扬州大学科研团队找到构造虫洞的新思路:“星际旅行”不是梦?

2021年4月8日 by 没有评论

许多科幻电影中都有这样的场景:人类“嗖”地一下钻进邻近的一个虫洞开口,抄近道抵达遥远宇宙的某个角落。真的有虫洞吗?如果有,人类如何找到它,又是如何穿越的?这些谜团一直困扰着科学家们。扬州大学引力与宇宙学研究中心戴德昌教授团队提出一种新的方法,相关研究成果近日发表在国际知名期刊《欧洲物理杂志C辑》上,或将带领人类见识到虫洞的真实面目。

现代快报+/ZAKER南京记者 阿里亚 胡玉梅/文 受访者供图

本质区别

黑洞意味着终止,虫洞意味着旅行

你听说过虫洞吗?它是科幻小说和电影里的常客,并且设定都非常酷炫。比如在电影《星际穿越》里,地球正在步入死亡,但宇航员们看到了一丝希望:土星附近出现了一个虫洞。穿越它,宇航员们可以轻松抵达其他星球,寻找新的人类家园。

“虫洞是爱因斯坦方程的特殊解,简单地说,它是连接两个遥远位置的空间隧道。”戴德昌说,宇宙中存在许多未解的谜团,其中最有名的就是暗物质和暗能量的存在。为了解开这些谜团,科学家们引进多维空间这个概念。所谓的多维空间,是比我们人类看到以及感受到的“正常”维度更多的空间。

虫洞非常神奇,它可以扭曲时空,形成时空隧道。隧道的两端各连着一个张开大口的“引力井”,开口的两端可能联系着两个不同的世界。如果没有进入虫洞,人们很难分辨它是虫洞还是黑洞。

黑洞、白洞、虫洞,你是不是也傻傻分不清?戴德昌告诉现代快报记者,这三种“洞”有着本质的区别。黑洞是啥都吸的“洞”,与之相反,物质无法进入白洞;虫洞有两个洞口,并通过一个隧道相连;黑洞只有一个洞口,洞口的尽头是一个死胡同,进入黑洞的人最终会抵达内部的奇点。简单来说,黑洞意味着终止,虫洞则意味着旅行。

“虽然迄今为止还没有人发现虫洞,但科学家们一直在寻觅可以证明它存在的‘蛛丝马迹’。”戴德昌说,只有弄清楚虫洞的形成机制,才能进一步证明它存在。

独辟蹊径

用“膜”的张力来维持虫洞开放

多年来,戴德昌团队对虫洞展开一系列深入研究。近日,他们首次跳出传统思维,从“膜宇宙”的角度探讨构建“类虫洞”的可能性及方法。

“科学家们认为我们的宇宙是更高维时空中的一片膜,这就是所谓的‘膜宇宙’。”戴德昌说,物质在膜上的距离可能很远,但是在高维空间中却很近。举个例子,你想象一只蚂蚁在一块织物上从这一端走到另一端,如果织物是扁平的,蚂蚁要走很久很久的路,如果折叠织物使两端几乎接触,蚂蚁很快就能抵达目的地。

“物质之间的引力作用可以把它们吸附在一起,抵抗膜的张力并造成膜变形。”戴德昌告诉现代快报记者,物质可以通过这个结构直接来到远处,这样的效应很像虫洞,因此被称之为“类虫洞”结构。

为了验证这种“脑洞大开”的想法,戴德昌团队又展开大量理论计算,探究“类虫洞”的形成条件。研究发现,两个宇宙形成“类虫洞”的条件,取决于“膜”的张力条件。极端条件下,如果张力为零,任何两个质量不为零的物体都可能形成虫洞,这就是为什么“膜宇宙”可以出现“类虫洞”结构的原因。这个模型避开了一般认为生成虫洞需要负能量或破坏能量条件的问题。

虫洞转瞬即逝,为了维持虫洞持续开放不消失,科学家们认为需要往虫洞里灌入负能量。“大多数制造稳定虫洞的方案都需要用到负能量,但在我们团队的设想中是不需要额外的负能量来制造虫洞,这为构建虫洞提供了一个全新的思路。”戴德昌表示,为了验证这个想法,他们需要对稳定性进行全面分析,这也是团队未来进一步重点研究的方向。

关于穿越

人穿越虫洞会怎样?可能被撕碎

宇宙中,距离都是用光年来进行丈量。很多人都希望,某一天人类能够在宇宙中任意穿梭,体验非一般的感觉。既然时空隧道有可能存在于虫洞中,那人类是不是可以依靠虫洞实现星际旅行?

戴德昌表示,能不能穿越虫洞,关键在于确认它有没有视界面。视界面是一个边界,在视界面内的事物都会“陷入”其中无法跳脱,连光也逃不掉。

“另外,虫洞隧道的潮汐力要足够小,人才能安全过去。”戴德昌说,因为潮汐力的作用,当接近虫洞时,人类会感觉到自己的身体在沿虫洞的方向被拉伸。如果潮汐力太大,试图穿越的人会被撕碎。“比较大的星体引力场的梯度比较小,潮汐力会小一点,便可以完整地穿越。当然,如果有人身体特别坚固、异常强壮,可能更容易安全穿越。”

标签:
责编:缪钦 崔欣

Leave a Comment

电子邮件地址不会被公开。 必填项已用*标注