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德國科學家稱蟲洞可打開或實現星際旅行

德國科學家稱蟲洞可打開或實現星際旅行

2012-03-19 15:48:25

  而負能量物質也并沒有它的名字聽上去那么荒謬。想象兩塊平行放置的金屬片,一同置于真空中。如果你將這兩塊金屬片不斷相互接近,它們當中相隔的真空區域將具有負能量——即這里具有較之外部真空區域更低的能量。這是因為正常狀態下的真空就像是波濤洶涌的大海,而當兩塊金屬片非常接近時,較大的波浪將無法通過,于是便被排除在外。于是留在兩塊金屬片之間區域的能量就將少于外側其它區域。

  不幸的是這樣的負能量實在太微不足道,根本無法用于維持蟲洞的開放。事實上,索恩和他的合作者們提出的蟲洞開放策略將需要巨大的負能量來源,其總量幾乎將相當于一顆普通恒星在一年中釋放出的能量中的很大一部分。

  回到之前的話題,或許我們將可以找到某種方法來繞過這一難題?到目前為止,所有的蟲洞理論提出的基礎都是以愛因斯坦的廣義相對論不謬為前提的。但事實上這樣的前提或許并不是牢固的。首先,這一理論在黑洞視界范圍內將會失效,并且也無法用于解釋宇宙極早期的現象。而描述微觀世界的量子理論卻取得了巨大的成功,它幾乎可以解釋一切事物,從地面為什么是堅硬的,到太陽為什么可以發光。很多研究者都認為,愛因斯坦的相對論一定是某種更加深刻理論的一種近似。

  超越愛因斯坦

  人們對于這一更深層次理論的最初探索出現在1921年。當時物理學家西奧多·卡魯扎(TheodorKaluza)和奧斯卡·克萊(OskarKlein)受到愛因斯坦理論的啟發,愛因斯坦指出引力是一種錯覺,它實際上只是四維時空的彎曲,他巧妙地將傳統的三維空間和時間結合在了一起。他們兩人進一步發展了這一理論,并證明引力和電磁力實際上都可以用一個五維空間的彎曲來進行解釋。在那之后,弦理論更是指出,自然界中的所有4種基本力都可以用10緯空間的彎曲來進行解釋。

  很不幸,當維度超過四維時,這一強大的理論將禁止蟲洞的存在,除非有強大的負能量可以維持它的開放狀態。2002年,俄羅斯莫斯科引力和基礎測量中心的克里爾·布羅尼科夫(KirillBronnikov)和韓國首爾梨花女子大學的金宋萬(音譯:Sung-WonKim)共同提出了一種新的可能性,他們提出了一種不需要負能量物質維持開放的蟲洞方案。他們基于膜理論原理提出了一系列新的蟲洞備選方案。膜理論認為我們所處的世界是一座四維孤島,它漂浮在更高的維度之海中。布羅尼科夫說:“我們不需要任何幽靈般的物質就可以讓蟲洞保持任意大小。”

  然而像弦理論這類涉及高維的理論都極端復雜。同樣來自德國奧登堡大學的克萊豪斯的同事約塔·昆茲(JuttaKunz)和希臘約阿尼納大學的帕那吉塔·坎提(PanagiotaKanti)最近正在從事對愛因斯坦理論的拓展工作,試圖使其更加便于處理。這一理論體系最簡略的形式名為DEGB理論。

  如果更高的維度處于卷縮狀態,它們可以變得非常微小,這也就解釋了為何我們通常無法直接感受到它們存在的原因。而讓弦理論中涉及的另外6個維度卷縮的過程又會形成幾個新的力場。和廣義相對論將引力概括為時空的彎曲類似,DEGB理論中的引力同樣有賴于時空和更高維度上的彎曲。

  將這種理論應用于引力方程之后,克萊豪斯和他的同事們找到了有關蟲洞的一個解。它不需要任何負能量來維持自身的開放,或者更加準確的說,是根本不需要任何物質來維持自身的開放。

  其它研究人員對這一結果表示審慎的歡迎。如法國亞原子物理和宇宙學研究所的奧列的林·巴羅(AurélienBarrau)表示:“我認為這項進展是重要的,它讓蟲洞旅行變得更加可能。然而盡管這項方案將不要用用到任何形式的物質,但是這項研究聽上去仍然讓人感到難以置信。”

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