虫洞可能潜伏在宇宙中——新的研究提出了寻找他们的方法

原创作者：Andreea Font                                         翻译：南极的那只企鹅

阿尔伯特·爱因斯坦的广义相对论深刻地改变了我们对物理学基本概念的思考，例如空间和时间。但这也给我们留下了一些深刻的谜团。一个是黑洞，它是在过去几年才被明确发现的。另一个是“虫洞”——连接时空不同点的桥梁，理论上为太空旅行者提供了捷径。

虫洞仍然在想象的范围内。但一些科学家认为我们很快也能找到它们。在过去的几个月里，几项新的研究提出了一些有趣的前进方向。

黑洞和虫洞是爱因斯坦方程的特殊解，当时空结构被引力强烈弯曲时产生。例如，当物质密度极高时，时空结构会变得如此弯曲，以至于连光都无法逃脱。这是一个黑洞。

由于该理论允许时空结构被拉伸和弯曲，人们可以想象出各种可能的配置。1935 年，爱因斯坦和物理学家内森·罗森 描述了如何将两片时空连接在一起，在两个宇宙之间架起一座桥梁。这是一种虫洞——从那时起，人们就想象出许多其他虫洞。

一些虫洞可能是“可穿越的”，这意味着人类可能能够穿过它们。尽管如此，它们需要足够大，并在重力的作用下保持打开状态，重力试图关闭它们。以这种方式向外推动时空，需要大量的“负能量”。

听起来很科幻？我们知道负能量是存在的，实验室里已经产生了少量的能量。我们也知道，宇宙加速膨胀的背后是负能量。所以大自然可能已经找到了一种制造虫洞的方法。

在天空中发现虫洞

我们如何证明虫洞存在？在发表在《皇家学会月刊》上的一篇新论文中，俄罗斯天文学家认为它们可能存在于一些非常明亮的星系的中心，并提出了一些观测来寻找它们。这是基于如果从虫洞一侧出来的物质与落入其中的物质碰撞会发生什么。计算表明，碰撞将导致伽马射线的壮观显示，我们可以尝试用望远镜观察。

这种辐射可能是区分虫洞和黑洞的关键，此前人们认为它们与外界无法区分。但是黑洞应该产生更少的伽马射线并将它们喷射到喷流中，而通过虫洞产生的辐射将被限制在一个巨大的球体中。尽管本研究中考虑的那种虫洞是可以穿越的，但它不会是一次愉快的旅行。因为它离活跃星系的中心太近了，高温会把一切都烧得干脆。但并非所有虫洞都是这种情况，例如那些远离银河系中心的虫洞。

星系可以在其中心拥有虫洞的想法并不新鲜。以银河系中心的超大质量黑洞为例。这是通过对黑洞附近恒星轨道的艰苦追踪而发现的，这一重大成就获得了2020年的诺贝尔物理学奖。但最近的一篇论文表明，这种引力可能是由虫洞引起的。

与黑洞不同，虫洞可能会从位于另一侧的物体“泄漏”一些重力。这种令人毛骨悚然的引力作用会给银河系中心附近恒星的运动增加一点微小的冲击。根据这项研究，一旦我们仪器的灵敏度变得更先进一点，在不久的将来，具体的影响应该可以在观测中进行测量。

巧合的是，最近的另一项研究报告了在天空中发现了一些“奇怪的无线电圈”。这些圆圈很奇怪，因为它们很大，但与任何可见物体无关。目前，他们无视任何传统解释，因此虫洞已被视为可能的原因。

一罐蠕虫

虫洞牢牢控制着我们的集体想象力。在某种程度上，它们是一种令人愉快的逃避现实。不像黑洞那样可怕，因为它们会捕获所有冒险进入的东西，虫洞可以让我们以比光速更快的速度旅行到遥远的地方。事实上，它们甚至可能是时间机器，提供一种向后旅行的方式——正如已故的斯蒂芬霍金在他的最后一本书中所建议的那样。

虫洞也出现在量子物理学中，量子物理学统治着原子和粒子的世界。根据量子力学，粒子可以从空旷的空间中弹出，但会在片刻之后消失。这已经在无数的实验中看到了。如果可以创造粒子，为什么不能创造虫洞？物理学家认为，虫洞可能是在早期宇宙中由突然出现和消失的量子粒子泡沫形成的。其中一些“原始虫洞”今天可能仍然存在。

最近关于“量子隐形传态”的实验——量子信息从一个位置到另一个位置的“无实体”传输——结果证明其工作方式与通过虫洞连接的两个黑洞非常相似。这些实验似乎解决了“量子信息悖论”，这表明物理信息可能会永久消失在黑洞中。但它们也揭示了众所周知的不相容的量子物理学理论和引力理论之间的深刻联系——虫洞与两者都相关——这可能有助于构建“万有理论”。

虫洞在这些引人入胜的发展中发挥作用的事实不太可能被忽视。我们可能没有看到它们，但它们肯定就在那里。它们甚至可以帮助我们了解一些最深奥的宇宙奥秘，例如我们的宇宙是否是唯一的。

完

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