這是一個可愛的想法-一個連接兩個時空區域的隧道,一種宇宙捷徑。這些蟲洞大多被認爲屬于科幻小說的範疇,因爲如果一個蟲洞真的在我們的宇宙中形成,物理學認爲它將是不穩定的,並會立即崩潰。
但如果它們真的存在,我們怎麽才能尋找到它們呢?根據一篇新的研究論文,所需要的只是一個黑洞,圍繞它運行的恒星,以及預測和測量這些軌道的設備。
蟲洞被認爲有點像時空中的褶皺——如果你讀過馬德琳·伦格尔的《时间的皱纹》,你就会熟悉这个比喻。想象一只蚂蚁在一块织物上从一点走到另一点。如果织物是扁平的,蚂蚁必须移动最大距离。然而,如果你折叠织物,使两点几乎接触,蚂蚁所要做的就是从一个部分跳到另一个部分。
現在想象一下該結構是時空,兩點之間的空間有一個隧道即蟲洞。物理學家阿爾伯特·爱因斯坦和内森·罗森在1935年發表了一篇關于這一概念的有影響力的論文,因此也被稱爲愛因斯坦·罗森桥理论。
根據布法羅大學和中國揚州大學的科學家們的新論文,有一種非常簡單的方法來探測這種蟲洞。他們認爲,由于隧道使兩個空間區域更緊密地結合在一起,位于蟲洞另一端的大質量物體(如恒星)將在引力上影響隧道“我們”一端的物體的運動。
假設形成蟲洞所需要的條件之一是引力極端環境,例如黑洞周圍的空間(甚至黑洞視界內)所以,要觀察這個效應,你需要一個黑洞和圍繞它運行的一個或多個恒星。
在銀河系中,我們只有這樣一個區域——銀河系中心。其中的超大質量黑洞,一大堆恒星圍繞人馬座A*軌道運行,事實證明,這對于測試相對論等方面非常有用。如果這個區域有一個蟲洞,我們應該能夠根據這些恒星的運動來探測它。
“如果有兩顆恒星,分別在蟲洞的兩端,我們這邊的恒星應該會感受到另一邊恒星的引力影響。”布法羅大學的宇宙學家德揚·斯托伊科维奇说,“引力流将穿过虫洞。”
所以,如果你把一顆恒星圍繞人馬座A*的預期軌道繪制出來,如果那裏有一個蟲洞,而另一邊有一顆恒星,你就會看到偏離該軌道的地方。
這可不容易。射手座A*的質量是太陽的400萬倍,它是這個區域最主要的引力源。分離一顆甚至幾顆恒星的影響將是一項艱苦的工作。 如果蟲洞真的像一些理論家預測的那樣,在黑洞的視界內,所有的猜測都會落空——穿過蟲洞的恒星的引力影響與黑洞的引力影響是幾乎無法區分。
但是,我們確實有天文學家可以探測這個數據集。前面提到的相對論測試是基于一顆名爲s0-2或s2的恒星。兩個獨立的小組對s2進行了超過25年的觀測。而且我們的儀器也越來越精密,這意味著要達到所描述的檢測精度並非遙不可及。
即使我們確實探測到了恒星軌道上的擾動,那也不是決定性的,需要更多的證據。但是如果我們真的想找到蟲洞,我們需要一個起點,這篇新的論文也是這樣描述。
也就是說,即使蟲洞確實存在,它們也不可能爲我們提供一個平安的旅行模式。“即使蟲洞可以穿越,人類和宇宙飛船也很可能不會通過。” 斯托伊科維奇說,“實際上,你需要一個負能量源來維持蟲洞的開放,而我們不知道如何做到這一點。要創造一個穩定的巨大蟲洞,你需要一些魔法。”