天文在线|使穿越虫洞成为可能,一个超越标准模型的理论( 二 )


对于(做这项研究的)Maldacena(高级研究学院理论物理学教授)与Milekhin(普林斯顿大学天体物理学毕业生)来说 , 模型Randall-SundrumII(又名五维扭曲几何理论)成为功劳之臣 。 这个以理论物理学家LisaRandall和RamanSundrum命名的模型从五个维度对宇宙进行描绘 , 并且以解决粒子物理学中的层次问题为初衷而提出 。
天文在线|使穿越虫洞成为可能,一个超越标准模型的理论
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“这个五维时空同样可以描绘比我们通常探索的更低能量的物理 , 但是由于它仅仅通过重力与我们的物质耦合 , 所以能够逃脱(我们的)探测 , 模型Randall-SundromII便是基于这样的认识 。 其实 , 它的物理性质类似于在已知的物理中添加许多有强相互作用的无质量场 。 因此 , 它会产生所需的负能量 。
通过外部观察 , Maldacena和Milekhin得出结论 , 这些虫洞类似中等大小的、带磁荷的黑洞 , 可以产生同样强大的潮汐力 , 航天飞行器需要对此加以警惕 。 他们认为 , 要做到这一点 , 一个可能的星际旅行者需要依靠非常强大的提升因子来通过虫洞的中心 。
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如果上述可以实现 , 那么将只剩下一个问题:这些虫洞是否能成为穿越两个时空点的捷径呢?如前所述 , 哈佛大学(HarvardUniversity)的DanielJafferis先前的研究(该研究也考虑了爱因斯坦和内森·罗森的工作)表明 , 虽然可能 , 但稳定的虫洞实际上比正常空间需要更长的时间才能穿过 。
然而 , 基于根据Maldacena和Milekhin的研究 , 站在星际旅行者的角度来看 , 穿越虫洞几乎是不花费时间的 。 (但是)从旁观者的角度出发 , 根据广义相对论 , 穿越虫洞的时间则会长很多 。 在广义相对论中 , 接近光速行驶的星际旅行者会经历时间膨胀(也就是时间变慢) 。 正如Maldacena和Milekhin所说:“对于穿过虫洞的宇航员来说 , 他们只需花1秒钟的时间就可以到达10000光年的距离(大约5000亿英里或银河系大小的1/10) , 如果一个观察者不穿过虫洞而呆在外面 , 他会看到他们花了一万多年的时间 。 所有这些都不需要燃料 , 因为重力使飞船加速和减速 。 ”
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图为一艘宇宙飞船穿越虫洞前往遥远星系 。 图源美国国家航空和宇宙航行局
另一个好处是穿越这些虫洞可以不用燃料 , 因为虫洞自身引力会使宇宙飞船加速和减速 。 在太空探索的过程中 , 飞行员需要运用虫洞的潮汐力去让他们的飞船处于合适的位置 , 剩下的工作就顺其自然了 。 一秒钟后 , 他们就会出现在银河系的另一边了!
这对于那些认为虫洞有朝一日可能成为一种太空旅行的方法的人是一个好消息 , 但马尔达西纳和米列欣的研究显示出了虫洞旅行的弊端 。 首先 , 他们强调了因为自然中是没有合理的机制 , 可穿越的虫洞必须使用负质量来设计 。
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虽然这是可能的(至少在理论上) , 但仍然需要提前知道时空的结构 。 即便如此 , 其中所涉及的质量和规模非常大 , 以致于这项任务远超我们所能预见的任何实用技术 。 其次 , 这些虫洞只有在寒冷且平坦的空间才安全 , 而这并不符合兰道尔–桑壮第二模型 。
最重要的是 , 任何进入虫洞的物体都会加速 , 甚至无处不在的宇宙背景辐射也会带来巨大的危险 。 然而 , 马尔达西纳和米列欣强调了他们的研究是为了证明可穿越虫洞的存在是“广义相对论和量子物理学之间微妙的相互作用”的结果 。
简而言之 , 使用虫洞来实现太空旅行是不实际的——至少 , 在任何可预见的方式下都是不可能的 。 或许这不会超过卡尔达舍夫二型或三型文明 , 但这仅仅只是猜测 。 即便如此 , 我们仍然鼓励大家去了解科幻作品中提出的一些概念 , 这些概念并非是不可能的 。