物理学家探索时空隧道的可能性 _生活百科

2022年1月7日整理发布：虫洞在许多科幻电影中扮演着关键角色——通常是空间中两个遥远点之间的捷径。然而，在物理学中，这些时空隧道仍然纯粹是假设的。由奥尔登堡大学的 Jose Luis Blázquez-Salcedo 博士领导的一个国际团队现在在科学杂志《物理评论快报》上提出了一个新的理论模型，该模型使微观虫洞看起来不像以前的理论那么牵强。
【物理学家探索时空隧道的可能性】虫洞和黑洞一样，出现在阿尔伯特·爱因斯坦于 1916 年发表的广义相对论的方程中。爱因斯坦理论的一个重要假设是宇宙有四个维度——三个空间维度，时间作为第四个维度。它们一起形成了所谓的时空，时空可以被恒星等大质量物体拉伸和弯曲，就像橡胶板被金属球沉入其中一样弯曲。时空的曲率决定了宇宙飞船和行星等物体以及光在其中移动的方式。“理论上，时空也可以在没有大质量物体的情况下弯曲和弯曲，”Blázquez-Salcedo 说，他后来转学到西班牙马德里康普顿斯大学。在这种情况下，虫洞是时空中一个极其弯曲的区域，类似于两个相互连接的漏斗，并连接空间中两个遥远的点，就像隧道一样。“从数学的角度来看，这样的捷径是可能的，但没有人观察到真正的虫洞，”物理学家解释说。
而且，这样的虫洞是不稳定的。例如，如果一艘宇宙飞船飞入其中，它会立即坍塌成一个黑洞——一个物质消失的物体，再也看不到了。它提供给宇宙其他地方的连接将被切断。之前的模型表明，保持虫洞开放的唯一方法是使用一种具有负质量的奇异形式的物质，换句话说，它的重量比零还轻，并且只存在于理论上。然而，Blázquez-Salcedo 和他的同事，奥尔登堡大学的 Christian Knoll 博士和葡萄牙阿威罗大学的 Eugen Radu 在他们的模型中证明，虫洞也可以在没有这些物质的情况下穿越。研究人员选择了一种相对简单的“半经典”方法。他们将相对论的要素与量子理论和经典电动力学理论的要素相结合。在他们的模型中，他们将某些基本粒子(例如电子)及其电荷视为将要穿过虫洞的物质。作为数学描述，他们选择了狄拉克方程，该方程根据量子理论和相对论将粒子的概率密度函数描述为所谓的狄拉克场。