如何找到一個蟲洞呢？發現它的影子就可以啦
2020-08-06 天文在線
就像人工引力和任何量子相關的東西一樣，蟲洞是那些廉價的、似乎可以讓任何科幻劇情賣點成為可能的寫作工具之一。
然而，它們也是真正的科學家們尋找的、由真實的科學理論預測到的物體。但是在尋找某個物體之前，你得知道它是什麼樣子的。根據一篇論文，想要找到一個蟲洞，你只要發現它的影子就可以了。
蟲洞模擬圖1 （圖片來源：scitechdaily）
虛無之橋
蟲洞的概念最早是由阿爾伯特 · 愛因斯坦和內森 · 羅森提出的。愛因斯坦的廣義相對論提出，將質量壓縮到一個小到密度和引力達到無窮大的點是可能的。這個空間被稱為奇點，但這個說法讓愛因斯坦頭疼不已，畢竟「無窮大」這件事在論文裡也說不清楚。在1935年的一篇論文中，愛因斯坦和羅森提出通過將奇點擴展到第二個位置來避免奇點。我們通過扭曲時空的結構來創造一個兩點之間的管狀路徑，就像把氣球的兩邊捏在一起似的。這個「愛因斯坦--羅森橋」就是大多數人所說的蟲洞。
蟲洞模擬圖2（圖片來源：waterstechonology）
蟲洞和黑洞不同，但它們是有聯繫的。有些蟲洞的概念要求在蟲洞的一端有一個黑洞。黑洞和蟲洞都有一種能使時空結構發生扭曲，並使光在其周圍傳播路徑發生彎曲的強烈引力。但不是所有的光皆會如此--一些倒黴的光粒子會落入其中，產生一種被科學家們稱為陰影的黑暗空洞。
事實上，此時此刻，科學家們正在梳理第一批由「事件視界望遠鏡」收集來的數據，希望以此得到黑洞的可見觀察。雖說我們證明了黑洞的存在，但是證實蟲洞存在這事就沒那麼嚴絲合縫了。一個突出的問題就是如果蟲洞存在，我們也不知道如何防止其瞬間坍塌。為了解決這個問題，科學家們想出了一種理論上具有負壓的材料，即「異種物質」來保持隧道的暢通。當然，我們也不知道所謂的「異種物質」到底是什麼樣的材料。但是不能因為我們認為某些東西不存在我們就不去尋找它，況且來自孟買塔塔基礎研究所的物理學家拉吉卜 · 謝赫（Rajibul Shaikh）就對我們需要留意什麼有個看法。
蟲洞模擬圖3（圖片來源：quantamagazine）
如果蟲洞看到了它的影子…
在同行評審之前的arXiv網站（譯註：arXiv是一個收集物理學、數學、計算機科學、生物學與數理經濟學的論文預印本的網站）上的一篇論文中，謝赫得出結論，一種被稱為泰歐級旋轉蟲洞的特殊類型的物體會比黑洞投下更大更扭曲的陰影。花園型蟲洞是靜態和圓形的，而泰歐級蟲洞是扭轉且不對稱的。這種現象被認為是為了讓「異種物質」持續四處移動，以避免撞擊任何可能的星際旅行者--這也是我們希望有一天能成為的。
在未來，人類會成為星際旅行者（圖片來源：美國國家航空航天局）
你可能會驚訝地發現，科學家們已經計算出了旋轉蟲洞的影子。但是謝赫認為，他們沒有考慮到「咽喉」，也就是隧道。不過有了這個新的分析，如果科學家們看到了一個蟲洞，他們就能更好地識別這個蟲洞--前提是這個蟲洞必須是不對稱的、旋轉級的蟲洞。
蟲洞模擬圖4（圖片來源：quantamagazine）
當然，任何發現蟲洞的機會都很渺茫。「宏觀蟲洞存在的可能性微乎其微，」威斯康星大學密爾沃基分校的物理學家約翰 · 弗裡德曼（John Friedman）對科學在線（Live Science）說。「如果它們真的存在，那麼支撐蟲洞的物質的未知性質使得我們無法預測其陰影。」那是因為想要知道陰影的形狀就必須要知道蟲洞的幾何形狀，而想要知道蟲洞的幾何形狀就必須要知道蟲洞內「異種物質」的性質。我們只能很遺憾地說，這個問題目前還無法企及。
作者: Ashley Hamer
FY: AngelinaWu
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