穿越蟲洞不再是紙上理論？專家稱：某些條件下可能實(shí)現(xiàn)！

                                             怪奇物言   2021-08-23 20:53

       科學(xué)領(lǐng)域創(chuàng)作者

       穿越時(shí)空，這個(gè)偉大的概念被人們談?wù)撘丫茫侨匀恢皇羌埳侠碚?，其中伴隨著穿越衍生的一個(gè)概念就是蟲洞。蟲洞是廣義相對(duì)論中的一個(gè)老概念，它是基于阿爾伯特·愛因斯坦和內(nèi)森·羅森的研究，他們?cè)噲D弄清楚基本粒子在彎曲時(shí)空中的行為。他們的想法將粒子-反粒子對(duì)視為時(shí)空管的兩端。

       這個(gè)愛因斯坦-羅森橋的一端看起來像一個(gè)黑洞，另一端看起來像一個(gè)反黑洞，或者說是白洞。粒子物理學(xué)的想法從未成功，但這項(xiàng)工作啟發(fā)了其他研究人員研究愛因斯坦-羅森橋作為穿越空間的可能捷徑。如果蟲洞是可穿越的，你就可以像蟲子在蘋果上鉆洞一樣在時(shí)空中鉆洞。沒過多久理論家就發(fā)現(xiàn)這是行不通的。雖然蟲洞是愛因斯坦方程的有效解，但它們坍縮得如此之快，你根本沒有時(shí)間去研究它們。在廣義相對(duì)論中，蟲洞是不可穿越的。

       當(dāng)然，這些理論不可能永遠(yuǎn)阻止一個(gè)堅(jiān)持不懈的理論家，很快他們就發(fā)現(xiàn)，你可以通過在蟲洞里放置某種負(fù)能量來讓它穿過，這種負(fù)能量可以用于曲速引擎。但并不是一切都完了。我們知道愛因斯坦的理論一定會(huì)在量子尺度上崩潰，因?yàn)樗墙?jīng)典理論。據(jù)推測(cè)，有某種量子引力理論可以取代廣義相對(duì)論。

       我們還沒有一個(gè)完整的量子引力模型，但我們有幾個(gè)近似模型可以為我們指明正確的方向。其中一個(gè)模型被稱為愛因斯坦-狄拉克-麥克斯韋理論。它之所以如此命名，是因?yàn)樗藧垡蛩固沟囊碚?、麥克斯韋的電磁理論和狄拉克的量子粒子理論的各個(gè)方面。該團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)他們的蟲洞解決方案是完全可穿越的。更重要的是，這個(gè)解決方案不需要任何負(fù)能態(tài)。原則上，這將允許你通過蟲洞而不需要負(fù)質(zhì)量。唯一的問題是你需要處于量子態(tài)，所以微小的原子團(tuán)可以穿過這個(gè)蟲洞，但人不行。

       雖然這是一項(xiàng)有趣的工作，但它只是一個(gè)玩具模型。愛因斯坦的方程有很多解，它們因?yàn)橐σ酝獾脑蚨淮嬖?。然而近日，有科學(xué)家認(rèn)為，如果你想從蟲洞穿越，你需要一些奇怪的重力。換句話說，在某些重力條件下，穿越蟲洞是可能的。

       蟲洞是穿越時(shí)空的終極作弊代碼？也許你想在宇宙中從一個(gè)恒星系統(tǒng)跳到另一個(gè)恒星系統(tǒng)而不流汗？但首先，你最好確保你的蟲洞是可穿越的?？茖W(xué)家認(rèn)為：“任何試圖穿越蟲洞的旅行者如果不滿足這一要求，就會(huì)在隧道坍塌時(shí)被壓碎。”近日，該研究團(tuán)隊(duì)正試圖“建造”一個(gè)穩(wěn)定的、可穿越的蟲洞，一個(gè)可以安全穿越的蟲洞，而不會(huì)讓理論上的通道坍塌或困住它的主人。他們最近發(fā)現(xiàn)這確實(shí)是可能的，但前提是我們改變對(duì)引力的理解。

       蟲洞很容易在紙上成為理論，從引力理論開始，在愛因斯坦的廣義相對(duì)論中，引力定義了物質(zhì)與能量、空間與時(shí)間之間的關(guān)系。建造蟲洞的訣竅是找到一種物質(zhì)和能量的結(jié)構(gòu)，使你能夠形成一條隧道——在蟲洞研究中通常被稱為“咽喉”——連接空間中兩個(gè)遙遠(yuǎn)的點(diǎn)。

       原則上，這個(gè)咽喉可以長(zhǎng)到你想要的長(zhǎng)度，也可以短到你想要的長(zhǎng)度，但是當(dāng)咽喉比兩點(diǎn)之間的正常距離短得多時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)更有趣的蟲洞，這使得蟲洞成為一條便捷的捷徑。蟲洞也可以充當(dāng)時(shí)間機(jī)器，把你送入未來或過去，這取決于它們的構(gòu)造方式。

       幾十年來，科學(xué)家和科幻作家一直在想方設(shè)法尋找這樣一條奇思妙想的捷徑，以此來達(dá)到訪問其他恒星（甚至其他星系）的可能性，可能發(fā)現(xiàn)外星文明的可能性，以及重溫過去或不必等待未來的可能性，長(zhǎng)期以來一直是人類想象和幻想的一部分，而蟲洞為這兩個(gè)問題提供了（相對(duì)）簡(jiǎn)單而統(tǒng)一的解決方案。

       但基于廣義相對(duì)論的標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)建的蟲洞面臨一個(gè)重大問題：它們實(shí)際上是不可穿越的。廣義相對(duì)論蟲洞的入口隱藏在事件視界后面，這是空間中的單向屏障。這意味著如果你要進(jìn)入蟲洞，你永遠(yuǎn)不能離開，這將破壞你的目的。另一個(gè)問題是，它們的不穩(wěn)定性令人難以置信。即使是單個(gè)光子或輕粒子進(jìn)入喉嚨的那一刻，整個(gè)蟲洞也會(huì)在那包光逃逸之前災(zāi)難性地坍塌。

       新引力

       為了解決廣義相對(duì)論中的這些問題并穩(wěn)定蟲洞，宇宙旅行者必須用一種難以置信的奇異成分，一種具有負(fù)能量或負(fù)質(zhì)量的物質(zhì)形式來塑造蟲洞。負(fù)質(zhì)量（也被稱為外來物質(zhì)）正是它聽起來的樣子：如果某個(gè)東西的重量低于0，它就會(huì)有負(fù)質(zhì)量。科學(xué)家們還沒有在宇宙中的任何地方觀察到負(fù)質(zhì)量，但是負(fù)能量更容易獲得，這只是特定位置的能量相對(duì)于周圍環(huán)境為負(fù)的條件，但這只能在微觀量子尺度上實(shí)現(xiàn)。

       由于這種物質(zhì)是如此罕見，在我們的宇宙中，用外來物質(zhì)建造一個(gè)完整的蟲洞似乎是不可能的。但所有關(guān)于蟲洞的討論都是基于廣義相對(duì)論的。雖然引力理論在上個(gè)世紀(jì)的每一次觀測(cè)和實(shí)驗(yàn)測(cè)試中都幸存了下來，但我們知道廣義相對(duì)論并不是引力的最后定論。相對(duì)論無法描述黑洞的中心、宇宙最早的時(shí)刻以及相對(duì)論本身與量子物理學(xué)之間的聯(lián)系。

       而科學(xué)家認(rèn)為，也許一種新的、改進(jìn)的引力理論會(huì)允許蟲洞的存在。該研究團(tuán)隊(duì)采用了一種稱為廣義混合度量Palatini引力的經(jīng)過調(diào)整的引力形式。這種引力理論建立在廣義相對(duì)論的基礎(chǔ)上，但在物質(zhì)和能量、空間和時(shí)間之間的關(guān)系上允許更大的靈活性。

       早期的研究發(fā)現(xiàn)，在這一修正的引力理論中，穿越蟲洞是可能的，但它們?nèi)匀恍枰x洞喉部以外的負(fù)能量。他們發(fā)現(xiàn)，通過用規(guī)則物質(zhì)的雙層薄殼將蟲洞的入口分層，蟲洞可以在沒有任何負(fù)能量的情況下穿過。當(dāng)然，這種理論還沒經(jīng)過測(cè)試。

       雖然廣義相對(duì)論迄今為止解釋了所有引力測(cè)量（包括引力波和黑洞附近），但這個(gè)探索還沒有結(jié)束。未來的觀測(cè)可能會(huì)在這一古老的理論中找到一條裂縫，如果廣義混合米制帕拉蒂尼引力能更好地解釋宇宙觀測(cè)，那么為旅行制造的蟲洞可能是可能的。

       但問題不會(huì)就此結(jié)束，蟲洞也可以充當(dāng)時(shí)間機(jī)器，因此可行的蟲洞解決方案意味著時(shí)間旅行進(jìn)入過去是可能的，當(dāng)然，這引發(fā)了各種各樣的難題（比如所謂的“祖父悖論”和因果關(guān)系問題）。知道可以穿越的蟲洞確實(shí)存在不僅會(huì)讓我們的科幻夢(mèng)想成真，還會(huì)徹底顛覆我們對(duì)物理學(xué)的理解。你認(rèn)為蟲洞真的存在嗎？

       （來源：百度，見https://baijiahao.baidu.com/s?id=1708888662535563247&wfr=spider&for=pc）

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       視頻：能夠穿越蟲洞的條件https://mbd.baidu.com/newspage/data/videolanding?nid=sv_12011063605817367804&sourceFrom=pc_feedlist