广义相对论 虫洞可以是稳定的

广义相对论 虫洞可以是稳定的

一个疯狂的新理论表明，虫洞，或者说黑洞之间的门户，也可以是稳定的。

这一发现与先前的理论相矛盾，即当物质通过它们时，这些时空捷径就会崩溃。

这一巨大变化来自于相对论数学中的细节差异，但最终极大地改变了我们对虫洞行为方式的总体看法。

首先，相对论就像一台机器。把某些物体–比如说，一个质量或粒子–放进去，机器就会吐出这个集合在重力作用下的行为。广义相对论中的一切都以空间和时间的运动为基础。物体从特定的物理坐标开始，它们四处移动，并最终在其他坐标上结束。

虽然广义相对论的规则是固定的，但理论本身提供了很大的自由度，可以用数学来描述这些坐标。物理学家把这些不同的描述称为 “度规”。把度规看作是描述如何去你奶奶家过感恩节的不同方式。这可能是街道牌，基于卫星的经纬度，或在餐巾纸上潦草地写下的地标。你的导航方式在每种情况下都是不同的，但无论你选择哪种标准，你最终都会到达奶奶家。

同样，物理学家可以用不同的度规来描述相同的情况，有时一个度规比另一个度规更有帮助–就像一开始用街道的方向，但切换到餐巾纸地图来仔细检查你是否在正确的地标。

当涉及到黑洞和虫洞时，有几个潜在的度规。最受欢迎的是施瓦兹-席尔德度规，最早用于推导出黑洞的理论工具。但施瓦兹-席尔德度量包含一些古怪的数学。该度量在距离黑洞的一个特定距离上会出现问题，这个距离今天被称为施瓦茨-席尔德半径或事件视界。

我们所说的 “行为失常”，是指度规完全崩溃了，它不再能区分空间和时间中的不同点。

但是有另一种度规，叫做爱丁顿-芬克尔斯坦度规，它确实描述了粒子到达事件穹界时的情况：它们直接穿过并落入黑洞，再也看不到了。

这一切与虫洞有什么关系？构建虫洞的最简单方法是用黑洞的镜像，即白洞，来 “扩展” 黑洞的概念。这个想法是由爱因斯坦和内森·罗森首先提出的，因此虫洞有时被称为 “爱因斯坦-罗森桥”。

黑洞从不放出任何东西，白洞则无法放进任何东西。要制造一个虫洞，你只需把一个黑洞和一个白洞连接起来，然后把它们的奇点(即它们中心的无限密度点)连接起来。这就创造了一条穿越时空的隧道。

结果是什么？一个高度不稳定的隧道。

一旦理论上的虫洞存在，我们完全有理由问，如果有人真的试图穿过它，会发生什么。这就是广义相对论的机制的作用。鉴于这种(非常有趣的)情况，粒子是如何表现的？

标准的答案是，虫洞是讨厌的。白洞本身是不稳定的(甚至可能不存在)，而虫洞内的极端力量迫使虫洞本身伸展开来，并在形成的瞬间像橡皮筋一样断裂。

如果你想穿越虫洞呢？好吧，祝你好运。

但爱因斯坦和罗森用通常的施瓦兹-席尔德度规构建了他们的虫洞，而大多数对虫洞的分析也使用相同的度规。因此，法国里昂高等师范学院的物理学家Pascal Koiran尝试了其他方法：用爱丁顿-芬克尔斯坦代替施瓦兹-席尔德。他的论文于10月上传至预印本数据库arXiv中，发表在本月的《现代物理学杂志D》上。

Koiran发现，通过使用爱丁顿-芬克尔斯坦度规，他可以更容易地追踪一个粒子通过虫洞的路径。他发现，粒子可以穿过事件视界，进入虫洞隧道，并从另一侧逃脱，所有这些都是在有限的时间内完成的。爱丁顿-芬克尔斯坦度规在该轨迹的任何一点上都没有表现异常。

这是否意味着爱因斯坦-罗森桥是稳定的？不尽然。

广义相对论只告诉我们关于重力的行为，而不是自然界的其他力量。例如，热力学，也就是关于热和能量如何作用的理论，告诉我们白洞是不稳定的。如果物理学家试图在真实的宇宙中用真实的材料制造一个黑洞-白洞的组合，其他的数学制约关系表明能量密度会使虚空破碎。

然而，Koiran的结果仍然很有趣，因为它指出虫洞并不像它们最初出现时那样具有灾难性，而且可能存在通过虫洞隧道的稳定路径，这完全是广义相对论所允许的。

如果它们能让我们更快到达奶奶家就好了。

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