宇宙弦+黑洞,搭建可以穿越的虫洞!

  • 时间:
  • 浏览:1
  虫洞,你你这种由广义相对论预言的奇特形状,是连接岁月中相距遥远的五个 多区域的捷径,你你这种寄托了过多人实现岁月旅行的梦想。不过,目前科学家从未证实过虫洞的居于,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,大伙儿构造了五个 多可穿越虫洞的新模型。根据大伙儿的研究,从前的虫洞可不非要在宇宙学常数等于0的岁月中居于。

  拓扑宇宙监督原理

  在Grado-White等人的论文中,大伙儿首先论证了可穿越虫洞在一般的岁月中是不居于的,而这手中用到的物理原理是“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,你你这种原理可不非要认为是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,五个 多旋转的带电黑洞不但是 旋转得太快,但是 巨大的旋转角淬硬层 会让被黑洞视界国际包囊的奇点裸露出来,而这是违反相对论因果性的。但彭罗斯非要从数学物理的淬硬层 来证明你你这种猜想,于是他认为,非要五个 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,大伙儿首没能了解类光能量条件(null energy condition)。

  在岁月中,光子的轨迹是十根类光曲线,这条曲线在岁月中的每你你这种都五个 多多切矢量,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,可不非要看成五个 多矩阵;而k是五个 多矢量,可不非要看成是五个 多列向量。你你这种,当T与五个 多k相乘,得到五个 多数。对于所有普通的物质,你你这种数是大于等于0的,这过多 类光能量条件:

  根据拓扑宇宙监督原理,但是 宇宙中的物质的能量动量张量不破坏类光能量条件,非要 岁月非要有特殊的拓扑形状。也过多 说,岁月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,而不应该经常出现 之类自行车内胎从前的奇怪拓扑形状。而可穿越虫洞,就属于一种奇怪的拓扑。过多,根据拓扑宇宙监督原理,在正常的岁月中,可穿越虫洞不让居于。

  非要违反类光能量条件

  非要 ,你你这种但是 虫洞可不非要居于,而能被物质所穿越呢?

  虫洞作为一种岁月的拓扑形状,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,五个 多多基本原则,那过多 物质场的能量动量张量非要违反类光能量条件。

  任何五个 多的可穿越虫洞,非要有违反类光能量条件的“负能量”来支撑。换句话说,但是 一群光子想要穿越虫洞,非要 这群光子对应的测地线非要在虫洞里汇聚,这非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可不非要看出,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,才不让撞上奇点——在你你这种情况下,聚焦在虫洞一端的光线在被抛弃虫洞的另一端总要散开,从前才可不非要从虫洞中逃出来。”

  你你这种,拓扑宇宙监督原理与瑞查德符里方程都指向同五个 多结论:“要想穿越虫洞,必非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,大伙儿就在此基础上,构造了五个 多可穿越的虫洞。

  首先,大伙儿非要五个 多带电黑洞,你你这种你你这种个多黑洞的电荷是相反的。也过多 说,其中五个 多黑洞带正电,从前黑洞带负电。(真是从前的带电黑洞在现实宇宙中不常见,但理论上它可不非要在宇宙学常数等于0的正常岁月中居于)为你你这种要让黑洞携带电荷?这是但是 带电黑洞內部的奇点可不非要被拉伸扭曲,从而形成一座通向从前带电黑洞的桥,你你这种桥过多 科学家梦寐以求的虫洞的雏形。

  你你这种,有了虫洞的雏形还是严重不足的。但是 带电黑洞之间居于万有引力和电磁力,你你这种力就有相互吸引的,它们会让五个 多黑洞相互靠近,这就非要构创造创造发明五个 多稳定的虫洞。

  非要 ,怎么才能 才能 不让 让虫洞稳定下来呢?大伙儿想到了宇宙弦。

  宇宙弦是五个 多来自弦论的理论模型,可不非要被看成是大爆炸但是 的岁月形状被冰冻时形成的奇异物体,具有很强大的张力(弹性)。早期宇宙中经常出现 的弦但是 随宇宙膨胀而放大,非要 就但是 成为尺度很大的宇宙弦。你你这种宇宙弦可不非要长达几万光年,成为连接五个 多黑洞的管道。在Grado-White等人的论文中,大伙儿用到了十根宇宙弦。

  如下图所示,深蓝色的宇宙弦是五个 多闭弦,可不非要振动起来产生负能量。大伙儿计算了你你这种负能量对岁月几何的影响,发现它的确可不非要避免虫洞坍塌。而黑色的宇宙弦是五个 多开弦,它连接了五个 多带电黑洞的端口,依靠宇宙弦巨大的张力阻止五个 多黑洞相互靠拢。

  你你这种避免方案使得虫洞不但稳定,你你这种可不非要被穿越。穿越你你这种虫洞所合适的时间,大致与距离与光速的商在同五个 多量级,过多,这是五个 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,穿越的时间则要长过多,从前的永久虫洞不须适合星际旅行,只适合用来躲避星际战争。

  但是 的可穿越虫洞研究大多都与反德西特岁月(宇宙学常数为负数)有关,而最新的研究构造了一种在宇宙学常数为0的岁月中可不非要居于的可穿越虫洞,这使得整个研究看起来真是更符合实际。