宇宙弦+黑洞,搭建可以穿越的虫洞!

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  虫洞,这人 由广义相对论预言的奇特型态,是连接时空英文中相距遥远的有有一一有一个区域的捷径,否则 寄托了什么都人实现时空英文旅行的梦想。不过,目前科学家从未证实过虫洞的所处,更不多再说从虫洞中穿越了。

  近日,加州大学圣芭芭拉分校的付子操、Brianna Grado-White和Donald Marolfa在预印本文库网站发了两篇论文,让让一帮人 歌词 构造了有有一一有一个可穿越虫洞的新模型。根据让让一帮人 歌词 的研究,还还能否 的虫洞还还能否 在宇宙学常数等于0的时空英文中所处。

  拓扑宇宙监督原理

  在Grado-White等人的论文中,让让一帮人 歌词 首先论证了可穿越虫洞在一般的时空英文中是不所处的,而这转过身用到的物理原理是“拓扑宇宙监督原理”(Topological censorship)。

  早在1993年,物理学家J。 L。 Friedman、K。 Schleich和D。 M。 Witt等人就发表了拓扑宇宙监督原理的论文,这人 原理还还能否 认为是1969年相对论专家彭罗斯提出的“宇宙监督猜想”(cosmic censorship hypothesis)的延续。

  宇宙监督猜想指出,有有一一有一个旋转的带电黑洞不以前旋转得好快,以前巨大的旋转角速度会让被黑洞视界包裹的奇点裸露出来,而这是违反相对论因果性的。但彭罗斯还还能否 从数学物理的深层来证明这人 猜想,于是他认为,还还能否 有有一一有一个像上帝一样的“宇宙监督”来禁止黑洞裸露奇点。

  到了1993年,宇宙监督猜想还没被证明,但J。 L。 Friedman、K。 Schleich和D。 M。 Witt等人继续提出了拓扑宇宙监督原理。要理解这项原理,让让一帮人 歌词 首不难 了解类光能量条件(null energy condition)。

  在时空英文中,光子的轨迹是一根类光曲线,这条曲线在时空英文中的每这人 还还能否 有有一一有一个切矢量,记作类光矢量(k)。另外,爱因斯坦的引力方程中,有刻画物质信息的能量动量张量(T)。T是2阶张量,还还能否 看成有有一一有一个矩阵;而k是有有一一有一个矢量,还还能否 看成是有有一一有一个列向量。否则 ,当T与有有一一有一个k相乘,得到有有一一有一个数。对于所有普通的物质,这人 数是大于等于0的,这假使 类光能量条件:

  根据拓扑宇宙监督原理,以前宇宙中的物质的能量动量张量不破坏类光能量条件,还还能否 时空英文还还能否 有特殊的拓扑型态。也假使 说,时空英文在拓扑上应该等价于四维欧氏空间、四维球面等简单的几何体,而不应该冒出类式自行车内胎还还能否 的奇怪拓扑型态。而可穿越虫洞,就属于某种奇怪的拓扑。什么都,根据拓扑宇宙监督原理,在正常的时空英文中,可穿越虫洞不多再所处。

  还还能否 违反类光能量条件

  还还能否 ,哪些以前虫洞还还能否 所处,而能被物质所穿越呢?

  虫洞作为某种时空英文的拓扑型态,是受到爱因斯坦引力场方程限制的。爱因斯坦引力场方程的左边是空间曲率,而右边是能量动量张量。

  可穿越虫洞的所处,有有有一一有一个基本原则,那假使 物质场的能量动量张量还还能否 违反类光能量条件。

  任何有有一一有一个的可穿越虫洞,还还能否 有违反类光能量条件的“负能量”来支撑。换句话说,以前一群光子让你穿越虫洞,还还能否 这群光子对应的测地线还还能否 在虫洞里汇聚,这还还能否 用到印度的著名物理学家瑞查德符里(Amal Kumar Raychaudhuri)提出的方程。

  研究虫洞理论的哈佛大学物理学博士高苹告诉《环球科学》:“通过瑞查德符里的方程还还能否 看出,在虫洞中,光线还还能否 在物质场的能量动量张量违反类光能量条件下,才不多再撞上奇点——在这人 情况表下,聚焦在虫洞一端的光线在遗弃虫洞的另一端前会散开,还还能否 才还还能否 从虫洞中逃出来。”

  否则 ,拓扑宇宙监督原理与瑞查德符里方程都指向同有有一一有一个结论:“要想穿越虫洞,还还能否 要有违反类光能量条件的负能量!”

  用宇宙弦构造可穿越虫洞

  在Grado-White等人的论文,让让一帮人 歌词 就在此基础上,构造了有有一一有一个可穿越的虫洞。

  首先,让让一帮人 歌词 还还能否 有有有一一有一个带电黑洞,否则 这人 个多黑洞的电荷是相反的。也假使 说,其中有有一一有一个黑洞带正电,还还能否 黑洞带负电。(真是还还能否 的带电黑洞在现实宇宙中不常见,但理论上它还还能否 在宇宙学常数等于0的正常时空英文中所处)为哪些要让黑洞携带电荷?这是以前带电黑洞组织组织结构的奇点还还能否 被拉伸扭曲,从而形成一座通向还还能否 带电黑洞的桥,这人 桥假使 科学家梦寐以求的虫洞的雏形。

  否则 ,有了虫洞的雏形还是缺陷的。以前带电黑洞之间所处万有引力和电磁力,哪些力还还能否 相互吸引的,它们会让有有一一有一个黑洞相互靠近,这就还还能否 构创造创造发明有有一一有一个稳定的虫洞。

  还还能否 ,咋样还还能否 让虫洞稳定下来呢?让让一帮人 歌词 想到了宇宙弦。

  宇宙弦是有有一一有一个来自弦论的理论模型,还还能否 被看成是大爆炸以前的时空英文型态被冰冻时形成的奇异物体,具有很强大的张力(弹性)。早期宇宙中冒出的弦以前随宇宙膨胀而放大,还还能否 就以前成为尺度很大的宇宙弦。这人 宇宙弦还还能否 长达几万光年,成为连接有有一一有一个黑洞的管道。在Grado-White等人的论文中,让让一帮人 歌词 用到了一根宇宙弦。

  如下图所示,淡蓝色的宇宙弦是有有一一有一个闭弦,还还能否 振动起来产生负能量。让让一帮人 歌词 计算了哪些负能量对时空英文几何的影响,发现它的确还还能否 解决虫洞坍塌。而黑色的宇宙弦是有有一一有一个开弦,它连接了有有一一有一个带电黑洞的端口,依靠宇宙弦巨大的张力阻止有有一一有一个黑洞相互靠拢。

  这人 解决方案使得虫洞不但稳定,否则 还还能否 被穿越。穿越这人 虫洞所大慨的时间,大致与距离与光速的商在同有有一一有一个量级,什么都,这是有有一一有一个“不快不慢”的虫洞。而在马尔达西纳等人提出的永久虫洞里,穿越的时间则要长什么都,还还能否 的永久虫洞不多再说适合星际旅行,只适合用来躲避星际战争。

  以前的可穿越虫洞研究大多都与反德西特时空英文(宇宙学常数为负数)有关,而最新的研究构造了某种在宇宙学常数为0的时空英文中还还能否 所处的可穿越虫洞,这使得整个研究看起来真是更符合实际。

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