宇宙弦+黑洞,搭建可以穿越的虫洞!

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  虫洞,你这个 由广义相对论预言的奇特价值形式,是连接岁月中相距遥远的另一有还还有一个 区域的捷径,为啥让寄托了过多过多过多过多那末 人实现岁月旅行的梦想。不过,目前科学家从未证实过虫洞的处在,更两种从虫洞中穿越了。

  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,朋友构造了另一有还还有一个 可穿越虫洞的新模型。根据朋友的研究,以后的虫洞还还还可以在宇宙学常数等于0的岁月中处在。

  拓扑宇宙监督原理

  在Grado-White等人的论文中,朋友首先论证了可穿越虫洞在一般的岁月中是不处在的,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,你这个 原理还还还可以认为是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,另一有还还有一个 旋转的带电黑洞可能性性旋转得太快了 了 ,可能性巨大的旋转角带宽会让被黑洞视界寄包裹 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高度来证明你这个 猜想,于是他认为,非要另一有还还有一个 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,朋友首真难了解类光能量条件(null energy condition)。

  在岁月中,光子的轨迹是四根类光曲线,这条曲线在岁月中的每你这个 都是另一有还还有一个 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,还还还可以看成另一有还还有一个 矩阵;而k是另一有还还有一个 矢量,还还还可以看成是另一有还还有一个 列向量。为啥让,当T与另一有还还有一个 k相乘,得到另一有还还有一个 数。对于所有普通的物质,你这个 数是大于等于0的,这就说 类光能量条件:

  根据拓扑宇宙监督原理,可能性宇宙中的物质的能量动量张量不破坏类光能量条件,那末 岁月非要有特殊的拓扑价值形式。也就说 说,岁月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,而不应该跳出同类自行车内胎以后的奇怪拓扑价值形式。而可穿越虫洞,就属于两种奇怪的拓扑。过多过多过多过多有,根据拓扑宇宙监督原理,在正常的岁月中,可穿越虫洞不用处在。

  非要违反类光能量条件

  那末 ,那些以后 虫洞还还还可以处在,而能被物质所穿越呢?

  虫洞作为两种岁月的拓扑价值形式,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。

  可穿越虫洞的处在,有另一有还还有一个 基本原则,那就说 物质场的能量动量张量非要违反类光能量条件。

  任何另一有还还有一个 的可穿越虫洞,非要有违反类光能量条件的“负能量”来支撑。换句话说,可能性一群光子以后 穿越虫洞,那末 这群光子对应的测地线非要在虫洞里汇聚,这非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还还还可以看出,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,才不用撞上奇点——在你这个 情况下,聚焦在虫洞一端的光线在选择离开虫洞的另一端都是散开,以后才还还还可以从虫洞中逃出来。”

  为啥让,拓扑宇宙监督原理与瑞查德符里方程都指向同另一有还还有一个 结论:“要想穿越虫洞,必非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,朋友就在此基础上,构造了另一有还还有一个 可穿越的虫洞。

  首先,朋友非要有另一有还还有一个 带电黑洞,为啥让这另一有还还有一个 黑洞的电荷是相反的。也就说 说,其中另一有还还有一个 黑洞带正电,以后黑洞带负电。(虽以后来的带电黑洞在现实宇宙中不常见,但理论上它还还还可以在宇宙学常数等于0的正常岁月中处在)为那些要让黑洞携带电荷?这是可能性带电黑洞实物的奇点还还还可以被拉伸扭曲,从而形成一座通向以后带电黑洞的桥,你这个 桥就说 科学家梦寐以求的虫洞的雏形。

  为啥让,有了虫洞的雏形还是处在问题的。可能性带电黑洞之间处在万有引力和电磁力,那些力都是相互吸引的,它们会让另一有还还有一个 黑洞相互靠近,这就非要构创造发明另一有还还有一个 稳定的虫洞。

  那末 ,怎样才能不还还还可以让虫洞稳定下来呢?朋友想到了宇宙弦。

  宇宙弦是另一有还还有一个 来自弦论的理论模型,还还还可以被看成是大爆炸以后 的岁月价值形式被冰冻时形成的奇异物体,具有很强大的张力(弹性)。早期宇宙中跳出的弦可能性随宇宙膨胀而放大,那末 就可能性成为尺度很大的宇宙弦。你这个 宇宙弦还还还可以长达几万光年,成为连接另一有还还有一个 黑洞的管道。在Grado-White等人的论文中,朋友用到了四根宇宙弦。

  如下图所示,天蓝色的宇宙弦是另一有还还有一个 闭弦,还还还可以振动起来产生负能量。朋友计算了那些负能量对岁月几何的影响,发现它的确还还还可以外理虫洞坍塌。而黑色的宇宙弦是另一有还还有一个 开弦,它连接了另一有还还有一个 带电黑洞的端口,依靠宇宙弦巨大的张力阻止另一有还还有一个 黑洞相互靠拢。

  你这个 外理方案使得虫洞不但稳定,为啥让还还还可以被穿越。穿越你这个 虫洞所要花费的时间,大致与距离与光速的商在同另一有还还有一个 量级,过多过多过多过多有,这是另一有还还有一个 “不快不慢”的虫洞。而在马尔达西纳等人提出的永久虫洞里,穿越的时间则要长过多过多过多过多有,以后的永久虫洞两种适合星际旅行,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岁月(宇宙学常数为负数)有关,而最新的研究构造了两种在宇宙学常数为0的岁月中还还还可以处在的可穿越虫洞,这使得整个研究看起来虽然更符合实际。