北京時(shí)間10月28日消息，據(jù)國(guó)外媒體報(bào)道，一項(xiàng)新研究指出，恒星怪異的擺動(dòng)行為可能會(huì)暴露蟲(chóng)洞的位置，如果這些傳說(shuō)中時(shí)空隧道真實(shí)存在的話。
蟲(chóng)洞是科幻小說(shuō)中長(zhǎng)盛不衰的主題。多年來(lái)，在許多故事、書(shū)籍和電影中，主人公都以蟲(chóng)洞作為宇宙中的捷徑，穿梭于相隔遙遠(yuǎn)的星球之間。根據(jù)愛(ài)因斯坦的廣義相對(duì)論，蟲(chóng)洞的存在是有可能的，但從來(lái)沒(méi)有人證實(shí)過(guò)。
這項(xiàng)新研究提供了一種對(duì)蟲(chóng)洞進(jìn)行試探性偵測(cè)的可能方法，那就是尋找微小但奇怪的恒星運(yùn)動(dòng)?！叭绻袃深w恒星分別位于蟲(chóng)洞的兩側(cè)，那在我們這一側(cè)的恒星應(yīng)該能感受到另一側(cè)恒星的引力影響，“研究作者之一、紐約州立大學(xué)布法羅分校的宇宙學(xué)家和物理學(xué)教授德?lián)P·斯托伊科維奇（Dejan Stojkovic）在一份聲明中說(shuō)，“引力流會(huì)穿過(guò)蟲(chóng)洞?！?/p>
蟲(chóng)洞需要時(shí)空的極度扭曲，這反過(guò)來(lái)又依賴于非常強(qiáng)大的引力。因此，想要尋找蟲(chóng)洞，最好的去處很可能在星系核心的超大質(zhì)量黑洞附近。比如銀河系中心的人馬座A*（Sagittarius A*），這個(gè)超大質(zhì)量黑洞擁有相當(dāng)于400萬(wàn)個(gè)太陽(yáng)的質(zhì)量。
斯托伊科維奇說(shuō)：“如果你繪制出人馬座A *周圍某顆恒星的預(yù)期軌道，當(dāng)那里存在蟲(chóng)洞，且蟲(chóng)洞另一側(cè)又有一顆恒星時(shí)，你應(yīng)該就會(huì)看到恒星出現(xiàn)偏離軌道的情況?！?/p>
他還指出，目前的觀測(cè)技術(shù)還不夠靈敏，無(wú)法進(jìn)行這樣的探測(cè)。但在未來(lái)的10年或20年里，隨著儀器設(shè)備的進(jìn)步，以及對(duì)合適的目標(biāo)恒星（如環(huán)繞人馬座A*的S2）進(jìn)行長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)，我們或許就能實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)。
當(dāng)然，我們還不能太過(guò)激動(dòng)。即使未來(lái)天文學(xué)家能進(jìn)行這樣的探測(cè)，也不一定就能得到確定的結(jié)果。“當(dāng)我們達(dá)到觀測(cè)所需的精度時(shí)，如果檢測(cè)到了S2恒星軌道的擾動(dòng)，那我們可能會(huì)說(shuō)，蟲(chóng)洞是可能性最高的解釋，”斯托伊科維奇說(shuō)，“但是，我們還不能說(shuō)這絕對(duì)是一個(gè)蟲(chóng)洞?？赡苡衅渌慕忉?，或許蟲(chóng)洞這一側(cè)有其他東西干擾了這顆恒星的運(yùn)動(dòng)?！?/p>
斯托伊科維奇還表示，對(duì)于太空探索而言，前景并沒(méi)有我們想象的那么樂(lè)觀：蟲(chóng)洞旅行很可能在很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)只是一個(gè)科幻夢(mèng)想?！凹词瓜x(chóng)洞可以穿越，人類和宇宙飛船也很可能無(wú)法通過(guò)，”他說(shuō)，“實(shí)際上，你需要一個(gè)負(fù)能量來(lái)源來(lái)保持蟲(chóng)洞的打開(kāi)狀態(tài)。我們不知道該怎么做。要?jiǎng)?chuàng)造一個(gè)巨大的穩(wěn)定蟲(chóng)洞，你可能需要一些魔法?！?/p>
這項(xiàng)新研究的第一作者是中國(guó)揚(yáng)州大學(xué)的戴德昌教授，他和斯托伊科維奇的這篇論文發(fā)表在本月早些時(shí)候的《物理評(píng)論D》（Physical Review D）雜志上。
什么是蟲(chóng)洞理論？
蟲(chóng)洞可能具有兩個(gè)開(kāi)口，由一個(gè)通道連接。開(kāi)口很可能是球狀的，而通道可能是一條直線，但也可能彎彎繞繞，比常規(guī)路徑更長(zhǎng)
蟲(chóng)洞理論假設(shè)，存在一個(gè)理論上的時(shí)空通道，可以為穿越宇宙的長(zhǎng)途旅行創(chuàng)造捷徑。蟲(chóng)洞由愛(ài)因斯坦的廣義相對(duì)論預(yù)言，又稱愛(ài)因斯坦-羅森橋。不過(guò)需要小心的是，在穿越蟲(chóng)洞時(shí)也可能遭遇突然崩塌、高劑量輻射和有害外來(lái)物質(zhì)的危險(xiǎn)。
蟲(chóng)洞理論最早于1916年提出，但當(dāng)時(shí)還不叫這個(gè)名稱。奧地利物理學(xué)家路德維?！じトR姆（Ludwig Flamm）回顧了另一位物理學(xué)家對(duì)愛(ài)因斯坦廣義相對(duì)論中方程組的解，意識(shí)到還有另一種可能。他描述了一種“白洞”——理論上與黑洞的時(shí)間反轉(zhuǎn)。黑洞和白洞的入口都可以通過(guò)時(shí)空通道連接。
1935年，愛(ài)因斯坦和物理學(xué)家納森·羅森（Nathan Rosen）利用廣義相對(duì)論詳細(xì)闡述了這一觀點(diǎn)，提出時(shí)空中存在某種“橋梁”。這些橋梁連接著時(shí)空中兩個(gè)不同的點(diǎn)，理論上創(chuàng)造了一條可以縮短旅行時(shí)間和距離的捷徑。這些捷徑后來(lái)被稱為“愛(ài)因斯坦-羅森橋”或“蟲(chóng)洞”。
“在這一點(diǎn)上，整個(gè)理論都只是假設(shè)，”美國(guó)俄勒岡大學(xué)的理論物理學(xué)教授Stephen Hsu說(shuō)，“我們不可能很快就找到蟲(chóng)洞?！毕x(chóng)洞可能具有兩個(gè)開(kāi)口，由一個(gè)通道連接。開(kāi)口很可能是球狀的，而通道可能是一條直線，但也可能彎彎繞繞，比常規(guī)路徑更長(zhǎng)。
愛(ài)因斯坦的廣義相對(duì)論從數(shù)學(xué)上預(yù)測(cè)了蟲(chóng)洞的存在，但迄今為止還沒(méi)有發(fā)現(xiàn)蟲(chóng)洞。有科學(xué)家認(rèn)為，我們或許可以通過(guò)觀察經(jīng)過(guò)蟲(chóng)洞的光線所受到的引力影響，來(lái)發(fā)現(xiàn)一個(gè)負(fù)質(zhì)量的蟲(chóng)洞。在廣義相對(duì)論的某些解中，蟲(chóng)洞不僅可以存在，而且每個(gè)蟲(chóng)洞的開(kāi)口都是一個(gè)黑洞。然而，自然形成的黑洞由垂死的恒星坍縮而成，其本身并不產(chǎn)生蟲(chóng)洞。
穿越蟲(chóng)洞
科幻小說(shuō)中充滿了穿越蟲(chóng)洞的故事。但是，蟲(chóng)洞旅行的實(shí)際情況可能要復(fù)雜得多，這不僅僅是因?yàn)槲覀冞€沒(méi)有發(fā)現(xiàn)蟲(chóng)洞。
第一個(gè)問(wèn)題是蟲(chóng)洞的規(guī)模。據(jù)預(yù)測(cè)，原始蟲(chóng)洞可以在微小的尺度上存在，大約10到33厘米。然而，隨著宇宙的膨脹，有一些蟲(chóng)洞可能被拉伸到更大的尺寸。另一個(gè)問(wèn)題是穩(wěn)定性。預(yù)測(cè)中的愛(ài)因斯坦-羅森蟲(chóng)洞會(huì)很快坍塌，因此對(duì)星際旅行毫無(wú)用處。
“我們需要一些非常特別的物質(zhì)來(lái)穩(wěn)定蟲(chóng)洞，”Stephen Hsu說(shuō)，“但現(xiàn)在還不清楚宇宙中是否存在這樣的物質(zhì)。”
不過(guò)，近年的研究發(fā)現(xiàn)，含有“外來(lái)”物質(zhì)的蟲(chóng)洞可能保持開(kāi)啟和不變的時(shí)間更長(zhǎng)。這里所說(shuō)的“外來(lái)”物質(zhì)不應(yīng)與暗物質(zhì)或反物質(zhì)相混淆，它們具有負(fù)能量密度和大的負(fù)壓。這種物質(zhì)只在某些真空態(tài)的行為中被視為量子場(chǎng)論的一部分。
如果一個(gè)蟲(chóng)洞包含了足夠的外來(lái)物質(zhì)（無(wú)論是自然產(chǎn)生的還是人工添加的），理論上都可以作為發(fā)送信息或太空旅行的方式。不幸的是，人類在這種時(shí)空隧道中的旅行很可能面臨巨大的挑戰(zhàn)?！艾F(xiàn)在還沒(méi)有定論，所以我們并不知道，”研究相對(duì)論、黑洞和蟲(chóng)洞的著名物理學(xué)家基普·索恩（Kip Thorne）說(shuō)，“但有很強(qiáng)的跡象表明，可以讓人類通過(guò)的蟲(chóng)洞在物理定律上是不可能的。這很悲劇，很不幸，但這就是事情的發(fā)展方向?！?/p>
蟲(chóng)洞不僅可能連接宇宙中兩個(gè)獨(dú)立的區(qū)域，還可能連接兩個(gè)不同的宇宙。一些科學(xué)家猜想，如果蟲(chóng)洞的一個(gè)開(kāi)口以特定的方式移動(dòng)，那或許能讓時(shí)間旅行成為可能。
“你可以通過(guò)可穿越的蟲(chóng)洞進(jìn)入未來(lái)或過(guò)去，”天體物理學(xué)家埃里克·戴維斯（Eric Davis）說(shuō)，“但這并不容易，把蟲(chóng)洞變成時(shí)間機(jī)器需要付出巨大的努力。要弄出一個(gè)蟲(chóng)洞本來(lái)就夠難的?！?/p>
然而，已故的英國(guó)宇宙學(xué)家斯蒂芬·霍金認(rèn)為，這種利用蟲(chóng)洞的方式是不可能的。美國(guó)宇航局的埃里克·克里斯蒂安則寫(xiě)道：“蟲(chóng)洞并不是回到過(guò)去的一種方式，而是一條近路，使那些遙遠(yuǎn)的東西變得離我們更近。”
盡管在蟲(chóng)洞中加入外來(lái)物質(zhì)可能會(huì)使其變得穩(wěn)定，直到人類可以安全通過(guò)的程度，但也有另一種可能是，加入“常規(guī)”物質(zhì)會(huì)破壞入口的穩(wěn)定。即使能找到蟲(chóng)洞，今天的技術(shù)也不足以使其擴(kuò)大或穩(wěn)定。當(dāng)然，科學(xué)家將繼續(xù)探索這一概念，希望終有一天能利用其作為太空旅行的一種方式?！澳阈枰恍┏?jí)先進(jìn)的技術(shù)，”Stephen Hsu說(shuō)，“在很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)，人類都無(wú)法做到這些?！保ㄈ翁欤?/p>
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