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穿过虫洞可能是可能的 - 但这不是捷径

作者:薛甩 来源:本站原创 时间:2019-07-22

长期以来,科学家和科幻作家一直对虫洞 - 理论隧道着迷,这些隧道将时空中的两个点联系起来,可能创造出通过宇宙,或者实际上是其他宇宙(如果它们存在)的捷径。

现在,哈佛大学的物理学家Daniel Jafferis及其同事已经证明,可穿越的虫洞在理论上是可行的。 然而,即使我们拥有所需的技术,它们也不会对人类旅行非常有用 - 因为它需要更长的时间来完成它们而不是直接导航到这一点。

该研究于2019年4月在丹佛举行的美国物理学会会议上发表。

1916年阿尔伯特爱因斯坦的广义相对论首次预测了类似虫洞的黑洞。然而,直到1957年,当美国理论物理学家约翰·惠勒提出他关于这一主题的观点时,它们实际上并未被这个名称所称。

“可穿越的虫洞是可能的,符合已知的物理定律,”Jafferis告诉新闻周刊 “这是一个令人惊讶的事情:鉴于空间和时间是弯曲的并且因重力而扭曲 - 自1916年爱因斯坦发现广义相对论以来就已知 - 人们长期以来一直想知道是否可以在太空中建立一条隧道来连接两个不同的隧道地方“。

“阻碍的是,为了摆脱这样的太空隧道,必须在时空中对附近的路径进行'反聚焦',”他说。 “根据爱因斯坦的等式,这需要反引力,换句话说就是负能量。”

虽然量子力学的心灵弯曲物理学 - 非常小的物理学 - 允许这种所谓的负能量,但很难有足够的量来使可穿越的虫洞成为可能。 事实上,它被认为是不可能的,并且一些科学家在许多情况下实际上已经排除了它。

但是使用描述重力和量子场理论的已知物理定律 - 一组结合量子力学和相对论元素来解释亚原子粒子行为的原理 - 团队展示了物质可以通过哪些虫洞可以存在。

“我们设置的新成分是虫洞两端之间的直接相互作用,”Jafferis说。 “然后,所需的负能量与我们理解它们的量子物理和引力定律一致。”

莫斯科物理科技学院和普林斯顿大学物理系的科学家Fedor Popov没有参与这项研究,他说创造一个可穿越的虫洞的主要成分之一是违反了他所描述的“无能量条件。“

在某些方面,这种情况可以被认为具有足够的负能量以防止虫洞坍塌。

“天真的解释如下:如果一个人通过虫洞发送一堆物质,这桩可能会因引力吸引而坍塌并卡在虫洞中,”波波夫告诉新闻周刊 但是“无处不在的负能量将弥补引力,因此,物质将通过虫洞。”

他说,这项研究表明如何产生这种负能量并违反平均零能量条件。

但据Jafferis所说,就太空旅行而言,“这些虫洞不是很有用,因为它需要更长时间才能通过它们而不是直接进入。 更不用说它远远超出了人类现在制造和操纵[这些物体]的能力,更不用说在量子水平了。“

然而,Jafferis说,这项研究最重要的含义与所谓的“黑洞信息问题”有关 - 自20世纪70年代中期以来,科学家一直困扰着科学家 - 以及重力与量子力学之间的联系。

“物理学中一个重要的概念难题就是所谓的黑洞信息问题,”Jafferis说。 “斯蒂芬霍金在20世纪70年代表明,黑洞发出的辐射带走了他们的能量,但似乎没有任何内部信息的痕迹 - 所以即使在原则上,投入黑洞的信息也会永远丢失。 这与量子物理学的规则相矛盾。“

“我们的设置提供了一个例子,其中一些投入黑洞的信息可以逃脱,所以它可能有一些提示来解决这个难题。”

根据波波夫的观点,可穿越虫洞的想法来自惠勒的工作,他提出了一个连接两个不同时空区域的假想隧道。

“这种建筑的第一个例子可能是一个永恒的黑洞,黑洞连接两个”宇宙“,但不可穿越 - 意味着人们不能通过黑洞进入另一个宇宙,因为这个”隧道“有'零'宽度,“波波夫说。 “因此,我们需要以某种方式扩大这条隧道,爱因斯坦方程允许我们这样做,但它们需要一种非常奇特的物质形式。”

“对于理论物理学而言,[最新]研究非常有趣,因为它可以帮助我们更好地理解黑洞信息悖论,量子引力和量子力学,”他说。

Popov也不排除将虫洞变成跨越宇宙的可穿越捷径的可能性,但是,目前科学家们并不知道如何创造那种使这种可行的奇异物质。

“我所讨论的一切都使得对永恒虫洞的研究成为物理界非常有趣的话题,”他说。 “而且,我个人希望对虫洞的了解可以帮助人类在遥远的未来缩短星际旅行。”

“原则上,爱因斯坦方程也不禁止捷径,”他说。 “因此,有可能在五到十年内,有人可能会发现这样的事情,我们会有快捷的虫洞。”

wormholes 可穿越的虫洞可能不是捷径:通过它们需要更长的时间,而不是直接导航到这一点。 iStock

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