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恒星这个“小动作” 或能揭示虫洞的存在铁算盘

发布日期:2019-11-07 04:02   来源:未知   阅读:

  穿越时空,是许多人的梦想。它存在于许多科幻作品中。现实中是否真的有办法让人在极短时间内穿越极远的距离?

  著名科学家兼科普作家卡尔萨根曾向诺贝尔物理学奖得主基普索恩提出过这个问题。索恩告诉萨根,最好的办法是穿越一个虫洞(wormhole)。

  近日,一项最新研究表明,恒星的一些特殊“小动作”可能会揭示出虫洞的存在。研究者称,如果虫洞两边各有两颗恒星,那么一侧的恒星引力会对另一侧的恒星产生影响。因此,我们可以通过寻找恒星细微但特殊的运动来寻找虫洞。

  这项由中国扬州大学教授戴德昌和美国凯斯西储大学教授德扬斯托伊科维奇领导的研究,其结果日前发表于《物理评论D》杂志。

  科幻故事中的虫洞真的存在吗?新的方法如何寻找虫洞?如果虫洞真的存在,我们在穿越虫洞时需要克服哪些困难?

  1935年,爱因斯坦和物理学家内森罗森依据广义相对论预言宇宙中存在一种特殊的“通道”,即“爱因斯坦-罗森桥”或“虫洞”。虫洞连接着两个不同时空中的点,我们可以通过穿越虫洞的方式减少宇宙旅行的时间和距离。

  也就是说,虫洞是宇宙中的捷径。想象一下,在一张平铺的纸上,铁算盘!一只蚂蚁要从A点走到B点,“旅行”路途即纸面上A点与B点之间的直线距离。如果纸张弯曲,那么A点和B点之间的空间距离就变得更近,直到两点重叠。此时,蚂蚁再从A点走到B点,“距离”就大为缩短,进而避免了漫长的星际旅行。

  中国科学院国家天文台研究员苟利军说,从地球出发,到织女星,如果仅仅限定在我们这个宇宙维度当中,最短的距离也需要25光年,但在高维空间可能只是几米。“虫洞相当于高维空间的一个通道,给我们提供了一个便捷的方式,让我们能够进行星际旅行。”基普索恩此前就写过一个利用虫洞进行星际旅行的剧本,后来被导演斯托弗诺兰搬上荧幕,打造了著名的好莱坞大片《星际穿越》。

  虽然爱因斯坦的广义相对论从数学上预测了虫洞的存在,但迄今为止还没有人发现它。美国俄勒冈大学理论物理学教授史蒂芬许表示:“到目前为止,关于虫洞的整个事情还是一种假设,没有人认为我们很快就会发现虫洞。”

  在黑洞中,物质坍缩成了一个点,称为奇点。物质一旦进入黑洞,就会被永远困住。虫洞在外部有着与黑洞同样的结构,但它的中心并非是奇点。

  虽然黑洞和虫洞外部结构相同,但虫洞的另一端可以存在物质,而黑洞则不行。科学家推测,服饰潮流_关于服饰潮流男士时尚新闻资讯文章_图片,围绕虫洞运行的恒星轨道,可能与围绕黑洞运行的恒星轨道略有不同。具体而言,如果引力场可以通过虫洞传播,那么恒星的轨道将受到影响,并偏离标准的史瓦西轨道。

  研究人员建议在银河系检验这一想法。他们认为寻找这些时光隧道的最佳地点是超大质量黑洞附近,例如银心的人马座A*。因为虫洞需要极大的时空扭曲,而时空扭曲又取决于非常强大的引力。

  据报道,有研究人员一直在观测人马座A*附近的一颗名为S0-2的恒星。如果虫洞确实存在于人马座A*附近,S0-2就会受到虫洞另一边的恒星引力的影响,那么随着时间的推移,S0-2会轻微偏离预期的轨道。

  戴德昌和德扬斯托伊科维奇领导的研究团队发现,虫洞入口与普通黑洞存在区别,而且这些差异可以通过远距离观测发现,不需要飞临或钻入黑洞。

  两位研究者从考察虫洞口附近时空区域守恒律出发,分别计算了电荷、引力和标量场。检查这三者是否可以穿过虫洞,并影响虫洞另外一侧的时空。计算结果显示,标量场的影响无法穿过虫洞,但电荷和引力的影响都可以透过虫洞,在另外一侧时空中留下痕迹。

  德扬斯托伊科维奇说:“如果我们检测到S0-2轨道上的扰动,最有可能的解释是其附近存在虫洞。但我们不能肯定地说这一定是虫洞造成的。因为其他因素也有可能扰乱这颗恒星的运动。”

  想要穿越虫洞并非轻而易举,一方面,虫洞存在与否这一问题本身没有得到解决,我们不知道虫洞是否存在,又在何处。另一方面,即便找到了虫洞,在穿越虫洞时还要面临许多未知的挑战。

  最大的问题就是虫洞的稳定性难以保证。有人说,虫洞对于星际旅行或许毫无用处,因为它们会很快崩溃。史蒂芬许说,稳定虫洞需要某种非常特殊的物质,但目前尚不清楚这种物质是否存在于宇宙中。

  根据基普索恩的设想,具有“负能量密度”的奇异物可以作为保持虫洞持续开放的物质条件,由此虫洞将被改造成违背因果律的时间机器,用于星际航行。但美国国家航空航天局的埃里克克里斯蒂安博士说:“目前没有任何方法来产生这些巨大的负能量。我们对如何创建或维持虫洞无能为力。”

  “使用可穿越的虫洞进入未来或回到过去,这并非易事,因为将虫洞转变成时间机器需要付出很大的努力,要摆脱虫洞也异常艰难。”天体物理学家埃里克戴维斯说。

  苟利军表示,我们通常认为的虫洞很有可能自然存在于黑洞中心,而我们又到不了这个中心。即使黑洞的中心可能产生所谓的虫洞,还有一个非常大的问题,就是虫洞的时标只有10-43秒,尺度大约只有10-35米,“如何让虫洞达到非常大的尺度,让飞船能够进入,还要支撑足够长的时间,让飞船有足够多的时间穿过,这都是需要解决的问题。”

  德扬斯托伊科维奇说:“即使虫洞可穿越,人与飞船也很可能无法通过。我们需要负能量来保持虫洞的持续开放,但目前的我们什么也做不了。总之,要创建一个稳定的、巨大的虫洞,需要一些未知的魔术。”

  广义相对论似乎确实允许时空经过某些路径,给出了时空旅行的可能,但是这些路径超出了人类已有的测试能力。至少目前来看,870617.com卫浴行业的分叉口箭牌和恒洁的两种道,还没有已知的时空旅行方式,虫洞也只能是我们翘首以盼的未来。

  神秘的虫洞藏着许多谜题,然而就连虫洞是否真实存在,我们都没有任何证据去证明。不过日前国外媒体刊文指出,我们也许有办法打造一个近乎稳定的虫洞。

  从理论上来看,创造虫洞的方法相当简单:根据爱因斯坦的广义相对论,质量和能量可以使时空发生扭曲。只要能准确把握质量和能量的值,就可以在宇宙的不同部分之间形成一条隧道、一个虫洞。科学家列举了制造这个虫洞所需要的“工具”:一个带电荷的黑洞和宇宙弦。携带电荷的黑洞会使其奇点拉长和扭曲,因而与另一个带相反电荷的黑洞相连我们就得到了一个虫洞。只是,这个虫洞仍不稳定,所以我们需要一根张力极大的宇宙弦来穿过虫洞两端,保持虫洞两端的持续开放;同时还需要另一根宇宙弦穿过虫洞,然后往回绕形成环形,来抚平这个虫洞的震颤。如此,一个稳定的虫洞“制造”成功。只是这个方法只存在于理论中,制造虫洞所需要的“工具”,也同虫洞一样神秘,我们从没有发现过。



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