虫洞

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蟲洞在二維環境的模擬
另一種蟲洞在二維環境的模擬

虫洞(Wormhole),或譯作蛀孔蠹孔[1],又稱愛因斯坦-羅森橋,是宇宙中可能存在的连接两个不同时空的狭窄隧道。虫洞是1916年奥地利物理学家路德维希·弗莱姆首次提出的概念[2],1930年代由爱因斯坦納森·羅森在研究引力场方程时假设,认为透过虫洞可以做瞬时间的空间转移或者做时间旅行。迄今为止,科学家们还没有观察到虫洞存在的证据,一般认为这是由于很难和黑洞相区别。

為了與其他種類的虫洞進行區分,例如量子態的量子虫洞及弦論上的虫洞,一般通俗所稱之「虫洞」應被稱為「時空虫洞」,量子態的量子虫洞一般被稱為「微型虫洞」,兩者有很大的區分。

黑洞有一個特性,就是會在另一邊得到所謂的「鏡射宇宙」。愛因斯坦並不重視這個解,因為我們根本不可能通行。於是,連接兩個宇宙的「愛因斯坦—羅森橋」(Einstein—Rosen bridge)被認為只是個數學伎倆。

但是,在1963年時,紐西蘭的數學家羅伊·克爾的研究發現,假設任何崩潰的恆星都會旋轉,則形成黑洞時,將會成為動態黑洞;史瓦西的靜態黑洞並不是最佳的物理解法。然而,實際上恆星會變成扁平的結構,不會形成奇點。也就是說:重力場並非無限大。這使得我們得到了一個驚人的結論:如果我們將物體或太空船沿著旋轉黑洞的旋轉軸心發射進入,原則上,它可能可以熬過中心的重力場,並進入鏡射宇宙。如此一來,愛因斯坦—羅森橋就如同連接時空兩個區域的通道,也就是「蟲洞」。

理论上,虫洞是连结白洞黑洞的多维空间隧道,是无处不在,但转瞬即逝的。不过有人假想一种奇异物质可以使虫洞保持张开。也有人假设如果存在一种叫做幻影物质(Phantom matter)的奇异物质的话,因为其同时具有负能量和负质量,因此能创造排斥效应以防止虫洞关闭。这种奇异物质会使发生偏转,成为发现虫洞的信号。但是这些理论存在过多未经测试的假设,很难令人信服[2]

量子糾纏[编辑]

洛伦兹蟲洞(史瓦西蟲洞)的電腦繪圖。

將兩個黑洞糾纏在一起,然後再將它們分離,就可製成一個蟲洞連結在它們之間(基本而言,一條捷徑)。類似地從弦理論來檢視,糾纏兩個夸克也會有同樣的作用。[3][4]

這些理論結果為一些新理論提供支持。這些新理論表明,引力與它的物理性質不是基礎的,而是來自於量子糾纏。雖然量子力學正確地描述在微觀層次的相互作用,它尚未能夠解釋引力。量子引力理論應該能夠演示出古典引力不是基礎的,就如同阿爾伯特·愛因斯坦所提議,而是從更基礎的量子現象產生。[3]

施溫格效應(Schwinger effect)從真空生成的糾纏粒子對,處於電場的作用下,可以被捕獲,不讓它們湮滅回真空。這些被捕獲的粒子相互糾纏,可以映射到四維空間(一種時空的表現)。與之不同,物理學者認為,引力存在於第五維,按照愛因斯坦的定律,將時空彎曲與變形。[3]

根據全息原理(holographic principle),所有在第五維的事件可以變換為在其它四維的事件,[5]因此,在糾纏粒子被生成的同時,蟲洞也被生成。更基礎地,這論述建議,引力與它彎曲時空的能力來自於量子糾纏。[3]

參考文獻[编辑]

若地面附近有一個蟲洞,它可能是這樣的。[6]

外部連結[编辑]