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宇宙弦+黑洞,搭建可以穿越的虫洞!

时间:2020-01-16 16:19:30 出处:大发五分3D登入网址-大发五分3D网站
  虫洞,这一 由广义相对论预言的奇特形态,是连接时光里里中相距遥远的1个 区域的捷径,而且 寄托了一些人实现时光里里旅行的梦想。不过,目前科学家从未证实过虫洞的所处,更并不从虫洞中穿越了。

  近日,加州大学圣芭芭拉分校的付子操、Brianna Grado-White和Donald Marolfa在预印本文库网站发了两篇论文,亲们构造了1个 可穿越虫洞的新模型。根据亲们的研究,从前的虫洞还才能 在宇宙学常数等于0的时光里里中所处。

  拓扑宇宙监督原理

  在Grado-White等人的论文中,亲们首先论证了可穿越虫洞在一般的时光里里中是不所处的,而这身后用到的物理原理是“拓扑宇宙监督原理”(Topological censorship)。

  早在1993年,物理学家J。 L。 Friedman、K。 Schleich和D。 M。 Witt等人就发表了拓扑宇宙监督原理的论文,这一 原理还才能 认为是1969年相对论专家彭罗斯提出的“宇宙监督猜想”(cosmic censorship hypothesis)的延续。

  宇宙监督猜想指出,1个 旋转的带电黑洞不肯能旋转得迅速,肯能巨大的旋转角传输速率会让被黑洞视界国际包裹的奇点裸露出来,而这是违反相对论因果性的。但彭罗斯非要从数学物理的淬硬层 来证明这一 猜想,于是他认为,才能 1个 像上帝一样的“宇宙监督”来禁止黑洞裸露奇点。

  到了1993年,宇宙监督猜想还没被证明,但J。 L。 Friedman、K。 Schleich和D。 M。 Witt等人继续提出了拓扑宇宙监督原理。要理解这项原理,亲们首没有 了解类光能量条件(null energy condition)。

  在时光里里中,光子的轨迹是每根类光曲线,这条曲线在时光里里中的每一些有的是1个 切矢量,记作类光矢量(k)。另外,爱因斯坦的引力方程中,有刻画物质信息的能量动量张量(T)。T是2阶张量,还才能 看成1个 矩阵;而k是1个 矢量,还才能 看成是1个 列向量。而且 ,当T与1个 k相乘,得到1个 数。对于所有普通的物质,这一 数是大于等于0的,这一些类光能量条件:

  根据拓扑宇宙监督原理,肯能宇宙中的物质的能量动量张量不破坏类光能量条件,没有 时光里里非要有特殊的拓扑形态。也一些说,时光里里在拓扑上应该等价于四维欧氏空间、四维球面等简单的几何体,而不应该经常出现 类似自行车内胎从前的奇怪拓扑形态。而可穿越虫洞,就属于有四种 奇怪的拓扑。一些,根据拓扑宇宙监督原理,在正常的时光里里中,可穿越虫洞不多再所处。

  才能 违反类光能量条件

  没有 ,哪几个以后 虫洞还才能 所处,而能被物质所穿越呢?

  虫洞作为有四种 时光里里的拓扑形态,是受到爱因斯坦引力场方程限制的。爱因斯坦引力场方程的左边是空间曲率,而右边是能量动量张量。

  可穿越虫洞的所处,有1个 基本原则,那一些物质场的能量动量张量才能 违反类光能量条件。

  任何1个 的可穿越虫洞,才能 有违反类光能量条件的“负能量”来支撑。换句话说,肯能一群光子想要穿越虫洞,没有 这群光子对应的测地线非要在虫洞里汇聚,这才能 用到印度的著名物理学家瑞查德符里(Amal Kumar Raychaudhuri)提出的方程。

  研究虫洞理论的哈佛大学物理学博士高苹告诉《环球科学》:“通过瑞查德符里的方程还才能 看出,在虫洞中,光线非要在物质场的能量动量张量违反类光能量条件下,才不多再撞上奇点——在这一 具体情况下,聚焦在虫洞一端的光线在抛下虫洞的另一端后要散开,从前才还才能 从虫洞中逃出来。”

  而且 ,拓扑宇宙监督原理与瑞查德符里方程都指向同1个 结论:“要想穿越虫洞,才能 要有违反类光能量条件的负能量!”

  用宇宙弦构造可穿越虫洞

  在Grado-White等人的论文,亲们就在此基础上,构造了1个 可穿越的虫洞。

  首先,亲们才能 有1个 带电黑洞,而且 这一 个 黑洞的电荷是相反的。也一些说,其中1个 黑洞带正电,从前黑洞带负电。(嘴笨 从前的带电黑洞在现实宇宙中不常见,但理论上它还才能 在宇宙学常数等于0的正常时光里里中所处)为哪几个要让黑洞携带电荷?这是肯能带电黑洞內部的奇点还才能 被拉伸扭曲,从而形成一座通向从前带电黑洞的桥,这一 桥一些科学家梦寐以求的虫洞的雏形。

  而且 ,有了虫洞的雏形还是不足的。肯能带电黑洞之间所处万有引力和电磁力,哪几个力有的是相互吸引的,它们会让1个 黑洞相互靠近,这就非要构伟大的伟大的发明1个 稳定的虫洞。

  没有 ,如何才能让虫洞稳定下来呢?亲们想到了宇宙弦。

  宇宙弦是1个 来自弦论的理论模型,还才能 被看成是大爆炸以后 的时光里里形态被冰冻时形成的奇异物体,具有很强大的张力(弹性)。早期宇宙中经常出现 的弦肯能随宇宙膨胀而放大,没有 就肯能成为尺度很大的宇宙弦。这一 宇宙弦还才能 长达几万光年,成为连接1个 黑洞的管道。在Grado-White等人的论文中,亲们用到了每根宇宙弦。

  如下图所示,湖蓝色的宇宙弦是1个 闭弦,还才能 振动起来产生负能量。亲们计算了哪几个负能量对时光里里几何的影响,发现它的确还才能 补救虫洞坍塌。而黑色的宇宙弦是1个 开弦,它连接了1个 带电黑洞的端口,依靠宇宙弦巨大的张力阻止1个 黑洞相互靠拢。

  这一 补救方案使得虫洞不但稳定,而且 还才能 被穿越。穿越这一 虫洞所大约的时间,大致与距离与光速的商在同1个 量级,一些,这是1个 “不快不慢”的虫洞。而在马尔达西纳等人提出的永久虫洞里,穿越的时间则要长一些,从前的永久虫洞并不适合星际旅行,只适合用来躲避星际战争。

  以后 的可穿越虫洞研究大多都与反德西特时光里里(宇宙学常数为负数)有关,而最新的研究构造了有四种 在宇宙学常数为0的时光里里中还才能 所处的可穿越虫洞,这使得整个研究看起来嘴笨 更符合实际。

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