怎样样才能探测到虫洞?恒星怪异摆动暴露虫洞地位

一项新研讨指出,恒星怪异的摆动行径可能会暴露虫洞的地位,要是这些传说中时空隧道真实存在的话。虫洞是科幻小说中长盛不衰的主题。多年来,在众多故事、书籍和电影中,主子公都以虫洞作为宇宙中的捷径,穿梭于相隔遥远的星球之间。根据爱因斯坦的广义相对论,虫洞的存在是有可能的,但向来没有人证明过。

这项新研讨供应了一种对虫洞进行试探性侦测的可能方法,那就是寻觅伟大但怪僻的恒星运动。“要是有两颗恒星分辨位于虫洞的两侧,那在咱们这一侧的恒星应该能感受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宇宙学家和物理学教授德扬·斯托伊科维奇(Dejan Stojkovic)在一份申明中说,“引力流会穿过虫洞。”

虫洞须要时空的极度扭曲,这反过来又依附于异常强大的引力。因而,想要寻觅虫洞,最好的去处很可能在星系核心的超大质量黑洞附近。譬如银河系中心的人马座A*,这个超大质量黑洞拥有相等于400万个太阳的质量。斯托伊科维奇说:“要是你绘制出人马座A *周围某颗恒星的预期轨道,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消逝偏离轨道的状况。”

他还指出,当前的观测技巧还不够敏捷,无法进行这么的探测。但在未来的10年或20年里,随着仪器装备的提高,以及对适宜的目的恒星(如环抱人马座A*的S2)进行长期监测,咱们或许就能实现这一目的。

自然,咱们还不能太过打动。即使未来天文学家能进行这么的探测,也不一定就能得到肯定的成果。“当咱们达到观测所需的精度时,要是检测到了S2恒星轨道的扰动,那咱们可能会说,虫洞是可能性最高的阐明,”斯托伊科维奇说,“但是,咱们还不能说这千万是一个虫洞。可能有其余的阐明,或许虫洞这一侧有其余东西干扰了这颗恒星的运动。”

斯托伊科维奇还表明,对于太空摸索而言,远景并没有咱们假想的那么乐观:虫洞旅行很可能在很长一段空儿内只是一个科幻理想。“即使虫洞可以穿越,人类和宇宙飞船也很可能无法经过,”他说,“实际上,你须要一个负能量来源来维持虫洞的打开情态。咱们不知道该怎样做。要创造一个微弱的稳固虫洞,你可能须要一点儿魔法。”

这项新研讨的第一作者是中国扬州大学的戴德昌教授,他和斯托伊科维奇的这篇论文发表在本月早些时间的《物理谈论D》(Physical Review D)杂志上。

什么是虫洞理论?

虫洞理论假设,存在一个理论上的时空通道,可感觉穿越宇宙的长途旅行创造捷径。虫洞由爱因斯坦的广义相对论预言,又称爱因斯坦-罗森桥。不过须要警戒的是,在穿越虫洞时也可能遭受忽然崩塌、高剂量辐射和有害外来物资的危急。

虫洞理论最早于1916年提出,但当时还不叫这个名称。奥地利物理学家路德维希·弗莱姆(Ludwig Flamm)回顾了另一位物理学家对爱因斯坦广义相对论中方程组的解,意识到还有另一种可能。他描写了一种“白洞”——理论上与黑洞的空儿反转。黑洞和白洞的入口都可以经过时空通道衔接。

1935年,爱因斯坦和物理学家纳森·罗森(Nathan Rosen)使用广义相对论仔细阐述了这一意见,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,理论上创造了一条可以缩短旅行空儿和距离的捷径。这些捷径之后被称为“爱因斯坦-罗森桥”或“虫洞”。

“在这一点上,整体理论都只是假设,”美国俄勒冈大学的理论物理学教授Stephen Hsu说,“咱们不可能很快就找到虫洞。”虫洞可能具备两个启齿,由一个通道衔接。启齿很可能是球状的,而通道可能是一条直线,但也可能弯弯绕绕,比通例路径更长。

爱因斯坦的广义相对论从数学上预计了虫洞的存在,但迄今为止还没有发现虫洞。有科学家认为,咱们或容许以经过查看通过虫洞的光线所受到的引力影响,来发现一个负质量的虫洞。在广义相对论的某些解中,虫洞不仅可以存在,而且每个虫洞的启齿都是一个黑洞。然而,天然形成的黑洞由垂死的恒星坍缩而成,其本身并不产生虫洞。

穿越虫洞

科幻小说中充斥了穿越虫洞的故事。但是,虫洞旅行的实际状况可能要复杂得多,这不仅仅是由于咱们还没有发现虫洞。第一个课题是虫洞的规模。据预计,原始虫洞可以在伟大的尺度上存在,大约10到33厘米。然而,随着宇宙的膨胀,有一点儿虫洞可能被拉伸到更大的尺寸。另一个课题是稳固性。预计中的爱因斯坦-罗森虫洞会很快坍塌,因而对星际旅行毫无用途。

本报谈论:

“咱们须要一点儿异常分外的物资来稳固虫洞,”Stephen Hsu说,“但如今还不清楚宇宙中是否存在这么的物资。”不过,近年的研讨发现,含有“外来”物资的虫洞可能维持开启和不变的空儿更长。这里所说的“外来”物资不应与暗物资或反物资相混淆,它们具备负能量密度和大的负压。这种物资只在某些真空态的行径中被视为量子场论的一部分。

要是一个虫洞蕴涵了足够的外来物资(不论是天然产生的还是人工添加的),理论上都可以作为发送信息或太空旅行的措施。不幸的是,人类在这种时空隧道中的旅行很可能面对微弱的寻衅。“如今还没有定论,因此咱们并不知道,”研讨相对论、黑洞和虫洞的普通物理学家基普·索恩(Kip Thorne)说,“但有很强的迹象表达,可以让人类经过的虫洞在物理定律上是不可能的。这很悲剧,很不幸,但这就是事务的发展方向。”

虫洞不仅可能衔接宇宙中两个独立的区域,还可能衔接两个不同的宇宙。一点儿科学家想象,要是虫洞的一个启齿以特定的措施挪动,那或许能让空儿旅行成为可能。

“你可以经过可穿越的虫洞进入未来或从前,”天体物理学家埃里克·戴维斯(Eric Davis)说,“但这并不轻易,把虫洞变成空儿机器须要付出微弱的尽力。要弄出一个虫洞本来就够难的。”

然而,已故的英国宇宙学家斯蒂芬·霍金认为,这种使用虫洞的措施是不可能的。美国宇航局的埃里克·克里斯蒂安则写道:“虫洞并不是回到从前的一种措施,而是一条近路,使那些遥远的东西变得离咱们更近。”

纵然在虫洞中参与外来物资可能会使其变得稳固,直到人类可以安全经过的程度,但也有另一种可能是,参与“通例”物资会破坏入口的稳固。即使能找到虫洞,今天的技巧也不足以使其扩充或稳固。自然,科学家将继续摸索这一律念,指望终有一天能使用其作为太空旅行的一种措施。“你须要一点儿超级进步的技巧,”Stephen Hsu说,“在很长一段空儿内,人类都无法做到这些。

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