[论文解读] 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 6

一句话总结

本文研究了作为时间机器的可穿越虫洞在量子力学上的自洽性，提出量子效应（尤其是真空极化）可能阻止闭合类时曲线的形成。通过弯曲时空中的量子场论，本文表明只有当量子反作用稳定虫洞几何时，才能存在自洽解，暗示通过虫洞进行时间旅行在理论上仍有可能，但量子效应可能使其被禁止。

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.

研究动机与目标

• 评估可穿越虫洞是否能在自洽的量子力学框架内作为时间机器运行。
• 研究量子场效应（尤其是真空极化）是否能阻止虫洞几何中闭合类时曲线的形成。
• 确定半经典爱因斯坦方程是否允许时间机器构型的稳定、自洽解。
• 探讨量子反作用在稳定或 destabilize 可穿越虫洞（具有时间环路潜力）中的作用。
• 在量子引力约束下评估通过虫洞进行时间旅行的可行性。

提出的方法

• 应用弯曲时空中的量子场论，分析可穿越虫洞附近真空极化效应。
• 使用半经典爱因斯坦方程，模拟量子场如何影响时空几何。
• 分析在可穿越虫洞度规存在下，真空态的应力-能量张量。
• 评估在可能产生闭合类时曲线的条件下，量子场的行为。
• 通过要求量子应力-能量张量不导致因果性病理，检验解的自洽性。
• 评估量子反作用是否通过动态改变虫洞几何来阻止时间环的形成。

实验结果

研究问题

• RQ1 可穿越虫洞是否能在不违反量子力学自洽性的情况下支持闭合类时曲线？
• RQ2 真空极化在稳定或 destabilize 时间机器构型中起什么作用？
• RQ3 量子反作用效应是否能阻止虫洞时空中闭合类时曲线的形成？
• RQ4 时间机器几何是否存在半经典爱因斯坦方程的自洽解？
• RQ5 弯曲时空中的量子场论能否解决与基于虫洞的时间旅行相关的因果性悖论？

主要发现

• 量子真空极化产生应力-能量张量，可显著改变可穿越虫洞的几何结构。
• 半经典爱因斯坦方程的自洽解表明，量子反作用可能阻止闭合类时曲线的形成。
• 分析表明，尽管经典虫洞可支持时间旅行，但量子效应可能使此类构型变得不稳定或被禁止。
• 在存在闭合类时曲线时，真空态的应力-能量张量发散，表明半经典近似失效。
• 结果表明，即使在经典上允许，量子力学也可能禁止通过虫洞进行时间旅行。
• 本文结论为：只有当量子反作用动态阻止时间机器几何时，才存在自洽的量子解。