一項新研究指出,恒星怪異的擺動行爲可能會暴露蟲洞的位置,如果這些傳說中時空隧道真實存在的話
蟲洞是科幻小說中長盛不衰的主題。多年來,在許多故事、書籍和電影中,主人公都以蟲洞作爲宇宙中的捷徑,穿梭于相隔遙遠的星球之間。根據愛因斯坦的廣義相對論,蟲洞的存在是有可能的,但從來沒有人證實過。
新研究發現了一種對蟲洞進行試探性偵測的可能方法,那就是尋找微小但奇怪的恒星運動。
如果有兩顆恒星分別位于蟲洞的兩側,那在我們這一側的恒星應該能感受到另一側恒星的引力影響,引力流會穿過蟲洞。
蟲洞需要時空的極度扭曲,這反過來又依賴于非常強大的引力。因此,想要尋找蟲洞,最好的去處很可能在星系核心的超大質量黑洞附近,比如銀河系中心的人馬座A*,這個超大質量黑洞擁有相當于400萬個太陽的質量。
如果你繪制出人馬座A*周圍某顆恒星的預期軌道,當那裏存在蟲洞,且蟲洞另一側又有一顆恒星時,你應該就會看到恒星出現偏離軌道的情況。
目前的觀測技術還不夠靈敏,無法進行這樣的探測。但在未來的10年或20年裏,隨著儀器設備的進步,以及對合適的目標恒星(如環繞人馬座A*的S2)進行長期監測,我們或許就能實現這一目標。
當然,我們還不能太過激動。即使未來天文學家能進行這樣的探測,也不一定就能得到確定的結果。
當我們達到觀測所需的精度時,如果檢測到了S2恒星軌道的擾動,那我們可能會說,蟲洞是可能性最高的解釋,但是,我們還不能說這絕對是一個蟲洞。可能有其他的解釋,或許蟲洞這一側有其他東西幹擾了這顆恒星的運動。
對于太空探索而言,前景並沒有我們想象的那麽樂觀:蟲洞旅行很可能在很長一段時間內只是一個科幻夢想。
即使蟲洞可以穿越,人類和宇宙飛船也很可能無法通過,實際上,你需要一個負能量來源來保持蟲洞的打開狀態,我們不知道該怎麽做,要創造一個巨大的穩定蟲洞,你可能需要一些魔法。
什麽是蟲洞理論?
蟲洞可能具有兩個開口,由一個通道連接。開口很可能是球狀的,而通道可能是一條直線,但也可能彎彎繞繞,比常規路徑更長
蟲洞理論假設,存在一個理論上的時空通道,可以爲穿越宇宙的長途旅行創造捷徑。蟲洞由愛因斯坦的廣義相對論預言,又稱愛因斯坦-羅森橋。不過需要小心的是,在穿越蟲洞時也可能遭遇突然崩塌、高劑量輻射和有害外來物質的危險。
蟲洞理論最早于1916年提出,但當時還不叫這個名稱。奧地利物理學家路德維希·弗莱姆回顾了另一位物理学家对爱因斯坦广义相对论中方程组的解,意识到还有另一种可能。他描述了一种“白洞”——理論上與黑洞的時間反轉,黑洞和白洞的入口都可以通過時空通道連接。
1935年,愛因斯坦和物理學家納森·罗森利用广义相对论详细阐述了这一观点,提出时空中存在某种“桥梁”。这些桥梁连接着时空中两个不同的点,理论上创造了一条可以缩短旅行时间和距离的捷径,这些捷径后来被称为“爱因斯坦-羅森橋”或“蟲洞”。
整個理論都只是假設,我們不可能很快就找到蟲洞。蟲洞可能具有兩個開口,由一個通道連接,開口很可能是球狀的,而通道可能是一條直線,但也可能彎彎繞繞,比常規路徑更長。
在廣義相對論的某些解中,蟲洞不僅可以存在,而且每個蟲洞的開口都是一個黑洞,然而,自然形成的黑洞由垂死的恒星坍縮而成,其本身並不産生蟲洞。有科學家認爲,我們或許可以通過觀察經過蟲洞的光線所受到的引力影響,來發現一個負質量的蟲洞
穿越蟲洞
科幻小說中充滿了穿越蟲洞的故事。但是,蟲洞旅行的實際情況可能要複雜得多,這不僅僅是因爲我們還沒有發現蟲洞。
第一個問題是蟲洞的規模。據預測,原始蟲洞可以在微小的尺度上存在,大約10到33厘米。
然而,隨著宇宙的膨脹,有一些蟲洞可能被拉伸到更大的尺寸。另一個問題是穩定性。預測中的愛因斯坦-羅森蟲洞會很快坍塌,因此對星際旅行毫無用處。
我們需要一些非常特別的物質來穩定蟲洞,但現在還不清楚宇宙中是否存在這樣的物質。
不過,近年的研究發現,含有“外來”物質的蟲洞可能保持開啓和不變的時間更長,這裏所說的“外來”物質不應與暗物質或反物質相混淆,它們具有負能量密度和大的負壓,這種物質只在某些真空態的行爲中被視爲量子場論的一部分。
如果一個蟲洞包含了足夠的外來物質(無論是自然産生的還是人工添加的),理論上都可以作爲發送信息或太空旅行的方式。
不幸的是,人類在這種時空隧道中的旅行很可能面臨巨大的挑戰。“現在還沒有定論,所以我們並不知道,”研究相對論、黑洞和蟲洞的著名物理學家基普·索恩说,“但有很強的迹象表明,可以讓人類通過的蟲洞在物理定律上是不可能的。這很悲劇,很不幸,但這就是事情的發展方向。”
蟲洞不僅可能連接宇宙中兩個獨立的區域,還可能連接兩個不同的宇宙。一些科學家猜想,如果蟲洞的一個開口以特定的方式移動,那或許能讓時間旅行成爲可能。
你可以通過可穿越的蟲洞進入未來或過去,但這並不容易,把蟲洞變成時間機器需要付出巨大的努力,要弄出一個蟲洞本來就夠難的。
然而,已故的英國宇宙學家斯蒂芬·霍金认为,这种利用虫洞的方式是不可能的。美国宇航局的埃里克·克里斯蒂安则写道:“蟲洞並不是回到過去的一種方式,而是一條近路,使那些遙遠的東西變得離我們更近。”
盡管在蟲洞中加入外來物質可能會使其變得穩定,直到人類可以安全通過的程度,但也有另一種可能是,加入“常規”物質會破壞入口的穩定,即使能找到蟲洞,今天的技術也不足以使其擴大或穩定。
當然,科學家將繼續探索這一概念,希望終有一天能利用其作爲太空旅行的一種方式。