量子糾纏讓蟲洞從科幻走向現(xiàn)實

長久以來，人們都無法確定蟲洞是否真實存在。不過近幾年的一些研究表明，蟲洞確實是可能存在的。而且，利用物理學(xué)理論便可以構(gòu)造出微型蟲洞。

在黑洞一詞還未誕生之時，物理學(xué)家并不知道這種奇怪的天體是否真的存在。不過隨著研究的深入，越來越多的證據(jù)表明黑洞確實是真實存在的天體，甚至就存在于我們生活的銀河系中。

如今，廣義相對論中所預(yù)言的另一種奇怪天體——蟲洞的存在仍然難以斷定。如果蟲洞真的存在于我們的宇宙中，人類是否可以利用它們暢游宇宙？

尋找蟲洞之旅有兩大難題

早在1935年，就有人預(yù)言了蟲洞的存在。但是隨后的研究似乎指向了不同的答案——蟲洞不太可能存在。然而，一些最新的研究為證實蟲洞的產(chǎn)生提供了線索，而且這一過程可能比物理學(xué)家長期以來所設(shè)想的要簡單得多。

蟲洞的概念最早由物理學(xué)家阿爾伯特·愛因斯坦和內(nèi)森·羅森提出。愛因斯坦和羅森發(fā)現(xiàn)，至少在理論上，黑洞的表面可能成為連接另一片空間的橋梁。后續(xù)的研究工作拓展了這一想法，但是卻遇到了兩個始終無法克服的難題：蟲洞十分脆弱和微小，這就導(dǎo)致了蟲洞很難被發(fā)現(xiàn)且很難被人類所利用。根據(jù)廣義相對論，任何普通物質(zhì)穿過蟲洞的引力作用都會牽拉并關(guān)閉這一隧道。因此，形成穩(wěn)定的蟲洞需要某種額外的物質(zhì)，以保持蟲洞持續(xù)、穩(wěn)定地開放，研究人員將其稱為“奇異”物質(zhì)。

此外，科學(xué)家研究發(fā)現(xiàn)，蟲洞的形成過程依賴于一種特殊效應(yīng)，這種效應(yīng)使得宏觀世界的旅行者無法進入蟲洞。因此，研究蟲洞的難點在于生成蟲洞的過程和穩(wěn)定蟲洞的“奇異”物質(zhì)不能偏離人們所熟悉的物理學(xué)理論太遠。

迄今為止，科學(xué)家只能根據(jù)物理學(xué)理論構(gòu)想出微觀尺度的蟲洞。要想“制造”出更大的蟲洞，似乎還需要一種既特殊又穩(wěn)定的過程或物質(zhì)。

糾纏態(tài)的特殊性質(zhì)帶來突破性進展

2017年，蟲洞研究取得了突破性進展，美國哈佛大學(xué)的高蘋、丹尼爾·賈弗里斯和新澤西州普林斯頓高等研究院的阿倫·沃爾發(fā)現(xiàn)了一種利用量子糾纏來實現(xiàn)可持續(xù)開放蟲洞的方法。

糾纏態(tài)的特殊性質(zhì)使其可以提供維持蟲洞穩(wěn)定性所需的物質(zhì)。而由于“糾纏”是量子物理學(xué)的標(biāo)準(zhǔn)特征，因此這一狀態(tài)相對來說比較容易產(chǎn)生。雖然這種方法有助于穩(wěn)定蟲洞，但它仍然只能產(chǎn)生微小的蟲洞。不過，這一研究啟發(fā)了一系列后續(xù)研究工作，科學(xué)家可以利用這種“糾纏”來研究不同類型的物質(zhì)，找到更大、更古老的黑洞。

英國杜倫大學(xué)物理學(xué)家伊克巴爾和他在英國杜倫大學(xué)的同事西蒙·羅斯在一項研究中提出了一種更加容易的方法制造蟲洞——利用高—賈弗里斯—沃爾方法制造出一個大型蟲洞。

他們的研究從理論上展示了黑洞周圍磁場的特殊擾亂可以產(chǎn)生穩(wěn)定的蟲洞。遺憾的是，這一理論仍然只能生成微觀的蟲洞，而且伊克巴爾認為，這項研究幾乎不可能在現(xiàn)實中實現(xiàn)。

美國普林斯頓高等研究院的物理學(xué)家胡安·馬爾達西那曾于2013年指出，蟲洞和量子糾纏之間存在聯(lián)系，他和普林斯頓大學(xué)的阿列克謝·米列欣發(fā)現(xiàn)了一種可以產(chǎn)生大型蟲洞的方法。

不過，這種方法的難點在于，充斥于宇宙中的暗物質(zhì)，必須要表現(xiàn)出一種特定的行為，且這種行為在我們生存的宇宙中不太可能出現(xiàn)。

蟲洞研究的熱潮還未退去。雖然目前科學(xué)家還不能制造出滿足人類穿越夢想的蟲洞，但相關(guān)研究確實取得了一些成果?！巴ㄟ^研究，我們了解到，實際上利用簡單的量子效應(yīng)便可以制造能保持開放的蟲洞?！泵绹继m迪斯大學(xué)的物理學(xué)家、蟲洞研究者布里安娜·格拉多—懷特說，“長期以來我們認為不可能存在的東西，最新研究結(jié)果卻表明它確實可能存在?！?/p>