研究称我们或能创造出真正的虫洞,前提是宇宙要有多余的维度

2022/4/12 10:38:26 来源:新浪科技 作者:- 责编:远洋

北京时间 4 月 10 日消息,据国外媒体报道,物理学家发现,我们也许有可能造出实实在在、能够穿越的虫洞,但前提是宇宙要多出几个维度才行。

研究称我们有可能创造出真正的虫洞,前提是宇宙要有多余的维度

▲ 研究称我们有可能创造出真正的虫洞,前提是宇宙要有多余的维度

要想造出虫洞,就要将宇宙的不同部分用“桥梁”或“隧道”连接在一起,这种结构一般被叫做“喉咙”。至于“喉咙”多大多长,完全由你决定,但一般来说,长度应该比你到目的地的正常距离要短。在爱因斯坦的广义相对论中,制造虫洞的方法相当简单直接:只需要造出一个黑洞,再将其与一个白洞相连(白洞的性质刚好与黑洞相反),然后你就得到了一条能够穿越时空的隧道。

但虫洞最大的问题在于极度不稳定。虫洞一旦形成,巨大的引力就会以比光速还快的速度将其扯碎(毕竟它们是由黑洞形成的),因此无法真正实现宇宙“抄近道”。

唯一已知能使虫洞稳定下来的方法是用某种奇异物质制造虫洞,比如拥有反质量的物质(然而这种物质在宇宙中似乎并不存在)、或者其它违反广义相对论能量条件的场景。这些能量条件规定,每个人无论去到哪里,经历的几乎都是正能量。但要想让虫洞稳定下来,旅行者必须经过一个充满负能量的区域。这些负能量能够与旅行者自身质量的正能量相抵消,在旅行者穿过虫洞的过程中,使虫洞维持开启状态。

有时,某些物理情境也会违背部分上述能量条件。但物理学家迄今为止还未发现过有哪种情况能够在长时间内违反全部能量条件,而要想造出一个虫洞,这恰恰是不可或缺的。

“薄膜”说

引力是一种极其微弱的力,比其它自然力弱无数倍。这点一直令物理学家困惑不已,因为如果一种东西与宇宙中的其它事物都截然不同,其背后就往往存在某种有趣的物理学解释。

但引力之弱却不存在任何物理学上的解释。理论物理学家认为,宇宙中也许还存在许多我们看不见的奥秘。弦理论提出,宇宙中存在许多空间维度,在亚微观尺度上自我包裹和压缩。受弦理论启发,有些理论提出,现实中除了我们通常所说的三个维度之外、也许还存在其它空间维度。

这些理论认为,我们所知的三个维度只是存在于一个更高维度的“体宇宙”(bulk)中的一层薄膜。多出来的这些维度不需要很大,否则我们就能发现来自这些维度的粒子或行星了。但这些维度也许比弦理论提出的微观维度要大,或许能达到毫米级别。

在这种情境下,自然界中的所有力和粒子都被限定在这层三维薄膜内,而引力则能突破这层薄膜、在体宇宙内四处穿梭。因此,引力也许就像其它力一样强大,只不过由于它存在于多个维度内、被大大稀释了,所以看似比三维空间内的力要弱。

穿过虫洞

由于这些“薄膜”理论是为了更好地理解引力而提出的,它们也为我们提供了探索虫洞本质的新契机。一支印度研究团队近日在一篇论文中提出,我们对虫洞的了解主要受广义相对论主导,但也许这些多余维度的存在会改变广义相对论的运作方式,从而使虫洞成为可能。

在这篇论文中,研究人员考察了能否用物理学家丽莎・蓝道尔和拉曼・桑壮于 1999 年率先提出的“薄膜宇宙模型”创造虫洞。他们发现,利用引力的薄膜模型,的确可以造出稳定的、能够穿行的虫洞。更妙的是,该过程中不需要用到任何奇异物质。

不过该团队发现,这种情境仍然会违反广义相对论的能量条件,但他们提出,这只能算是一项“特征”、而不算是“缺陷”。相比于用某种奇异物质(这些物质也许根本就不存在)来打造虫洞,“其它空间维度中存在引力”这种设想本身就是对能量条件的违背。一旦这些条件被打破,虫洞就是自然而然的结果。

研究人员甚至进一步提出,如果我们能设法直接观察到、甚至创造出一个虫洞,或许就意味着宇宙中还存在其它维度。

就像虫洞相关的所有理论研究一样,我们还不能得出确切结论。没人知道蓝道尔-桑壮理论、或者其它与薄膜或多余维度相关的理论是否正确,也没人能提出能够改变计算结果、甚至排除虫洞存在可能性的量子引力理论。

但这一结果依然耐人寻味。就像其它众多理论一样,它同样致力于丰富我们对引力的了解、探索广义相对论的极限。虫洞也许存在、也许不存在,但无论如何,为弄懂它们所做的这些努力必将增强我们对宇宙的认知。

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关键词:虫洞宇宙

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