
在科幻小说中,太空探险者通常会在时空的虫洞中拉动,这些虫洞由两个黑洞连接在一起 - 天体浓密,以至于甚至没有光无法逃脱它们的离合器。
但是黑洞真的是门口虫洞?这些虫洞看起来像“星际迷航”中的对应物一样?
简短的答案可能不是数学宇宙中的不完全排除。
本身,唯一的事物黑洞是一个奇异性 - 无限密度的点。
但是,从理论上讲,黑洞可以与一个称为白洞的镜子双孔配对,形成一个虫洞。尽管如此,这些理论上的虫洞看起来与科幻小说中所描绘的虫孔看起来不同 - 传统的虫洞被预计是非常不稳定的,这意味着它们会崩溃了,当物质的单个粒子进入它们时。
一些物理学家预测,如果虫洞是由旋转黑洞形成的,那么它可能会变得更加稳定,但是我们对在这种情况下发生的事情充其量是模糊的。
爱因斯坦 - 罗森桥
科学家首先发现黑洞不是通过宇宙中的观察结果,而是通过数学爱因斯坦的理论一般相对论。这些方程式表明,如果您将足够小的物质压缩成足够小的体积,那么重力压倒了其他所有力量,将物质缩小到一个无限的点,称为奇异性。
黑洞是单程旅行。一旦有人越过他们的边界,被称为事件视野,他们就永远无法逃脱。而黑洞曾经被认为只是一个爱因斯坦方程式的技巧,天文观测最终表明,宇宙确实存在黑洞。
但是,同样的数学也可以使黑洞的确切逆转:一个白洞。一个白洞的中心仍然具有奇异性,周围的事件视野。但是,没有掉进来并发现无法逃脱,而是一个人永远无法从外部到达事件的地平线,因为它不断地将其内容物抛入宇宙中的速度比光速更快。
将黑洞和白洞的配对奇异性连接在一起形成了最简单的虫洞,也称为爱因斯坦 - 罗森桥。
不是很有用
不幸的是,爱因斯坦 - 罗森桥对于穿越宇宙不是很有用。首先,虫洞的入口位于事件视野后面。由于一个人无法进入白洞一侧,因此他们必须掉入一个黑洞才能进入。但是,一旦有人越过活动视野,他们就永远无法逃脱。这意味着,如果您进入蠕虫孔,您就会陷入永恒。
爱因斯坦 - 罗森桥的另一个问题是它们的稳定性。 “这座桥是一种虫洞,但它是短暂的:它在任何物体都可以从一侧传递到另一侧之前就捏住了。因此,从这个意义上说,一个人实际上没有一个虫洞,因为一个人无法穿越它,”俄亥俄州立大学的物理学家萨米尔·马图尔(Samir Mathur)在一封电子邮件中告诉现场科学。
这种不稳定性之所以存在,是因为创建虫洞需要非常精确,仔细的物质排列。任何打扰这种微妙平衡的事物(即使是一包光或光子)都会触发虫洞的即时崩溃。虫洞会像过度拉伸的橡皮筋一样撕裂自己,比光速更快,从而阻止了任何东西向下行驶。
此外,物理学家在很大程度上认为我们的宇宙中不存在白洞。与他们的兄弟姐妹不同,白洞非常不稳定。根据数学,甚至一点点物质都落在它们身上,它们就会立即爆炸。因此,即使白孔自然形成,它们也不会持续很长时间。
白孔存在的不确定性,爱因斯坦 - 罗森桥的不稳定性以及它们的相对非灭菌性的结合意味着,如果存在蠕虫,它们可能不是爱因斯坦 - 罗森桥。
旋转的奇异性
可能有一种方法可以从更复杂的黑洞中建造一个虫洞:考虑到它们的旋转。所有黑洞都旋转,但是新西兰数学家罗伊·克尔(Roy Kerr)是第一个解决旋转黑洞的数学的人。
在旋转的黑洞的中心,极端离心力将点状的奇异性散布在一个环中。这种“戒指奇异性”可能会成为虫洞的入口,但稳定性的问题再次增加。
“克尔洞的奇异性被'内部地平线'包围,而'内部地平线'又被'外界'包围。人们认为,内在的视野不是一个稳定的概念,少量的插入物质将完全改变该视野内部的区域,从而改变了奇异性。” Mathur说。 “这种不稳定的最终结果尚不清楚。”问题是,如果物质落在环奇异上,它会遇到两个竞争效果:奇异性本身的巨大引力,而极端离心力黑洞中心的自旋的作用,该旋转将朝相反的方向作用。
您可以想象,这不是一个非常舒适的情况,而且事情很可能很快就会出现。情况是如此不稳定,甚至可以完全阻止奇异性的形成。在这种情况下,许多物理学家认为,一旦我们对这些对象有更好的理解,旋转黑洞的“环奇异性”的概念将被更具体的想法所取代。
最初发表在现场科学上。