宇宙弦+黑洞,搭建可以穿越的虫洞!

  • 时间:
  • 浏览:2
  虫洞,相似 由广义相对论预言的奇特型态,是连接時光中相距遥远的4个多区域的捷径,或多或少寄托了或多或少或多或少人实现時光旅行的梦想。不过,目前科学家从未证实过虫洞的存在,更不须从虫洞中穿越了。

  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,亲戚亲戚朋友构造了4个多可穿越虫洞的新模型。根据亲戚亲戚朋友的研究,原本的虫洞都能够在宇宙学常数等于0的時光中存在。

  拓扑宇宙监督原理

  在Grado-White等人的论文中,亲戚亲戚朋友首先论证了可穿越虫洞在一般的時光中是不存在的,而这身旁用到的物理原理是“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,相似 原理都能够认为是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,4个多旋转的带电黑洞可能旋转得越快,可能巨大的旋转角数率会让被黑洞视界寄挂号印刷品 的奇点裸露出来,而这是违反相对论因果性的。但彭罗斯非要从数学物理的层厚来证明相似 猜想,于是他认为,时要4个多像上帝一样的“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,亲戚亲戚朋友首先要了解类光能量条件(null energy condition)。

  在時光中,光子的轨迹是根小类光曲线,这条曲线在時光中的每或多或少也有4个多切矢量,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,都能够看成4个多矩阵;而k是4个多矢量,都能够看成是4个多列向量。或多或少,当T与4个多k相乘,得到4个多数。对于所有普通的物质,相似 数是大于等于0的,这而是类光能量条件:

  根据拓扑宇宙监督原理,可能宇宙中的物质的能量动量张量不破坏类光能量条件,先要時光非要有特殊的拓扑型态。也而是说,時光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,而不应该出先 相似自行车内胎原本的奇怪拓扑型态。而可穿越虫洞,就属于四种 奇怪的拓扑。或多或少或多或少,根据拓扑宇宙监督原理,在正常的時光中,可穿越虫洞不用存在。

  时要违反类光能量条件

  先要,那些刚刚虫洞都能够存在,而能被物质所穿越呢?

  虫洞作为四种 時光的拓扑型态,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。

  可穿越虫洞的存在,有4个多基本原则,那而是物质场的能量动量张量时要违反类光能量条件。

  任何4个多的可穿越虫洞,时要有违反类光能量条件的“负能量”来支撑。换句话说,可能一群光子愿意穿越虫洞,先要这群光子对应的测地线非要在虫洞里汇聚,这时要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都能够看出,在虫洞中,光线非要在物质场的能量动量张量违反类光能量条件下,才不用撞上奇点——在相似 状态下,聚焦在虫洞一端的光线在背叛虫洞的另一端完会散开,原本才都能够从虫洞中逃出来。”

  或多或少,拓扑宇宙监督原理与瑞查德符里方程都指向同4个多结论:“要想穿越虫洞,时要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,亲戚亲戚朋友就在此基础上,构造了4个多可穿越的虫洞。

  首先,亲戚亲戚朋友时要有4个多带电黑洞,或多或少相似 个多黑洞的电荷是相反的。也而是说,其中4个多黑洞带正电,原本黑洞带负电。(我觉得原本的带电黑洞在现实宇宙中不常见,但理论上它都能够在宇宙学常数等于0的正常時光中存在)为那些要让黑洞携带电荷?这是可能带电黑洞内部管理的奇点都能够被拉伸扭曲,从而形成一座通向原本带电黑洞的桥,相似 桥而是科学家梦寐以求的虫洞的雏形。

  或多或少,有了虫洞的雏形还是不够的。可能带电黑洞之间存在万有引力和电磁力,那些力也有相互吸引的,它们会让4个多黑洞相互靠近,这就非要构发明4个多稳定的虫洞。

  先要,怎么才能 才能 能够让虫洞稳定下来呢?亲戚亲戚朋友想到了宇宙弦。

  宇宙弦是4个多来自弦论的理论模型,都能够被看成是大爆炸刚刚的時光型态被冰冻时形成的奇异物体,具有很强大的张力(弹性)。早期宇宙中出先 的弦可能随宇宙膨胀而放大,先要就可能成为尺度很大的宇宙弦。相似 宇宙弦都能够长达几万光年,成为连接4个多黑洞的管道。在Grado-White等人的论文中,亲戚亲戚朋友用到了根小宇宙弦。

  如下图所示,深蓝色的宇宙弦是4个多闭弦,都能够振动起来产生负能量。亲戚亲戚朋友计算了那些负能量对時光几何的影响,发现它的确都能够外理虫洞坍塌。而黑色的宇宙弦是4个多开弦,它连接了4个多带电黑洞的端口,依靠宇宙弦巨大的张力阻止4个多黑洞相互靠拢。

  相似 外理方案使得虫洞不但稳定,或多或少都能够被穿越。穿越相似 虫洞所离米 的时间,大致与距离与光速的商在同4个多量级,或多或少或多或少,这是4个多“不快不慢”的虫洞。而在马尔达西纳等人提出的永久虫洞里,穿越的时间则要长或多或少或多或少,原本的永久虫洞不须适合星际旅行,只适合用来躲避星际战争。

  刚刚的可穿越虫洞研究大多都与反德西特時光(宇宙学常数为负数)有关,而最新的研究构造了四种 在宇宙学常数为0的時光中都能够存在的可穿越虫洞,这使得整个研究看起来我觉得更符合实际。