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广义相对论 虫洞可以是稳定的

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广义相对论 虫洞可以是稳定的

一个疯狂的新理论表明,虫洞,或者说黑洞之间的门户,也可以是稳定的。

这一发现与先前的理论相矛盾,即当物质通过它们时,这些时空捷径就会崩溃。

这一巨大变化来自于相对论数学中的细节差异,但最终极大地改变了我们对虫洞行为方式的总体看法。

首先,相对论就像一台机器。把某些物体–比如说,一个质量或粒子–放进去,机器就会吐出这个集合在重力作用下的行为。广义相对论中的一切都以空间和时间的运动为基础。物体从特定的物理坐标开始,它们四处移动,并最终在其他坐标上结束。

虽然广义相对论的规则是固定的,但理论本身提供了很大的自由度,可以用数学来描述这些坐标。物理学家把这些不同的描述称为 “度规”。把度规看作是描述如何去你奶奶家过感恩节的不同方式。这可能是街道牌,基于卫星的经纬度,或在餐巾纸上潦草地写下的地标。你的导航方式在每种情况下都是不同的,但无论你选择哪种标准,你最终都会到达奶奶家。

同样,物理学家可以用不同的度规来描述相同的情况,有时一个度规比另一个度规更有帮助–就像一开始用街道的方向,但切换到餐巾纸地图来仔细检查你是否在正确的地标。

当涉及到黑洞和虫洞时,有几个潜在的度规。最受欢迎的是施瓦兹-席尔德度规,最早用于推导出黑洞的理论工具。但施瓦兹-席尔德度量包含一些古怪的数学。该度量在距离黑洞的一个特定距离上会出现问题,这个距离今天被称为施瓦茨-席尔德半径或事件视界。

我们所说的 “行为失常”,是指度规完全崩溃了,它不再能区分空间和时间中的不同点。

但是有另一种度规,叫做爱丁顿-芬克尔斯坦度规,它确实描述了粒子到达事件穹界时的情况:它们直接穿过并落入黑洞,再也看不到了。

这一切与虫洞有什么关系?构建虫洞的最简单方法是用黑洞的镜像,即白洞,来 “扩展” 黑洞的概念。这个想法是由爱因斯坦和内森·罗森首先提出的,因此虫洞有时被称为 “爱因斯坦-罗森桥”。

黑洞从不放出任何东西,白洞则无法放进任何东西。要制造一个虫洞,你只需把一个黑洞和一个白洞连接起来,然后把它们的奇点(即它们中心的无限密度点)连接起来。这就创造了一条穿越时空的隧道。

结果是什么?一个高度不稳定的隧道。

一旦理论上的虫洞存在,我们完全有理由问,如果有人真的试图穿过它,会发生什么。这就是广义相对论的机制的作用。鉴于这种(非常有趣的)情况,粒子是如何表现的?

标准的答案是,虫洞是讨厌的。白洞本身是不稳定的(甚至可能不存在),而虫洞内的极端力量迫使虫洞本身伸展开来,并在形成的瞬间像橡皮筋一样断裂。

如果你想穿越虫洞呢?好吧,祝你好运。

但爱因斯坦和罗森用通常的施瓦兹-席尔德度规构建了他们的虫洞,而大多数对虫洞的分析也使用相同的度规。因此,法国里昂高等师范学院的物理学家Pascal Koiran尝试了其他方法:用爱丁顿-芬克尔斯坦代替施瓦兹-席尔德。他的论文于10月上传至预印本数据库arXiv中,发表在本月的《现代物理学杂志D》上。

Koiran发现,通过使用爱丁顿-芬克尔斯坦度规,他可以更容易地追踪一个粒子通过虫洞的路径。他发现,粒子可以穿过事件视界,进入虫洞隧道,并从另一侧逃脱,所有这些都是在有限的时间内完成的。爱丁顿-芬克尔斯坦度规在该轨迹的任何一点上都没有表现异常。

这是否意味着爱因斯坦-罗森桥是稳定的?不尽然。

广义相对论只告诉我们关于重力的行为,而不是自然界的其他力量。例如,热力学,也就是关于热和能量如何作用的理论,告诉我们白洞是不稳定的。如果物理学家试图在真实的宇宙中用真实的材料制造一个黑洞-白洞的组合,其他的数学制约关系表明能量密度会使虚空破碎。

然而,Koiran的结果仍然很有趣,因为它指出虫洞并不像它们最初出现时那样具有灾难性,而且可能存在通过虫洞隧道的稳定路径,这完全是广义相对论所允许的。

如果它们能让我们更快到达奶奶家就好了。

https://www.sciencealert.com/portals-between-black-holes-may-be-a-viable-shortcut-through-space-time

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39 条回复 A文章作者 M管理员
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  12. Alef

    科学也需要创造;需要幻想;有幻想才能打破传统的束缚;才能发展科学。

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    科学不是为了个人荣誉;不是为了私利;而是为人类谋幸福。

  14. 老鼠醉熏

    学科学是一口气也松不得的;科学的成就就是毅力加耐性。

  15. 黑白情侣

    法律的生命在于其实施。因而迫切需要对怎样使大量立法和司法解释有效而进行认真的科学研究。

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