新研究表明,时空可能存在虫洞隧道
在黑洞研究的早期,物理学家甚至还没有这个名字,他们还不知道这些奇怪的物体是否存在于现实世界中。他们可能对当时还比较年轻的广义相对论中用来描述引力的复杂数学有一个怪癖。但是,多年来,有证据表明黑洞是真实的,甚至存在于我们的银河系中。
今天,从广义相对论得出的另一个奇怪的预测-虫洞,通向宇宙另一端的那些奇妙的探测隧道-处于相同的平衡状态。他们是真的吗?如果它们存在于我们的宇宙中,人类是否可以希望使用它们进行出行?在他们于1935年做出预测之后,研究似乎指向了不对-虫洞似乎不太可能成为现实的要素。但是新的工作暗示了它们如何产生的,而且这个过程可能比物理学家长期以来想的要容易。
(Nathan Rosen)。他们研究了我们现在知道的奇怪的方程,这些方程描述了我们称为黑洞的无法逃避的空间,并询问它们真正代表了什么。爱因斯坦和罗森发现,至少从理论上讲,黑洞的表面可能充当与第二个空间斑块相连的桥梁。整个旅程好像就像是从浴缸的排水口掉下来一样,而不是像第一个一样,陷入了另一个浴缸,而没有卡在管道中。
随后的工作扩大了这个想法,但提出了两个持久的挑战:脆弱和微小,这些挑战阻止了易于发现的,人类可用的虫洞的形成。首先,事实证明,在广义相对论中,通过虫洞的任何正常物质的引力都会起到拉开隧道的作用。制作一个稳定的虫洞需要某种额外的非典型成分,以保持虫洞的开放,研究人员将其称为“异国”物质。
其次,科学家研究过的各种虫洞产生过程都依赖于可能阻止宏观旅行者进入的应。挑战在于,产生虫洞的过程以及稳定虫洞的奇异物质不会偏离熟悉的物理学。“异国情调”并不意味着物理学家可以幻想任何可以在纸上完成工作的东西。但是到目前为止,熟悉的物理学只提供了微观的虫洞。更大的虫洞似乎需要一种异常或令人信服的过程或类型的物质。“这就是美味,” 布兰代斯大学的物理学家兼虫洞研究员Brianna Grado-White说。
2017年末取得了突破,当时当时在哈佛大学的物理学家Ping Gao和Daniel Jafferis,以及当时在新泽西州普林斯顿的高级研究所的Aron Wall发现了一种方法来支撑开放的虫洞与量子纠缠-量子实体之间的一种长距离连接。纠缠的特殊性质使其可以提供虫洞稳定性所需的奇特成分。而且由于纠缠是量子物理学的标准特征,因此相对容易创建。英格兰杜伦大学的物理学家纳比尔·伊克巴尔(Nabil Iqbal)说:“这确实是一个美丽的理论构想。”他没有参与这项研究。尽管该方法有助于稳定虫洞,但仍只能传递微小的虫洞。但是,这种新方法激发了一系列工作,将纠缠技巧与不同类型的物质结合使用,以期产生更大,更持久的漏洞。
一个易于描绘的想法来自伊克巴尔(Iqbal)及其达勒姆大学(Durham University)同事西蒙·罗斯(Simon Ross)的预印本研究。两人试图看看是否可以使高-贾菲里斯-沃尔方法产生一个大虫洞。“从科幻角度来看,我们认为突破极限,看看这件事是否可能存在是很有趣的,”伊克巴尔说。他们的工作表明,从理论上讲,黑洞周围的磁场内的特殊干扰如何产生稳定的虫洞。不幸的是,这种影响仍然只形成微小的虫洞,Iqbal说这种情况在现实中极不可能发生。
伊克巴尔(Iqbal)和罗斯(Ross)的作品突出了虫洞构造的微妙部分:找到一个现实的过程,不需要在熟悉的物理领域之外增加一些东西。高级研究所的物理学家胡安·马尔达塞纳(Juan Maldacena)早在2013年就提出了虫孔与纠缠之间的联系,他与普林斯顿大学的合作者阿列克谢·米利欣(Alexey Milekhin)发现了一种可以产生大孔的方法。他们的方法的不足之处在于,充满我们宇宙的神秘暗物质必须以特定的方式表现,而且我们可能不会像这样生活在宇宙中。“我们的工具箱有限,” Grado-White说。“要使外观看起来像我们所需的东西,我们只能使用该工具箱来做很多事情。”
虫洞研究的热潮仍在继续。到目前为止,似乎没有什么能像定做的人类大小的虫洞机一样,但是结果确实显示了进步。Grado-White说:“我们正在学习,实际上,我们可以使用简单的量子应来建立可保持开放状态的虫洞。” “很长一段时间以来,我们都认为不可能构建这些东西,事实证明我们可以做到。”