Curvature Invariants for Wormholes and Warped Spacetimes
Carminati和McLenaghan（CM）曲率不变量是探测时空的有力工具。Henry等人制定了一种绘制CM曲率不变量的方法来研究黑洞。CM曲率不变量是底层时空的标量函数。因此，它们独立于所选择的坐标，并表征时空。对于B1类时空，有四个独立的CM曲率不变量：R、r1、r2和w2。洛伦兹可穿越虫洞和曲速驱动器是爱因斯坦场方程的两种理论解，它们允许超光速（FTL）传输。CM曲率不变量的绘制和分析这些特定的FTL时空：（i）薄壳平面虫洞，（ii）莫里斯-索恩虫洞，（iii）薄壳史瓦西虫洞，（iv）指数度规，（v）Alcubierre度规在恒定速度，（vi）Natário度规在恒定速度，和（vii）Natário度规在加速。虫洞CM不变量的图证实了它们的可穿越性，并显示了如何区分虫洞。翘曲驱动CM不变量揭示了一些关键特征，例如每个翘曲气泡中心的平坦港口，每个翘曲气泡的动态尾流，以及每个翘曲气泡丰富的内部结构。
2021-03-26 gr-qc
Brane surgery: energy conditions, traversable wormholes, and voids
膜是弦论任何低能极限的普遍存在的元素。我们指出，负张力膜违反了它们所处的高维时空的所有标准能量条件;这为高维爱因斯坦方程的非常特殊的解打开了大门。在基本弦论的（3+1）维实现的基础上，我们通过考虑一个由（2+1）维膜组成的玩具模型来说明这种可能性，该模型在我们可观测的（3+1）维宇宙中传播。发展的概念“膜手术”的基础上，以色列-Lanczos-森“薄壳”形式主义的广义相对论，我们分析的动力学，并发现可穿越的虫洞，封闭的婴儿宇宙，空洞（洞在时空流形），和规避（而不是违反）的奇异性定理和正质量定理。这些特征对于任何允许负张力膜的D膜模型都是通用的：这包括兰德尔-桑德拉姆模型及其变体。
2000-05-08 gr-qc hep-th
Bubble universes and traversable wormholes
广义相对论中的气泡宇宙和可穿越虫洞可以被看作是同一概念的两个方面。为了证明这一点，我们发现，显示，并以统一的方式研究一个闵可夫斯基-闵可夫斯基封闭宇宙和一个闵可夫斯基-闵可夫斯基可穿越虫洞。通过沿薄壳连接两个三维扁平球，即两个物质球，一个球形的畴壁，到一个单一的时空，人们得到一个闵可夫斯基-闵可夫斯基静态封闭宇宙，即，一个泡沫宇宙通过沿着薄壳连接两个平面球的三维补体，即两个物质球，一个球形的咽喉，进入一个单一的时空，人们得到一个闵可夫斯基-闵可夫斯基静态开放宇宙，这是一个可穿越的虫洞。因此，闵可夫斯基-闵可夫斯基泡泡宇宙和虫洞可以被看作是互补的。同样引人注目的是，这两个时空与两个著名的静态宇宙有相似之处。闵可夫斯基-闵可夫斯基静态封闭宇宙类似于爱因斯坦宇宙，一个静态封闭的球形宇宙，均匀地充满了尘埃物质和宇宙学常数。闵可夫斯基-闵可夫斯基静态开放宇宙类似于弗里德曼静态宇宙，一个静态开放双曲宇宙，均匀地充满了负能量密度尘埃和负宇宙学，一个有两个不相交的膜的宇宙，可以被认为是一个失败的虫洞。从这个角度来看，爱因斯坦和弗里德曼的宇宙也是同一概念的两个方面。所有这些时空的线性稳定性分析。存在于这些静态时空中的气泡宇宙和可穿越的虫洞之间的互补性可以在动态时空中实现，这表明这种互补性是普遍的。这项研究表明，气泡宇宙和可穿越的虫洞可以被视为来自同一个概念，因此，如果存在的话，其他的也应该存在。
2022-01-06 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Present limits to cosmic bubbles from the COBE-DMR three point correlation function
在几次星系巡天观测中发现的大尺度空洞，暗示着暴胀一级相变的发生。这个过程产生了原始气泡，在演变成目前的空隙，在解耦留下非高斯的CMB上的印记。本文给出了由气泡温度涨落产生的三点关联函数的一个解析表达式。与COBE-DMR措施的结果进行比较，我们得到的上限允许的非高斯性，因此对气泡参数。
2000-10-24 astro-ph gr-qc
Local Expansion Mechanisms for Quantum-Scale Wormholes
Institut für Theoretische Physik, Universität Leipzig（莱比锡大学理论物理研究所）
提出一种称为局部暴胀泡的准局部玩具机制，通过膨胀时空紧凑区域放大微观结构，并利用爱因斯坦方程确定维持该泡所需的应力-能量及其能量密度下限。
2026-05-27 gr-qc hep-th
Primordial black hole formation by vacuum bubbles
真空泡可能在暴胀时期成核并膨胀，达到相对论速度。膨胀结束后，气泡迅速减速，将其动量转移到辐射背景中向外传播的冲击波。泡沫的最终命运取决于它的大小。小于某个临界尺寸的气泡坍缩成普通的黑洞，而在超临界的情况下，气泡内部膨胀，形成一个婴儿宇宙，它通过虫洞与外部区域相连。然后虫洞关闭，在它的两个口变成两个黑洞。我们使用数值模拟来寻找在这种情况下形成的黑洞的质量，无论是在亚临界和超临界政权。由此产生的质谱非常宽，范围跨越许多数量级。对于某些参数值，这些黑洞可以作为超大质量黑洞的种子，并可能解释LIGO观测。
2018-03-10 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Uptunneling to de Sitter
我们提出了一个渐近AdS $_2$时空的欧几里得准备，其中包含一个膨胀的dS $_2$泡。该装置可以嵌入到具有闵可夫斯基真空和假真空的四维理论中。AdS $_2$乘2-球近似于$4d$近极值RN虫洞的近视界几何。同样地，在假真空中，近极值黑洞的近视界几何近似为dS $_2$乘以2-球。我们解释欧几里德的解决方案，描述了虫洞内的一个假真空泡激发的衰减。其结果是一个膨胀区域内的非遍历渐近闵可夫斯基虫洞。
2020-09-21 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Incorporating the Cosmological Constant in a Modified Uncertainty Principle
该研究基于空洞球形泡模型揭示宇宙学常数在不同尺度间约 O(+122) 的差异，并将其与广义不确定性原理中的参数变化联系起来，进而提出纳入非零宇宙学常数的新不确定性原理。
2024-05-11 gr-qc
A void in the Hubble tension? The end of the line for the Hubble bubble
宇宙可能具有超出标准范式的大尺度不均匀性，这意味着只有在比通常假设的$\sim$ 100 Mpc大得多的尺度上才能达到统计均匀性和各向同性。这意味着我们不一定是典型的观察者，哥白尼原理只能在超级哈勃尺度上恢复。在这里，我们不假设哥白尼原理的有效性，让宇宙微波背景，重子声学振荡，Ia型超新星，本地$H_0$，宇宙计时器，康普顿y-失真和动力学Sunyaev-Zeldovich观测约束的几何自由度的本地结构，我们参数化通过$Λ$ LTB模型-基本上是一个FLRW度规的非线性径向扰动。为了量化一个非哥白尼结构是否可以解释哈勃张力，我们特别注意计算非均匀宇宙中的哈勃常数，并通过贝叶斯因子和赤池信息准则进行模型选择。我们的研究结果表明，虽然$Λ$ LTB模型可以成功地解释了$H_0$张力，它是有利于相对于$Λ$ CDM模型，只有当一个单独考虑超新星的红移范围内，用于拟合哈勃常数，即$0.023<z<0.15$。如果考虑所有的超新星样本，那么$H_0$张力就没有得到解决，对$Λ$ LTB模型的支持就消失了。结合其他数据集，这种对哈勃张力的解决方案几乎没有帮助。最后，我们重建了我们的局部时空。我们已经发现，数据是最好的拟合与$δ_L \approx -0.04$和$r^{\mathrm{out}}_L \approx 300$ Mpc，其中，有趣的是，在95%的可信区域的边界上相对于标准模型的期…
2022-08-08 astro-ph.CO gr-qc
On a particular Morris - Thorne wormhole
研究了一种特殊的Misner-Thorne虫洞的性质.维持虫洞开放所需的“外来应力能量”对应于一个无质量的标量场，其拉格朗日密度包含一个负的动力学项。由于负的能量密度和径向压力，时空的Komar能量为零，ADM能量为（减去）普朗克能量。类时测地线是双曲线，任何静态观察者都是惯性的。零径向轨迹也是双曲线和Lorentz不变量，如Coleman-de Luccia膨胀泡或Ipser-Sikivie畴壁。使用Redmount和Suen的动态虫洞喉上的流体的不同状态方程，我们得到了喉的运动方程（双曲线），其导致负表面能密度，并且喉以与Ipser-Sikivie域壁相同的加速度$2π|σ|$膨胀。
2015-06-18 gr-qc hep-th
Soap Bubbles in Outer Space: Interaction of a Domain Wall with a Black Hole
讨论了3+1维Schwarzschild背景下的广义Plateau问题。这代表了一种物理情况，例如，它可能出现在早期宇宙中，其中宇宙膜（薄畴壁）位于黑洞附近。考虑静止轴对称膜，根据无穷远处的边界条件，可能有三种不同的膜拓扑：2+1 Minkowski拓扑，2+1虫洞拓扑和2+1黑洞拓扑。有趣的是，我们发现，不同的膜拓扑连接通过相变的形式首先讨论的Choptuik在调查的标量场崩溃。更准确地说，我们发现一个一阶相变（有限质量间隙）之间的虫洞拓扑结构和黑洞拓扑结构，中间膜是一个不稳定的虫洞坍缩到一个黑洞。此外，我们发现了Minkowski拓扑和黑洞拓扑之间的二级相变（无质量间隙），中间膜是一个裸奇点。对于膜的黑洞拓扑结构，我们发现一个质量标度关系类似于最初发现的Choptuik。然而，在我们的情况下，参数$p$被替换为参数化解的2向量$\vec{p}$。我们发现，$Mass\propto|\vec{p}-\vec{p}_*|^γ$，其中$γ\approx 0.66$。我们还发现了一个周期性的摆动的标度关系。我们的结果表明，黑洞形成作为一个临界现象是远远超过预期的普遍性。
1998-03-19 gr-qc hep-th
The fractal bubble model with a cosmological constant
我们推广的分形气泡模型（FB），最近在文献中提出的标准$Λ$ CDM宇宙学的替代品，包括一个非零的宇宙学常数。我们保留了相同的体积分区的空隙和墙壁的原始FB模型，和相同的匹配条件为零测地线，但不包括与非均匀的时间流所产生的准本地重力能量的差异，可能会出现在粗粒化过程中的影响。的Buchert方程的书面和部分集成和渐近行为的解决方案。对于一个具有$Λ=0$的宇宙，正如FB模型中的情况一样，具有双曲曲率的初始空隙率以这样一种方式演化，即它渐进地完全填满我们的粒子视界。相反，在一个非零$Λ$的存在下，我们表明，这不会发生和空隙填充一个有限的分数$f_{v_{\infty}}<1$，其中的值$(1-f_{v_{\infty}})$预计将取决于$Λ$和初始分数$f_{vi}$，也是小的。为了确定它，必须对方程进行数值积分。最后，我们的模型的一个有趣的预测是一个公式，它给出了当今暗能量的最小允许值，作为宇宙年龄、物质和曲率密度参数的函数。
2012-01-27 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Dynamics of false vacuum bubbles: beyond the thin shell approximation
我们数值研究了假真空气泡的动力学，它是在一个几乎平坦的背景，我们假设球对称和气泡的大小小于背景视界的大小。根据薄壳近似和零能量条件，如果气泡在史瓦西黑洞之外，除非我们假设Farhi-Guth-Guven隧穿，否则膨胀和暴胀解是不可能的。在本文中，我们将我们的方法扩展到薄壳近似之外：我们包括场的动力学，并假设真真空和假真空之间的过渡层具有非零厚度。如果一个壳层的能量足够低，正如薄壳近似所预期的那样，它会坍缩（类型1）。然而，如果壳具有足够大的能量，它倾向于膨胀。在这里，通过场动力学，壳内部的场值缓慢地滚降到真正的真空，因此壳不会膨胀（类型2）。如果我们加入足够多的奇异物质来正则化壳层附近的曲率，暴胀就有可能在不假设法希-古斯-古文隧穿的情况下发生。在这种情况下，在壳周围动态生成一个虫洞（类型3）。通过调整我们的模拟参数，我们可以找到类型1和类型2之间以及类型2和类型3之间的转换。在类型2和类型3之间，我们可以找到另一类解（类型4）。最后，我们讨论了泡沫宇宙的产生和对么正性的破坏。我们的结论是，存在某种组合的奇异物质场违反幺正性。
2009-11-08 gr-qc
Scattering by a topological defect connecting two asymptotically Minkowski spacetimes
研究了具有拓扑缺陷的时空沿球形泡的稳定性和散射性质。这个泡连接了两个渐近闵可夫斯基的平坦时空，因此由此产生的宇宙可以被认为包含一个虫洞。它的显著特点是没有外来物质，即，其物质含量符合所有能量条件。虽然这个虫洞是不可穿越的，波和量子粒子可以在两个宇宙之间隧道。有趣的是，波动方程本身并不能唯一地确定标量波在这种背景下的演化，对称算子的自伴扩张理论需要在这种背景下找到相关的边界条件。在这里，我们表明，对于一个特定的边界条件，这个时空是稳定的，并产生一个散射图案，这是相同的，更常见的薄壳虫洞组成的奇异物质。其他感兴趣的边界条件进行了分析，包括一个不稳定的配置与尖锐的共振在明确定义的频率。
2015-05-20 gr-qc hep-th math-ph
Characterization of exotic matter in PT-symmetric wormholes
本文扩展PT对称双度量虫洞模型的分析至喉部零超曲面，用Barrabes-Israel形式主义揭示稳定喉部的负能奇异类光膜，提出引力波回波等4类观测特征，为可穿越性提供新途径并阐明CTCs自洽出现条件。
2025-11-17 gr-qc
Is our vacuum stable?
本文分析了真空的稳定性，并对有关这个问题的几个方面作了评述. 1)在标准的Glashow-Weinberg-Salam（GWS）模型中，我们回顾了形成低能量密度的气泡的不稳定性，以及这种气泡形成过程的速率与宇宙年龄的GWS模型的已知值相比如何。2)我们还回顾了最近的工作，我们之一（E.I.G）关于真空不稳定性问题的背景下，解决了宇宙学常数问题的模型。事实证明，在这样的模型中，解决宇宙学常数问题的物理学原理使真空稳定。3)我们回顾了我们最近的工作有关的不稳定性基本粒子嵌入在我们的真空，形成一个无限的宇宙。这样的过程不是灾难性的。它导致了一种“分叉型”的不稳定性，在这种不稳定性中，我们的宇宙不会被气泡吃掉（相反，一个婴儿宇宙诞生了）。这个宇宙不会取代我们的宇宙，而是在形成后与它断开（通过虫洞）。
2000-04-04 gr-qc
Two Tunnels to Inflation
我们研究了在真真空背景下通过隧穿膨胀（假真空）气泡的形成，以及相反的过程。利用有效势的结条件形式主义，所有的真和假真空泡解决方案与积极的内部和外部宇宙学常数，和任意质量编目。我们发现，隧道通过相同的有效势似乎描述了两个不同的过程：一个是初始和最终状态被分离的虫洞（Farhi-Guth-Guven机制），和一个在其中，他们要么在同一个哈勃体积或分离的宇宙视界。在零质量极限下，第一个过程对应于从无到有创造一个不均匀的宇宙，而第二个机制相当于真真空或假真空的科尔曼-德卢西亚气泡的成核。我们计算的概率，这两种机制在WKB近似使用半经典的哈密顿方法，并发现-假设这两个过程是允许的-没有机制占主导地位，在所有政权。
2006-06-15 astro-ph gr-qc hep-th
A curious variant of Bronnikov-Ellis spacetime
我们探讨了一个奇怪的，但简单的变体Bronnikov-Ellis（BE）虫洞时空与特定的“红移功能”（即$g_{00}$）的线元素。支持这种几何形状所需的物质仅在喉部周围违反局部平均能量条件（NEC），并且可以使用度量参数将沿径向零测地线的全局平均平均能量条件（ANEC）积分调整为任意小的负值。描述了线元在度量函数、曲率和所需物质应力能方面的性质。此外，精确的零和类时测地线被发现和周期/非周期运动（封闭，有界或开放）的一般功能。标量波的传播也解决了解析，从而提供了一个部分检查标量扰动下的几何形状的稳定性。有趣的是，我们注意到，这个BE变体可以被看作是一个四维的，类时的一个五维的，静态的，非真空的，Witten气泡状的几何形状，与额外的维度，也有虫洞的功能，并通过满足NEC的问题线程。
2022-02-14 gr-qc hep-th
How large is the contribution of cosmic web to $Ω_Λ$ ? A preliminary study on a novel inhomogenous model
宇宙中物质的分布呈现出复杂的模式，由星系团、空洞和细丝组成，称为宇宙网。在广义相对论的框架下，人们提出了不同的方法来模拟这种结构。最近，我们中的一个提出了一个推广（$Λ$ FB模型）的分形气泡模型，提出了威尔特郡，这占这样的大尺度结构。$Λ$ FB模型是FB模型的一种发展，它以一种一致的方式包含了对非均匀物质分布的描述和一个$Λ$项。在这里，我们分析了$Λ$ FB模型的宇宙学参数之间的关系。主要结果是$Λ$ CDM模型值的$Ω_{\Lambda0}$（$\approx 0.7$）和$Ω_{k0}$（$|Ω_{k0}|<\approx 0.01$）的大部分空隙的一致性。这使得量化的程度不均匀的结构可以解释$Λ$常数与其他宇宙学参数的标准值一致。
2013-07-04 astro-ph.CO gr-qc
Viable inhomogeneous model universe without dark energy from primordial inflation
一个新的观测宇宙模型，使用解决方案的完整的爱因斯坦方程，是从假设我们的观测宇宙是一个欠密的泡沫，与内部不均匀的分形泡沫分布的束缚物质系统，在一个空间平坦的大宇宙。根据原初暴胀和由此产生的结构形成，认为平均星系中各向同性观测者的时钟与体宇宙中物质均匀性的真实表面所定义的时钟相一致，而不是在欠密气泡几何中平均空间位置的同动时钟。这种理解需要对宇宙学中所有观测到的量进行系统的重新分析。我通过给出一个宇宙的平均几何模型来开始这样的重新分析，这个模型依赖于两个测量参数：现在的物质密度参数Omega_m和哈勃常数H_0。可观测的宇宙并没有加速。尽管如此，推断的光度距离比天真的预期要大，与遥远的Ia型超新星的证据一致。宇宙的年龄是15.3 +/-0.7 Gyr。膨胀年龄大于竞争模型，并可能占观察到的结构形成在大红移。
2005-07-11 astro-ph gr-qc hep-ph
