宇宙弦+黑洞,搭建可以穿越的虫洞!

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  虫洞,你你这俩 由广义相对论预言的奇特形态学 ,是连接時光中相距遥远的另一一3个区域的捷径,或者寄托了什么都有 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居于,更无需说从虫洞中穿越了。

  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,没法人歌词 歌词 没法人歌词 没法人歌词 构造了另一一3个可穿越虫洞的新模型。根据没法人歌词 歌词 没法人歌词 没法人歌词 的研究,只能 的虫洞以后 在宇宙学常数等于0的時光中居于。

  拓扑宇宙监督原理

  在Grado-White等人的论文中,没法人歌词 歌词 没法人歌词 没法人歌词 首先论证了可穿越虫洞在一般的時光中是不居于的,而这面前用到的物理原理是“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,你你这俩 原理以后 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,另一一3个旋转的带电黑洞不原应旋转得飞快,原应巨大的旋转角带宽会让被黑洞视界邮包邮寄的奇点裸露出来,而这是违反相对论因果性的。但彭罗斯只能从数学物理的带宽来证明你你这俩 猜想,于是他认为,只能另一一3个像上帝一样的“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,没法人歌词 歌词 没法人歌词 没法人歌词 首飞快了解类光能量条件(null energy condition)。

  在時光中,光子的轨迹是第三根类光曲线,这条曲线在時光中的每或者 都会另一一3个切矢量,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,以后 看成另一一3个矩阵;而k是另一一3个矢量,以后 看成是另一一3个列向量。或者,当T与另一一3个k相乘,得到另一一3个数。对于所有普通的物质,你你这俩 数是大于等于0的,这也不类光能量条件:

  根据拓扑宇宙监督原理,原应宇宙中的物质的能量动量张量不破坏类光能量条件,只能時光只能有特殊的拓扑形态学 。也也不说,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,而不应该再次跳出这类自行车内胎只能 的奇怪拓扑形态学 。而可穿越虫洞,就属于并就有奇怪的拓扑。什么都有 ,根据拓扑宇宙监督原理,在正常的時光中,可穿越虫洞无需居于。

  只能违反类光能量条件

  只能,你你这俩 以后 虫洞以后 居于,而能被物质所穿越呢?

  虫洞作为并就有時光的拓扑形态学 ,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。

  可穿越虫洞的居于,另一一3个基本原则,那也不物质场的能量动量张量只能违反类光能量条件。

  任何另一一3个的可穿越虫洞,只能有违反类光能量条件的“负能量”来支撑。换句话说,原应一群光子我应该 穿越虫洞,只能这群光子对应的测地线只能在虫洞里汇聚,这只能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以后 看出,在虫洞中,光线只能在物质场的能量动量张量违反类光能量条件下,才无需撞上奇点——在你你这俩 清况 下,聚焦在虫洞一端的光线在拖累虫洞的另一端都会散开,只能 才以后 从虫洞中逃出来。”

  或者,拓扑宇宙监督原理与瑞查德符里方程都指向同另一一3个结论:“要想穿越虫洞,必只能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,没法人歌词 歌词 没法人歌词 没法人歌词 就在此基础上,构造了另一一3个可穿越的虫洞。

  首先,没法人歌词 歌词 没法人歌词 没法人歌词 只能另一一3个带电黑洞,或者这另一一3个黑洞的电荷是相反的。也也不说,其中另一一3个黑洞带正电,只能 黑洞带负电。(我我觉得只能 的带电黑洞在现实宇宙中不常见,但理论上它以后 在宇宙学常数等于0的正常時光中居于)为你你这俩 要让黑洞携带电荷?这是原应带电黑洞内控 的奇点以后 被拉伸扭曲,从而形成一座通向只能 带电黑洞的桥,你你这俩 桥也不科学家梦寐以求的虫洞的雏形。

  或者,有了虫洞的雏形还是不够的。原应带电黑洞之间居于万有引力和电磁力,你你这俩 力都会相互吸引的,它们会让另一一3个黑洞相互靠近,这就只能构造出另一一3个稳定的虫洞。

  只能,如何也能让虫洞稳定下来呢?没法人歌词 歌词 没法人歌词 没法人歌词 想到了宇宙弦。

  宇宙弦是另一一3个来自弦论的理论模型,以后 被看成是大爆炸以后 的時光形态学 被冰冻时形成的奇异物体,具有很强大的张力(弹性)。早期宇宙中再次跳出的弦原应随宇宙膨胀而放大,只能就原应成为尺度很大的宇宙弦。你你这俩 宇宙弦以后 长达几万光年,成为连接另一一3个黑洞的管道。在Grado-White等人的论文中,没法人歌词 歌词 没法人歌词 没法人歌词 用到了第三根宇宙弦。

  如下图所示,深紫色 的宇宙弦是另一一3个闭弦,以后 振动起来产生负能量。没法人歌词 歌词 没法人歌词 没法人歌词 计算了你你这俩 负能量对時光几何的影响,发现它的确以后 除理虫洞坍塌。而黑色的宇宙弦是另一一3个开弦,它连接了另一一3个带电黑洞的端口,依靠宇宙弦巨大的张力阻止另一一3个黑洞相互靠拢。

  你你这俩 除理方案使得虫洞不但稳定,或者以后 被穿越。穿越你你这俩 虫洞所为宜的时间,大致与距离与光速的商在同另一一3个量级,什么都有 ,这是另一一3个“不快不慢”的虫洞。而在马尔达西纳等人提出的永久虫洞里,穿越的时间则要长什么都有 ,只能 的永久虫洞无需说适合星际旅行,只适合用来躲避星际战争。

  以后 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并就有在宇宙学常数为0的時光中以后 居于的可穿越虫洞,这使得整个研究看起来我我觉得更符合实际。