虫洞可能潜伏在宇宙中——这里有一些寻找它们的方法

Albert爱因斯坦的一般相对论的理论深刻地改变了物理学中的基本概念的思考，例如空间和时间。但它也让我们带着一些深刻的谜团。一个是黑洞，只是明确检测在过去的几年里。另一个是“虫洞”——连接时空不同点的桥梁，理论上为太空旅行者提供了捷径。

虫洞仍然处于想象力的领域。但有些科学家认为我们也很快就能找到它们。在过去的几个月里，几项新的研究表明有趣的方式前进。

黑洞和虫洞是对爱因斯坦方程式的特殊类型的解决方案，当时时空的结构被重力强烈弯曲。例如，当物质非常密集时，时空的织物可以变得如此弯曲，甚至光不能逃脱。这是一个黑洞。

由于该理论允许时空结构被拉伸和弯曲，人们可以想象各种可能的构型。1935年，爱因斯坦和物理学家内森·罗森描述如何连接两张间隔张，在两个宇宙之间创建一座桥梁。这是一种虫洞 - 从那时起，许多其他人已经想象着。

有些虫洞可能是“可穿越的”，也就是说人类可以穿过它们。但要做到这一点，它们必须足够大，并能顶住试图关闭它们的重力，保持开启状态。以这种方式向外推动时空将需要大量的“负能量”。

听起来像科幻小说吗?我们知道负能量存在，已经有少量了实验室生产。我们也知道负能量是宇宙背后的加速扩张。所以大自然可能已经找到了一种制造虫洞的方法。

在天空中发现虫洞

我们怎样才能证明虫洞的存在呢?在一篇新论文中，发表于皇家社会的月度通知俄罗斯天文学家认为，它们可能存在于一些非常明亮的星系的中心，并建议通过观察来发现它们。这是基于如果从虫洞一侧出来的物质与正在下落的物质相撞会发生什么。计算结果表明，撞击将导致伽马射线的壮观展示，我们可以尝试用望远镜来观测。

这种辐射可能是区分虫洞和黑洞的关键，此前人们认为虫洞和黑洞从外部是无法区分的。但黑洞产生的伽马射线应该更少，并以喷射的方式将其喷射出去，而通过虫洞产生的辐射将被限制在一个巨大的球体内。虽然本研究中所考虑的虫洞是可以穿越的，但这并不是一次愉快的旅行。因为它离活跃星系的中心如此之近，高温会把一切都烧成脆片。但这并不适用于所有虫洞，比如那些离银河系中心更远的虫洞。

星系可以在他们中心躲藏虫洞的想法并不是新的。牵着核心的案件银河系。这是通过对黑洞附近恒星的轨道进行艰苦的跟踪而发现的，这是一项被授予该奖项的重大成就诺贝尔2020年物理学奖。但最近的一篇论文提出了这种引力可能是由虫洞引起的。

与黑洞不同，虫洞可能会从位于另一侧的物体上“泄漏”一些重力。这种怪异的引力行动将为银河中心附近的星星的运动增加一个小踢。根据这项研究，在不久的将来，特定效果应在观察中进行可测量，一旦我们的仪器的敏感性变得更进一步。

巧合的是，最近的另一项研究报告发现了一些天空中的“奇数无线电圆圈”。这些圈子很奇怪，因为它们是巨大的，但与任何可见物体没有相关。目前，他们违背了任何传统的解释，因此虫洞已成为可能的原因。

一罐蠕虫

虫洞牢牢地控制着我们的集体想象。在某种程度上，它们是一种令人愉快的逃避现实的方式。与黑洞不同的是，它们会把冒险的一切都困住，让人有点害怕，虫洞可以让我们以比光速更快的速度旅行到遥远的地方。事实上，它们甚至可能是时光机正如已故的史蒂芬·霍金在他的最后一本书中所建议的那样，霍金提供了一种回到过去的方式。

虫洞也会出现在量子物理学它统治着原子和粒子的世界。根据量子力学，粒子可以从空无一物的空间中跳出来，但一会儿就会消失。这在无数的实验中得到了证实。如果粒子可以被制造出来，为什么虫洞不能呢?物理学家认为虫洞可能是在早期宇宙中由量子粒子的泡沫形成的。其中一些“原始虫洞”今天可能仍然存在。

最近的“量子隐形传态”实验——一种将量子信息从一个地方“脱离实体”转移到另一个地方的实验——结果证明其工作原理与“量子隐形传态”惊人地相似两个黑洞通过虫洞相连。这些实验似乎解决了“量子信息悖论”，即物理信息可能会在黑洞中永久消失。但他们也揭示了臭名昭著的不相容的量子物理理论和引力之间的深刻联系——虫洞与两者都相关——这可能有助于构建一个的“万物理论”。

虫洞在这些迷人的发展中发挥作用的事实不太可能被忽视。我们可能没有看到它们，但他们肯定可以在那里。他们甚至可能帮助我们了解一些最深的宇宙谜团，如我们的宇宙是唯一的。

作者是安德里亚·方特，利物浦约翰摩尔斯大学天体物理学高级讲师。

最初发表在谈话。