
虫洞是科幻小说中长盛不衰的主题。多年来,在许多故事、书本和电影中,主人公都以虫洞作为世界中的捷径,络绎于相隔悠远的星球之间。依据爱因斯坦的广义相对论,虫洞的存在是有或许的,但从来没有人证明过。
这项新研讨供给了一种对虫洞进行试探性侦测的或许办法,那便是寻觅细小但古怪的恒星运动。“假如有两颗恒星别离坐落虫洞的两边,那在咱们这一侧的恒星应该能感遭到另一侧恒星的引力影响,“研讨作者之一、纽约州立大学布法罗分校的世界学家和物理学教授德扬·斯托伊科维奇(Dejan Stojkovic)在一份声明中说,“引力流会穿过虫洞。”
虫洞需求时空的极度歪曲,这反过来又依赖于十分强壮的引力。因而,想要寻觅虫洞,最好的去向很或许在星系中心的超大质量黑洞邻近。比方银河系中心的人马座A*(Sagittarius A*),这个超大质量黑洞具有相当于400万个太阳的质量。
斯托伊科维奇说:“假如你制作出人马座A *周围某颗恒星的预期轨迹,当那里存在虫洞,且虫洞另一侧又有一颗恒星时,你应该就会看到恒星呈现违背轨迹的状况。”
他还指出,现在的观测技能还不行活络,无法进行这样的勘探。但在未来的10年或20年里,跟着仪器设备的前进,以及对适宜的方针恒星(如盘绕人马座A*的S2)进行长时刻监测,咱们或许就能完成这一方针。
当然,咱们还不能过分激动。即便未来天文学家能进行这样的勘探,也不一定就能得到确认的成果。“当咱们到达观测所需的精度时,假如检测到了S2恒星轨迹的扰动,那咱们或许会说,虫洞是或许性最高的解说,”斯托伊科维奇说,“可是,咱们还不能说这肯定是一个虫洞。或许有其他的解说,或许虫洞这一侧有其他东西搅扰了这颗恒星的运动。”
斯托伊科维奇还标明,关于太空探究而言,远景并没有咱们幻想的那么达观:虫洞游览很或许在很长一段时刻内仅仅一个科幻愿望。“即便虫洞能够穿越,人类和世界飞船也很或许无法经过,”他说,“实际上,你需求一个负能量来历来坚持虫洞的翻开状况。咱们不知道该怎么做。要发明一个巨大的安稳虫洞,你或许需求一些魔法。”
这项新研讨的榜首作者是我国扬州大学的戴德昌教授,他和斯托伊科维奇的这篇论文宣布在本月早些时候的《物理谈论D》(Physical Review D)杂志上。
什么是虫洞理论?
虫洞或许具有两个开口,由一个通道衔接。开口很或许是球状的,而通道或许是一条直线,但也或许弯弯绕绕,比惯例途径更长
虫洞理论假定,存在一个理论上的时空通道,能够为穿越世界的长途游览发明捷径。虫洞由爱因斯坦的广义相对论预言,又称爱因斯坦-罗森桥。不过需求当心的是,在穿越虫洞时也或许遭受忽然崩塌、高剂量辐射和有害外来物质的风险。
虫洞理论最早于1916年提出,但其时还不叫这个称号。奥地利物理学家路德维希·弗莱姆(Ludwig Flamm)回忆了另一位物理学家对爱因斯坦广义相对论中方程组的解,意识到还有另一种或许。他描绘了一种“白洞”——理论上与黑洞的时刻回转。黑洞和白洞的进口都能够终究靠时空通道衔接。
1935年,爱因斯坦和物理学家纳森·罗森(Nathan Rosen)使用广义相对论具体论述了这一观念,提出时空中存在某种“桥梁”。这些桥梁衔接着时空中两个不同的点,理论上发明了一条能够缩短游览时刻和间隔的捷径。这些捷径后来被称为“爱因斯坦-罗森桥”或“虫洞”。
“在这一点上,整个理论都仅仅假定,”美国俄勒冈大学的理论物理学教授Stephen Hsu说,“咱们不或许很快就找到虫洞。”虫洞或许具有两个开口,由一个通道衔接。开口很或许是球状的,而通道或许是一条直线,但也或许弯弯绕绕,比惯例途径更长。
爱因斯坦的广义相对论从数学上猜测了虫洞的存在,但迄今为止还没有发现虫洞。有科学家以为,咱们或许能够经过调查经过虫洞的光线所遭到的引力影响,来发现一个负质量的虫洞。在广义相对论的某些解中,虫洞不光能够存在,并且每个虫洞的开口都是一个黑洞。可是,天然构成的黑洞由病笃的恒星坍缩而成,其自身并不发生虫洞。
穿越虫洞
科幻小说中充满了穿越虫洞的故事。可是,虫洞游览的实在的状况或许要杂乱得多,这不单单是因为咱们还没有发现虫洞。
榜首个问题是虫洞的规划。据猜测,原始虫洞能够在细小的尺度上存在,大约10到33厘米。可是,跟着世界的胀大,有一些虫洞或许被拉伸到更大的尺度。另一个问题是安稳性。猜测中的爱因斯坦-罗森虫洞会很快崩塌,因而对星际游览毫无用处。
“咱们应该一些十分特别的物质来安稳虫洞,”Stephen Hsu说,“但现在还不清楚世界中是不是真的存在这样的物质。”
不过,近年的研讨发现,含有“外来”物质的虫洞或许坚持敞开和不变的时刻更长。这儿所说的“外来”物质不应与暗物质或反物质相混杂,它们具有负能量密度和大的负压。这种物质只在某些真空态的行为中被视为量子场论的一部分。
假如一个虫洞包含了满足的外来物质(无论是天然发生的仍是人工增加的),理论上都可当作发送信息或太空游览的方法。不幸的是,人类在这种时空地道中的游览很或许面对巨大的应战。“现在还没有结论,所以咱们并不知道,”研讨相对论、黑洞和虫洞的闻名物理学家基普·索恩(Kip Thorne)说,“但有很强的痕迹标明,能够让人类经过的虫洞在物理规律上是不或许的。这很悲惨剧,很不幸,但这便是工作的发展趋势。”
虫洞不只或许衔接世界中两个独立的区域,还或许衔接两个不同的世界。一些科学家猜测,假如虫洞的一个开口以特定的方法移动,那或许能让时刻游览成为或许。
“你能够终究靠可穿越的虫洞进入未来或曩昔,”天体物理学家埃里克·戴维斯(Eric Davis)说,“但这并不简单,把虫洞变成时刻机器需求支付巨大的尽力。要弄出一个虫洞本来就够难的。”
可是,已故的英国世界学家斯蒂芬·霍金以为,这种使用虫洞的方法是不或许的。美国宇航局的埃里克·克里斯蒂安则写道:“虫洞并不是回到曩昔的一种方法,而是一条近路,使那些悠远的东西变得离咱们更近。”
虽然在虫洞中参加外来物质或许会使其变得安稳,直到人类能够安全经过的程度,但也有另一种或许是,参加“惯例”物质会损坏进口的安稳。即便能找到虫洞,今日的技能也不足以使其扩展或安稳。当然,科学家将持续探究这一概念,期望终有一天能使用其作为太空游览的一种方法。







