物理新理論:蟲洞可能是穿越時空的可行捷徑

物理新理論:蟲洞可能是穿越時空的可行捷徑

在一項新研究中,科學家提出的新理論反駁了先前關於蟲洞會迅速崩塌的預測。這個大膽的新理論認為,蟲洞——或者說黑洞之間的通道——最終有可能是穩定的。

蟲洞又稱愛因斯坦-羅森橋,是宇宙中可能存在的連線兩個不同時空的狹窄通道。先前的理論預測,這些假想的時空“捷徑”是轉瞬即逝的,會迅速坍塌。在新研究中之所以出現如此截然不同的結局,要歸結於用來描述蟲洞的相對論數學的微小差異,最終改變了我們對蟲洞的整體認識。

如果存在一個理論上的蟲洞,那麼穿過這個蟲洞時會發生什麼?這時廣義相對論就要發揮作用了:在這種情況下,粒子是如何運動的?答案可能會令人不寒而慄。白洞(指擴充套件黑洞的映象概念)本身是不穩定的(甚至可能根本就不存在),蟲洞內部的極端力量會迫使蟲洞本身伸展並斷裂,就像橡皮筋一樣。如果你想把什麼東西送進蟲洞的話,那隻能祝你好運了。

不過,愛因斯坦和羅森是用史瓦西度規構建了蟲洞,而大多數蟲洞分析都使用這一度規(用數學方法來描述的座標)。因此,法國里昂高等師範學校的物理學家帕斯卡爾·科伊蘭決定嘗試其他方法,他改用了愛丁頓-芬克斯坦度規。今年10月,他在發表於預印本資料庫arXiv的論文中對此進行了描述,該論文預計將刊登在近期出版的《現代物理學雜誌D》(Journal of Modern Physics D)。

科伊蘭發現,透過使用愛丁頓-芬克斯坦度規,他可以更容易地追蹤粒子透過假想蟲洞的路徑。粒子可以在有限的時間內穿過事件視界,進入蟲洞隧道,再從另一端逃逸。在粒子軌跡上的任何一點,愛丁頓-芬克爾斯坦度規都沒有失靈。

這是否意味著愛因斯坦-羅森橋是穩定的?不完全是。廣義相對論只告訴我們引力的行為,而沒有描述其他自然力的行為。例如,熱力學理論(熱與能量之間如何相互作用)就告訴我們,白洞是不穩定的。如果物理學家試圖用真實物質在真實宇宙中製造一個黑洞和白洞的結合,從其他數學方法可知,這種結合的能量密度會使一切分崩離析。

當然,科伊蘭的研究結果仍然很有趣,因為他指出蟲洞並不像原先理論預測的那樣危險,而且在廣義相對論的框架下,完全可能存在透過蟲洞隧道的穩定路徑。

該研究論文題為“Infall time in the Eddington–Finkelstein metric, with application to Einstein–Rosen bridges”,已發表在《現代物理學雜誌D》期刊上。

前瞻經濟學人APP資訊組

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