时空通道是宇宙捷径 恒星这个“小动作” 或能揭示虫洞的存在
2019-11-05 16:54:51 来源: 科技日报
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?
时空的通道是宇宙捷径
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,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。”
银心黑洞可能是藏身之所
在广义相对论中,虫洞与黑洞有关。
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,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。”
脆弱的虫洞难当大任
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。”
除此之外,穿越者还要面临高辐射以及异物接触的风险。
“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,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。
相关链接
制造一个虫洞
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。实习记者代小佩
为您推荐
精彩放送
热门文章
-
看好拉美业务中长期增长前景 安信国际将伟禄目标价调至18.5港元
-
陆金所控股一季度净利润同比增6.5% 八成新增借款流向小微企业
-
深圳共享单车市场或将重塑 暂不发展互联网租赁电动自行车
-
高管撑股价13家上市银行获增持 后续走势值得期待
-
A股退市名单再添两家 年内退市公司增至25家
-
年内可转债募资超千亿元 募资规模略低于去年同期
-
北交所首家转板公司诞生!观典防务在科创板上市
-
南京银行第4次被股东增持 城商行为何受“青睐”?
-
多家中小银行下调存款利率 存款降息潮是否来临?
-
南下资金持续流入港股 年内增持中海油等43只港股逾亿股
-
降息“靴子”落地!深圳银行均已执行最新LPR报价
-
韦尔股份增持北京君正 增持后累计持有不超过5000万股
精彩图片
-
迄今最具破坏力小行星将掠过地球 飞行速度比高速飞行子弹快20倍
-
全球变暖影响人们睡眠时间 每年平均失去44小时睡眠时长
-
“下一代奇迹材料”石墨炔首创成功 填补碳材料科学空白
-
早期动物五亿多年前已形成复杂生态群落 为寒武纪大爆发奠定基础
-
西藏察隅发现中国最高树 高达83.2米胸径207厘米
-
揭示月背月壤粗细规律!月球表面年龄与月壤内部非均匀性呈正相关
-
长期暴露于野火中的居住人群 脑瘤发病率提高10%
-
研究发现:海草底部蔗糖浓度约比记录高80倍
-
4月苍穹精彩纷呈 群星“成团出道”
-
科学家发现新方法 提高鹿角珊瑚种植成功率
-
湖南首创数字贸易综合服务平台 1.2万家企业入驻
-
研究:每周吃5次或更少的肉与较低的总体癌症风险相关
热文
-
美巢专注家装环保辅料领域,致力于打造室内完美墙面
-
中视酒业供应链十大解决方案突破行业痛点多方共赢!
-
沈腾、马丽今晚做客“蘑菇屋“ 容声冰箱为新鲜美食保驾护航
-
资管机构遭仿冒,hopingclub华英会紧急澄清,请投资者提高警惕
-
QCY AilyPods蓝牙耳机预售10分钟破千台:够小够轻够性价比!
-
坚果投影仪O1和峰米R1 Nano,居家观影必备!
-
轻燃卡卡:轻体健康领域品牌林立,轻燃卡卡凭什么破圈出局?
-
数据表明母婴的风口要来了 选择靠谱的品牌是关键
-
郑明明抗皱凝时胶囊精华有效吗?要怎么用呢?
-
青海省商业性住房贷款利率下调 首套房贷利率调整为4.8%
-
太原多家楼盘已按房贷利率新标办贷 太原市民购房能省多少钱?
-
前5月兰州新区商品房销售面积环比增长约12% 价格同比增2.75%
-
5.26苏州楼市成交稳定 住宅房源共成交34367.37㎡
-
高管撑股价13家上市银行获增持 后续走势值得期待
-
A股退市名单再添两家 年内退市公司增至25家
-
银保监会拟全方位透视险企综合风险水平 全新划分风险等级
-
年内可转债募资超千亿元 募资规模略低于去年同期
-
前四月发放就业补贴超亿元 惠及高校毕业生3.8万人次
-
618选机困难症?一文读懂iQOO Neo6 SE、红米 Note 11T Pro怎么选
-
2022冰箱高峰论坛成功举办,海信真空冰箱获权威肯定
-
股票哪些技术指标最有用?如何设置股票技术指标参数?
-
深港通的标的股有哪些? 什么股票属于深港通?
-
95开头的电话能接不?9521是什么电话?
-
上折和下折什么意思? 现货折盘价是什么意思?
-
余额宝双休日也有收益吗? 零钱通周末有收益吗?
-
深发展信用卡怎么样?信用卡申请进度查询方法是什么?
-
余额宝转出10万要多久?余额宝实时到账吗?
-
乐蜂网创建时间是什么时候?乐蜂网还存在吗?
-
信用卡积分兑换订单怎么查询?5000积分兑换多少话费?
-
国美电器是做什么的董事长是谁?国美有哪些股票代码?
-
腾讯持有快手多少股票?快手与腾讯是什么关系?
-
余额宝一万块钱一天收益多少?余额宝可以当日提现吗?
-
中欧基金刘建平:优化机制和文化 提升专业能力 切实保护投资者利益
-
稻香村集团(山东公司)一行到访山东朱氏药业集团参观交流
-
蓝湾壳寡糖和壳寡糖益生菌 为您保肝护菌
-
品效双赢,“抖音520宠爱季”引领行业加倍“宠爱”
-
朱氏药业集团朱坤福:把握爆品时代机遇、迈进品牌时代新征程
-
招行信用卡借势金融科技,为客户创造更多价值
-
高新科技培育钻石,或掀时尚界新热潮
-
连续四年!用友精智成为国家级跨行业跨领域工业互联网平台
-
北交所首家转板公司诞生!观典防务在科创板上市
-
hoping club华英会成功的十个法则
-
618购游戏神机iQOO Neo6超优惠,至高24期免息+全程价保+保值换新
-
2022年新形象!AMIRO品牌全新视觉升级!
-
贵州酱酒集团“启航”,助力贵州白酒产业产业升级、产区发展
-
赛克斯发布2022年英国度假屋出租市场展望报告
-
江山欧派以动求变,实现逆势增长,2021年营收增4.84%
-
焕白新篇章,伊肤泉美白祛斑,暗沉肌再回白嫩态
-
魅力舞台 倾情演绎:宜宾天立学校举办第六届戏剧节
-
重磅发布!全景求是荣获“2021年度最佳人力资源服务机构”