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稳定的虫洞是可以存在的
虫洞在许多科幻电影中扮演着关键的角色——通常是作为空间中两个遥远点之间的捷径。在现实物理学中,这些时空隧道一直是纯粹的假说。
奥尔登堡大学的Jose Luis Blázquez-Salcedo博士领导的国际团队不久前在《物理评论通讯》上提出了一个新颖的理论模型,使得虫洞理论看起来不再那么牵强。
虫洞和黑洞一样,都是爱因斯坦1916年发表的广义相对论的推论。爱因斯坦的一个重要假设是,宇宙有四个维度——三个空间维度和作为第四维度的时间。它们共同构成了所谓的时空,时空可以被质量巨大的对象(如恒星)拉伸和弯曲,就像我们坐在沙发上,沙发垫会凹陷进去一样。
时空的曲率决定了物质以及光在其中的运动方式。后来转到西班牙马德里康普顿斯大学的Blázquez-Salcedo说:"理论上,在没有大质量的情况下,时空也可以弯曲。"
在这种情况下,虫洞是时空中极度弯曲的区域,类似于两个相互连接的漏斗,像隧道一样连接着空间中的两个遥远的点。"从数学的角度来看,这样的捷径是可能的,但从来没有人观察到真正的虫洞。"
此外,这样的虫洞也是不稳定的。例如,如果宇宙飞船飞入其中,它就会立即坍塌成一个黑洞,所以飞船没有机会从另一头飞出来——永远都不会再出现在我们的宇宙中,与宇宙的全部联系都将被切断。
以前的模型表明,保持虫洞开放的唯一方法是借助负能量把它撑开。负能量本身也仅存在于理论中,它产生排斥力,相当于反引力。然而,Blázquez-Salcedo和他的同事,来自奥尔登堡大学的Christian Knoll博士和葡萄牙阿维罗大学的Eugen Radu在新模型中证明,即便没有这种物质,虫洞也可以穿越。
研究人员选择了一种比较简单的 "半经典" 方法。他们将相对论与量子理论和经典电动力学理论相结合。在模型中,他们选择让电子等某些带电基本粒子通过虫洞。作为数学描述,他们选择了狄拉克方程,根据量子理论和相对论,这个公式将粒子的概率密度函数描述为所谓的狄拉克场。
如研究报告所述,正是因为在模型中引入了狄拉克场,才允许存在可被物质穿越的虫洞,但前提是虫洞的电荷与质量的比值必须要超过一定的极限。除了物质,信号——例如电磁波——也可以穿越时空中的微小隧道。该团队认为微型虫洞可能不适合星际旅行。此外,还需要进一步的分析,才能确认他们提出的不寻常的结构是否真的存在。
https://phys.org/news/2021-03-microscopic-wormholes-theory.html