shown that phantom energy can results in achronal cosmic future where the wormholes become infinite before the occurrence of the big rip singularity. After that, while the phantom energy continues its accretion, any wormhole becomes the Einstein-Rosen bridge. Pedro F. Gonzalez-Diaz has suggested that such objects can be used by an advanced civilization as the means of escape from the big rip. Using the Bekenstein Bound we'll show that it is impossible due to the very strong upper bound laid on the total amount of information which can be sent through this bridge.

研究动机与目标

• 評估利用幻能量誘導的蟲洞作為逃離大撕裂路徑的可行性。
• 使用貝克星坦界限評估此類蟲洞的最大資訊容量。
• 確定先進文明是否能傳輸足夠的資料以在宇宙末日情景中存活。
• 將此資訊限制與物理學與生物學中的已知資訊閾值進行比較。
• 檢視在 de Sitter 階段的量子效應是否會改變資訊約束的結果。

提出的方法

• 使用源自能量條件的微分方程，模擬莫里斯-托恩蟲洞喉部半徑在幻能量吸積下的演化。
• 求解喉部半徑方程，以確定蟲洞變為無限（非時間性階段）的時間 $\tilde{t}$。
• 應用貝克星坦界限 $I < \frac{2\pi R E}{\hbar c \log 2}$，估算在 $\tilde{t}$ 時蟲洞的最大資訊容量。
• 計算在臨界時間 $\tilde{t}$ 時的粒子視界半徑 $R_c(\tilde{t})$，發現其規模與普朗克尺度相當（約 $10^{-32}$ cm）。
• 將視界半徑與能量密度代入貝克星坦界限，計算出最大資訊容量約為68.66比特。
• 在 $\tilde{t}$ 後的 de Sitter 階段情境下重新評估界限，確認資訊限制幾乎不變。

实验结果

研究问题

• RQ1 在幻能量主導的宇宙中形成的蟲洞能否作為逃離大撕裂的可行路徑？
• RQ2 在蟲洞變為愛因斯坦-羅森橋之前，能透過此蟲洞傳輸的最大資訊量是多少？
• RQ3 貝克星坦界限如何約束非時間性宇宙未來中的資訊傳輸可行性？
• RQ4 在 $\tilde{t}$ 之後的時代納入量子效應是否會改變逃離的資訊限制？
• RQ5 此情境下的資訊限制與生物學與技術領域中的已知資訊閾值相比如何？

主要发现

• 蟲洞喉部半徑在 $\tilde{t} \approx \frac{c}{\epsilon(c\sqrt{6\pi G\rho_0} + 2\pi^2 \rho_0 b_0 G D)}$ 時變為無限，發生在大撕裂奇點之前。
• 在 $\tilde{t}$ 時的粒子視界半徑約為 $0.6 \times 10^{-32}$ cm，處於普朗克尺度。
• 貝克星坦界限將蟲洞在 $\tilde{t}$ 時的最大資訊容量限制在約68.66比特。
• 此資訊限制遠低於編碼一個質子所需的44比特，更遠遠不足以編碼單一人類基因組（約 $10^9$ 比特）。
• 在 de Sitter 階段情境下，資訊界限幾乎不變，表明逃離可行性未顯著提升。
• 研究結論認為，任何複雜結構——當然包括文明——都無法在轉折中存活，因為連質子級別的資訊編碼都無法實現。