虫洞

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虫洞在二维环境的模拟
另一种虫洞在二维环境的模拟

虫洞(Wormhole),或译作蛀孔蠹孔[1],又称爱因斯坦-罗森桥,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年代由爱因斯坦纳森·罗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。

为了与其他种类的虫洞进行区分,例如量子态的量子虫洞及弦论上的虫洞,一般通俗所称之“虫洞”应被称为“时空虫洞”,量子态的量子虫洞一般被称为“微型虫洞”,两者有很大的区分。

黑洞有一个特性,就是会在另一边得到所谓的“镜射宇宙”。爱因斯坦并不重视这个解,因为我们根本不可能通行。于是,连接两个宇宙的“爱因斯坦—罗森桥”(Einstein—Rosen bridge)被认为只是个数学伎俩。

但是,在1963年时,纽西兰的数学家罗伊·克尔的研究发现,假设任何崩溃的恒星都会旋转,则形成黑洞时,将会成为动态黑洞;史瓦西的静态黑洞并不是最佳的物理解法。然而,实际上恒星会变成扁平的结构,不会形成奇点。也就是说:重力场并非无限大。这使得我们得到了一个惊人的结论:如果我们将物体或太空船沿着旋转黑洞的旋转轴心发射进入,原则上,它可能可以熬过中心的重力场,并进入镜射宇宙。如此一来,爱因斯坦—罗森桥就如同连接时空两个区域的通道,也就是“虫洞”。

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]

量子纠缠[编辑]

洛伦兹虫洞(史瓦西虫洞)的电脑绘图。

将两个黑洞纠缠在一起,然后再将它们分离,就可制成一个虫洞连结在它们之间(基本而言,一条捷径)。类似地从弦理论来检视,纠缠两个夸克也会有同样的作用。[3][4]

这些理论结果为一些新理论提供支持。这些新理论表明,引力与它的物理性质不是基础的,而是来自于量子纠缠。虽然量子力学正确地描述在微观层次的相互作用,它尚未能够解释引力。量子引力理论应该能够演示出古典引力不是基础的,就如同阿尔伯特·爱因斯坦所提议,而是从更基础的量子现象产生。[3]

施温格效应(Schwinger effect)从真空生成的纠缠粒子对,处于电场的作用下,可以被捕获,不让它们湮灭回真空。这些被捕获的粒子相互纠缠,可以映射到四维空间(一种时空的表现)。与之不同,物理学者认为,引力存在于第五维,按照爱因斯坦的定律,将时空弯曲与变形。[3]

根据全息原理(holographic principle),所有在第五维的事件可以变换为在其它四维的事件,[5]因此,在纠缠粒子被生成的同时,虫洞也被生成。更基础地,这论述建议,引力与它弯曲时空的能力来自于量子纠缠。[3]

参考文献[编辑]

若地面附近有一个虫洞,它可能是这样的。[6]

外部链接[编辑]