北京時(shí)間 10 月 28 日消息，據國外媒體報道，一項新研究指出，恒星怪異的擺動(dòng)行為可能會(huì )暴露蟲(chóng)洞的位置，如果這些傳說(shuō)中時(shí)空隧道真實(shí)存在的話(huà)。

　　蟲(chóng)洞是科幻小說(shuō)中長(cháng)盛不衰的主題。多年來(lái)，在許多故事、書(shū)籍和電影中，主人公都以蟲(chóng)洞作為宇宙中的捷徑，穿梭于相隔遙遠的星球之間。根據愛(ài)因斯坦的廣義相對論，蟲(chóng)洞的存在是有可能的，但從來(lái)沒(méi)有人證實(shí)過(guò)。

　　這項新研究提供了一種對蟲(chóng)洞進(jìn)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(dòng)。“如果有兩顆恒星分別位于蟲(chóng)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，“研究作者之一、紐約州立大學(xué)布法羅分校的宇宙學(xué)家和物理學(xué)教授德?lián)P·斯托伊科維奇(Dejan Stojkovic)在一份聲明中說(shuō)，“引力流會(huì )穿過(guò)蟲(chóng)洞。”

　　蟲(chóng)洞需要時(shí)空的極度扭曲，這反過(guò)來(lái)又依賴(lài)于非常強大的引力。因此，想要尋找蟲(chóng)洞，最好的去處很可能在星系核心的超大質(zhì)量黑洞附近。比如銀河系中心的人馬座A*(Sagittarius A*)，這個(gè)超大質(zhì)量黑洞擁有相當于 400 萬(wàn)個(gè)太陽(yáng)的質(zhì)量。

　　斯托伊科維奇說(shuō)：“如果你繪制出人馬座 A *周?chē)愁w恒星的預期軌道，當那里存在蟲(chóng)洞，且蟲(chóng)洞另一側又有一顆恒星時(shí)，你應該就會(huì )看到恒星出現偏離軌道的情況。”

　　他還指出，目前的觀(guān)測技術(shù)還不夠靈敏，無(wú)法進(jìn)行這樣的探測。但在未來(lái)的 10 年或 20 年里，隨著(zhù)儀器設備的進(jìn)步，以及對合適的目標恒星(如環(huán)繞人馬座A*的 S2)進(jìn)行長(cháng)期監測，我們或許就能實(shí)現這一目標。

　　當然，我們還不能太過(guò)激動(dòng)。即使未來(lái)天文學(xué)家能進(jìn)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(guān)測所需的精度時(shí)，如果檢測到了 S2 恒星軌道的擾動(dòng)，那我們可能會(huì )說(shuō)，蟲(chóng)洞是可能性最高的解釋?zhuān)?rdquo;斯托伊科維奇說(shuō)，“但是，我們還不能說(shuō)這絕對是一個(gè)蟲(chóng)洞?？赡苡衅渌慕忉?zhuān)蛟S蟲(chóng)洞這一側有其他東西干擾了這顆恒星的運動(dòng)。”

　　斯托伊科維奇還表示，對于太空探索而言，前景并沒(méi)有我們想象的那么樂(lè )觀(guān)：蟲(chóng)洞旅行很可能在很長(cháng)一段時(shí)間內只是一個(gè)科幻夢(mèng)想。“即使蟲(chóng)洞可以穿越，人類(lèi)和宇宙飛船也很可能無(wú)法通過(guò)，”他說(shuō)，“實(shí)際上，你需要一個(gè)負能量來(lái)源來(lái)保持蟲(chóng)洞的打開(kāi)狀態(tài)。我們不知道該怎么做。要創(chuàng )造一個(gè)巨大的穩定蟲(chóng)洞，你可能需要一些魔法。”

　　這項新研究的第一作者是中國揚州大學(xué)的戴德昌教授，他和斯托伊科維奇的這篇論文發(fā)表在本月早些時(shí)候的《物理評論D》(Physical Review D)雜志上。

　　什么是蟲(chóng)洞理論?

　　蟲(chóng)洞可能具有兩個(gè)開(kāi)口，由一個(gè)通道連接。開(kāi)口很可能是球狀的，而通道可能是一條直線(xiàn)，但也可能彎彎繞繞，比常規路徑更長(cháng)

　　蟲(chóng)洞理論假設，存在一個(gè)理論上的時(shí)空通道，可以為穿越宇宙的長(cháng)途旅行創(chuàng )造捷徑。蟲(chóng)洞由愛(ài)因斯坦的廣義相對論預言，又稱(chēng)愛(ài)因斯坦-羅森橋。不過(guò)需要小心的是，在穿越蟲(chóng)洞時(shí)也可能遭遇突然崩塌、高劑量輻射和有害外來(lái)物質(zhì)的危險。

　　蟲(chóng)洞理論最早于 1916 年提出，但當時(shí)還不叫這個(gè)名稱(chēng)。奧地利物理學(xué)家路德維希·弗萊姆(Ludwig Flamm)回顧了另一位物理學(xué)家對愛(ài)因斯坦廣義相對論中方程組的解，意識到還有另一種可能。他描述了一種“白洞”——理論上與黑洞的時(shí)間反轉。黑洞和白洞的入口都可以通過(guò)時(shí)空通道連接。

　　1935 年，愛(ài)因斯坦和物理學(xué)家納森·羅森(Nathan Rosen)利用廣義相對論詳細闡述了這一觀(guān)點(diǎn)，提出時(shí)空中存在某種“橋梁”。這些橋梁連接著(zhù)時(shí)空中兩個(gè)不同的點(diǎn)，理論上創(chuàng )造了一條可以縮短旅行時(shí)間和距離的捷徑。這些捷徑后來(lái)被稱(chēng)為“愛(ài)因斯坦-羅森橋”或“蟲(chóng)洞”。

　　“在這一點(diǎn)上，整個(gè)理論都只是假設，”美國俄勒岡大學(xué)的理論物理學(xué)教授 Stephen Hsu 說(shuō)，“我們不可能很快就找到蟲(chóng)洞。”蟲(chóng)洞可能具有兩個(gè)開(kāi)口，由一個(gè)通道連接。開(kāi)口很可能是球狀的，而通道可能是一條直線(xiàn)，但也可能彎彎繞繞，比常規路徑更長(cháng)。

　　愛(ài)因斯坦的廣義相對論從數學(xué)上預測了蟲(chóng)洞的存在，但迄今為止還沒(méi)有發(fā)現蟲(chóng)洞。有科學(xué)家認為，我們或許可以通過(guò)觀(guān)察經(jīng)過(guò)蟲(chóng)洞的光線(xiàn)所受到的引力影響，來(lái)發(fā)現一個(gè)負質(zhì)量的蟲(chóng)洞。在廣義相對論的某些解中，蟲(chóng)洞不僅可以存在，而且每個(gè)蟲(chóng)洞的開(kāi)口都是一個(gè)黑洞。然而，自然形成的黑洞由垂死的恒星坍縮而成，其本身并不產(chǎn)生蟲(chóng)洞。

　　穿越蟲(chóng)洞

　　科幻小說(shuō)中充滿(mǎn)了穿越蟲(chóng)洞的故事。但是，蟲(chóng)洞旅行的實(shí)際情況可能要復雜得多，這不僅僅是因為我們還沒(méi)有發(fā)現蟲(chóng)洞。

　　第一個(gè)問(wèn)題是蟲(chóng)洞的規模。據預測，原始蟲(chóng)洞可以在微小的尺度上存在，大約 10 到 33 厘米。然而，隨著(zhù)宇宙的膨脹，有一些蟲(chóng)洞可能被拉伸到更大的尺寸。另一個(gè)問(wèn)題是穩定性。預測中的愛(ài)因斯坦-羅森蟲(chóng)洞會(huì )很快坍塌，因此對星際旅行毫無(wú)用處。

　　“我們需要一些非常特別的物質(zhì)來(lái)穩定蟲(chóng)洞，”Stephen Hsu 說(shuō)，“但現在還不清楚宇宙中是否存在這樣的物質(zhì)。”

　　不過(guò)，近年的研究發(fā)現，含有“外來(lái)”物質(zhì)的蟲(chóng)洞可能保持開(kāi)啟和不變的時(shí)間更長(cháng)。這里所說(shuō)的“外來(lái)”物質(zhì)不應與暗物質(zhì)或反物質(zhì)相混淆，它們具有負能量密度和大的負壓。這種物質(zhì)只在某些真空態(tài)的行為中被視為量子場(chǎng)論的一部分。

　　如果一個(gè)蟲(chóng)洞包含了足夠的外來(lái)物質(zhì)(無(wú)論是自然產(chǎn)生的還是人工添加的)，理論上都可以作為發(fā)送信息或太空旅行的方式。不幸的是，人類(lèi)在這種時(shí)空隧道中的旅行很可能面臨巨大的挑戰。“現在還沒(méi)有定論，所以我們并不知道，”研究相對論、黑洞和蟲(chóng)洞的著(zhù)名物理學(xué)家基普·索恩(Kip Thorne)說(shuō)，“但有很強的跡象表明，可以讓人類(lèi)通過(guò)的蟲(chóng)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(fā)展方向。”

　　蟲(chóng)洞不僅可能連接宇宙中兩個(gè)獨立的區域，還可能連接兩個(gè)不同的宇宙。一些科學(xué)家猜想，如果蟲(chóng)洞的一個(gè)開(kāi)口以特定的方式移動(dòng)，那或許能讓時(shí)間旅行成為可能。

　　“你可以通過(guò)可穿越的蟲(chóng)洞進(jìn)入未來(lái)或過(guò)去，”天體物理學(xué)家埃里克·戴維斯(Eric Davis)說(shuō)，“但這并不容易，把蟲(chóng)洞變成時(shí)間機器需要付出巨大的努力。要弄出一個(gè)蟲(chóng)洞本來(lái)就夠難的。”

　　然而，已故的英國宇宙學(xué)家斯蒂芬·霍金認為，這種利用蟲(chóng)洞的方式是不可能的。美國宇航局的埃里克·克里斯蒂安則寫(xiě)道：“蟲(chóng)洞并不是回到過(guò)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(chóng)洞中加入外來(lái)物質(zhì)可能會(huì )使其變得穩定，直到人類(lèi)可以安全通過(guò)的程度，但也有另一種可能是，加入“常規”物質(zhì)會(huì )破壞入口的穩定。即使能找到蟲(chóng)洞，今天的技術(shù)也不足以使其擴大或穩定。當然，科學(xué)家將繼續探索這一概念，希望終有一天能利用其作為太空旅行的一種方式。“你需要一些超級先進(jìn)的技術(shù)，”Stephen Hsu 說(shuō)，“在很長(cháng)一段時(shí)間內，人類(lèi)都無(wú)法做到這些。”
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