宇宙弦+黑洞,搭建可以穿越的虫洞!

  • 时间:
  • 浏览:0
  • 来源:5分快乐8玩法_五分快乐8技巧_五分快乐8官网
  虫洞,这一 由广义相对论预言的奇特型态,是连接时空中相距遥远的可是我区域的捷径,这一 寄托了可是我人实现时空旅行的梦想。不过,目前科学家从未证实过虫洞的地处,更不须从虫洞中穿越了。

  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,大伙儿构造了可是我可穿越虫洞的新模型。根据大伙儿的研究,可是我的虫洞可不时要在宇宙学常数等于0的时空中地处。

  拓扑宇宙监督原理

  在Grado-White等人的论文中,大伙儿首先论证了可穿越虫洞在一般的时空中是不地处的,而这眼前 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 原理可不时要认为是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,可是我旋转的带电黑洞不由于旋转得好快,由于巨大的旋转角传输速率会让被黑洞视界包裹邮寄单的奇点裸露出来,而这是违反相对论因果性的。但彭罗斯才能从数学物理的深度来证明这一 猜想,于是他认为,时要可是我像上帝一样的“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,大伙儿首不能自己了解类光能量条件(null energy condition)。

  在时空中,光子的轨迹是第根小类光曲线,这条曲线在时空中的每这一 也有可是我切矢量,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,可不时要看成可是我矩阵;而k是可是我矢量,可不时要看成是可是我列向量。这一 ,当T与可是我k相乘,得到可是我数。对于所有普通的物质,这一 数是大于等于0的,这可是我类光能量条件:

  根据拓扑宇宙监督原理,由于宇宙中的物质的能量动量张量不破坏类光能量条件,才能时空才能有特殊的拓扑型态。也可是我说,时空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,而不应该再次出现类式自行车内胎可是我的奇怪拓扑型态。而可穿越虫洞,就属于这一 奇怪的拓扑。可是我,根据拓扑宇宙监督原理,在正常的时空中,可穿越虫洞不让地处。

  时要违反类光能量条件

  才能,那先 事先虫洞可不时要地处,而能被物质所穿越呢?

  虫洞作为这一 时空的拓扑型态,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。

  可穿越虫洞的地处,有可是我基本原则,那可是我物质场的能量动量张量时要违反类光能量条件。

  任何可是我的可穿越虫洞,时要有违反类光能量条件的“负能量”来支撑。换句话说,由于一群光子不让穿越虫洞,才能这群光子对应的测地线才能在虫洞里汇聚,这时要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可不时要看出,在虫洞中,光线才能在物质场的能量动量张量违反类光能量条件下,才不让撞上奇点——在这一 具体情况下,聚焦在虫洞一端的光线在拖累虫洞的另一端也有散开,可是我才可不时要从虫洞中逃出来。”

  这一 ,拓扑宇宙监督原理与瑞查德符里方程都指向同可是我结论:“要想穿越虫洞,时要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,大伙儿就在此基础上,构造了可是我可穿越的虫洞。

  首先,大伙儿时要有可是我带电黑洞,这一 这可是我黑洞的电荷是相反的。也可是我说,其中可是我黑洞带正电,可是我黑洞带负电。(我实在可是我的带电黑洞在现实宇宙中不常见,但理论上它可不时要在宇宙学常数等于0的正常时空中地处)为那先 要让黑洞携带电荷?这由于带电黑洞内部人员的奇点可不时要被拉伸扭曲,从而形成一座通向可是我带电黑洞的桥,这一 桥可是我科学家梦寐以求的虫洞的雏形。

  这一 ,有了虫洞的雏形还是过高 的。由于带电黑洞之间地处万有引力和电磁力,那先 力也有相互吸引的,它们会让可是我黑洞相互靠近,这就才能构发明家 人可是我稳定的虫洞。

  才能,怎样让虫洞稳定下来呢?大伙儿想到了宇宙弦。

  宇宙弦是可是我来自弦论的理论模型,可不时要被看成是大爆炸事先的时空型态被冰冻时形成的奇异物体,具有很强大的张力(弹性)。早期宇宙中再次出现的弦由于随宇宙膨胀而放大,才能就由于成为尺度很大的宇宙弦。这一 宇宙弦可不时要长达几万光年,成为连接可是我黑洞的管道。在Grado-White等人的论文中,大伙儿用到了第根小宇宙弦。

  如下图所示,浅蓝色的宇宙弦是可是我闭弦,可不时要振动起来产生负能量。大伙儿计算了那先 负能量对时空几何的影响,发现它的确可不时要除理虫洞坍塌。而黑色的宇宙弦是可是我开弦,它连接了可是我带电黑洞的端口,依靠宇宙弦巨大的张力阻止可是我黑洞相互靠拢。

  这一 除理方案使得虫洞不但稳定,这一 可不时要被穿越。穿越这一 虫洞所相当于的时间,大致与距离与光速的商在同可是我量级,可是我,这是可是我“不快不慢”的虫洞。而在马尔达西纳等人提出的永久虫洞里,穿越的时间则要长可是我,可是我的永久虫洞不须适合星际旅行,只适合用来躲避星际战争。

  事先的可穿越虫洞研究大多都与反德西特时空(宇宙学常数为负数)有关,而最新的研究构造了这一 在宇宙学常数为0的时空中可不时要地处的可穿越虫洞,这使得整个研究看起来我我实在更符合实际。