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就像人工引力和任何量子相关的东西一样,虫洞是那些廉价的、似乎可以让任何科幻剧情卖点成为可能的写作工具之一。

然而,它们也是真正的科学家们寻找的、由真实的科学理论预测到的物体。但是在寻找某个物体之前,你得知道它是什么样子的。根据一篇论文,想要找到一个虫洞,你只要发现它的影子就可以了。

虫洞模拟图1 (图片来源:scitechdaily)

 

虚无之桥

虫洞的概念最早是由阿尔伯特 · 爱因斯坦和内森 · 罗森提出的。爱因斯坦的广义相对论提出,将质量压缩到一个小到密度和引力达到无穷大的点是可能的。这个空间被称为奇点,但这个说法让爱因斯坦头疼不已,毕竟“无穷大”这件事在论文里也说不清楚。在1935年的一篇论文中,爱因斯坦和罗森提出通过将奇点扩展到第二个位置来避免奇点。我们通过扭曲时空的结构来创造一个两点之间的管状路径,就像把气球的两边捏在一起似的。这个“爱因斯坦–罗森桥”就是大多数人所说的虫洞。

虫洞模拟图2(图片来源:waterstechonology)

虫洞和黑洞不同,但它们是有联系的。有些虫洞的概念要求在虫洞的一端有一个黑洞。黑洞和虫洞都有一种能使时空结构发生扭曲,并使光在其周围传播路径发生弯曲的强烈引力。但不是所有的光皆会如此–一些倒霉的光粒子会落入其中,产生一种被科学家们称为阴影的黑暗空洞。

事实上,此时此刻,科学家们正在梳理第一批由“事件视界望远镜”收集来的数据,希望以此得到黑洞的可见观察。虽说我们证明了黑洞的存在,但是证实虫洞存在这事就没那么严丝合缝了。一个突出的问题就是如果虫洞存在,我们也不知道如何防止其瞬间坍塌。为了解决这个问题,科学家们想出了一种理论上具有负压的材料,即“异种物质”来保持隧道的畅通。当然,我们也不知道所谓的“异种物质”到底是什么样的材料。但是不能因为我们认为某些东西不存在我们就不去寻找它,况且来自孟买塔塔基础研究所的物理学家拉吉卜 · 谢赫(Rajibul Shaikh)就对我们需要留意什么有个看法。

虫洞模拟图3(图片来源:quantamagazine)

如果虫洞看到了它的影子…

在同行评审之前的arXiv网站(译注:arXiv是一个收集物理学、数学、计算机科学、生物学与数理经济学的论文预印本的网站)上的一篇论文中,谢赫得出结论,一种被称为泰欧级旋转虫洞的特殊类型的物体会比黑洞投下更大更扭曲的阴影。花园型虫洞是静态和圆形的,而泰欧级虫洞是扭转且不对称的。这种现象被认为是为了让“异种物质”持续四处移动,以避免撞击任何可能的星际旅行者–这也是我们希望有一天能成为的。

在未来,人类会成为星际旅行者(图片来源:美国国家航空航天局)

你可能会惊讶地发现,科学家们已经计算出了旋转虫洞的影子。但是谢赫认为,他们没有考虑到“咽喉”,也就是隧道。不过有了这个新的分析,如果科学家们看到了一个虫洞,他们就能更好地识别这个虫洞–前提是这个虫洞必须是不对称的、旋转级的虫洞。

虫洞模拟图4(图片来源:quantamagazine)

当然,任何发现虫洞的机会都很渺茫。“宏观虫洞存在的可能性微乎其微,”威斯康星大学密尔沃基分校的物理学家约翰 · 弗里德曼(John Friedman)对科学在线(Live Science)说。“如果它们真的存在,那么支撑虫洞的物质的未知性质使得我们无法预测其阴影。”那是因为想要知道阴影的形状就必须要知道虫洞的几何形状,而想要知道虫洞的几何形状就必须要知道虫洞内“异种物质”的性质。我们只能很遗憾地说,这个问题目前还无法企及。

原文链接:http://www.toutiao.com/a6857735065951011331

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