微觀蟲洞是怎麼形成的?科學家提出新理論模型,讓蟲洞看起來更牽強

蟲洞在許多科幻電影中扮演著關鍵的角色——通常是作為空間中兩個遙遠點之間的捷徑。然而,在物理學中,這些時空隧道一直是純粹的假設。

奧登堡大學的Jose Luis Blázquez-Salcedo博士領導的一個國際團隊現在在科學雜誌《物理評論快報》上提出了一個新的理論模型,使得微觀蟲洞看起來不像以前的理論那樣牽強。

蟲洞和黑洞一樣,出現在愛因斯坦1916年發表的廣義相對論的方程中。愛因斯坦理論的一個重要假設是,宇宙有四個維度——三個空間維度和作為第四維度的時間。它們共同構成了所謂的時空,時空可以被巨大的天體(如恆星)拉伸和彎曲,就像橡膠板會被金屬球沉入其中而彎曲一樣。時空曲率決定了宇宙飛船和行星等物體,也決定了光在其中的運動方式。

Blázquez-Salcedo說:“理論上,在沒有大規模物體的情況下,時空也可以彎曲和彎曲。”Blázquez-Salcedo後來轉到西班牙馬德里康普頓斯大學。在這種情況下,蟲洞將是時空中的一個極度彎曲的區域,它類似於兩個相互連線的漏斗,像隧道一樣連線著空間中的兩個遙遠的點。“從數學的角度來看,這樣的捷徑是可能的,但從來沒有人觀察到真正的蟲洞。”這位物理學家解釋說。

此外,這樣的蟲洞也是不穩定的。例如,如果一艘宇宙飛船飛入其中,它就會立即坍塌成一個黑洞——一個物質消失的物體,永遠不會再出現。它與宇宙中其他地方的聯絡將被切斷。以前的模型表明,保持蟲洞開放的唯一方法是用一種奇異形式的物質,這種物質具有負質量,或者換句話說,它的重量比什麼都輕,而且只存在於理論中。

然而,Blázquez-Salcedo和他的同事,來自奧登堡大學的Christian Knoll博士和葡萄牙阿維羅大學的Eugen Radu在他們的模型中證明,沒有這種物質,蟲洞也可以穿越。

研究人員選擇了一種比較簡單的 “半經典 ”方法。他們將相對論的元素與量子理論和經典電動力學理論的元素相結合。在他們的模型中,他們認為電子等某些基本粒子及其電荷是要透過蟲洞的物質。作為一種數學描述,他們選擇了狄拉克方程,根據量子理論和相對論,這個公式將粒子的機率密度函式描述為所謂的狄拉克場。

正如物理學家在他們的研究報告中所說的那樣,正是因為在他們的模型中加入了狄拉克場,才允許存在一個可被物質穿越的蟲洞,但前提是蟲洞的電荷和質量之比超過一定的極限。除了物質之外,訊號——比如電磁波——也可以穿越時空中的微小隧道。該團隊假設的微觀蟲洞可能不適合星際旅行。此外,該模型還必須進一步完善,才能發現這種不尋常的結構是否真的可以存在。“我們認為蟲洞也可以存在於一個完整的模型中,”Blázquez-Salcedo說。

頂部