恒星這個(gè)“小動(dòng)作”暴露了蟲洞的存在？

代小佩

穿越時(shí)空，是許多人的夢(mèng)想，它存在于許多科幻作品中?，F(xiàn)實(shí)中是否真的有辦法讓人在極短時(shí)間內(nèi)穿越極遠(yuǎn)的距離？

著名天文學(xué)家兼科普作家卡爾·薩根曾向諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)得主基普·索恩提出過(guò)這個(gè)問(wèn)題。索恩告訴薩根，最好的辦法是穿越一個(gè)蟲洞。

一項(xiàng)最新研究表明，恒星的一些特殊“小動(dòng)作”可能會(huì)揭示蟲洞的存在。研究者稱，如果蟲洞兩邊各有兩顆恒星，那么一側(cè)的恒星引力會(huì)對(duì)另一側(cè)的恒星產(chǎn)生影響。因此，我們可以通過(guò)尋找恒星細(xì)微但特殊的運(yùn)動(dòng)來(lái)尋找蟲洞。

這項(xiàng)由揚(yáng)州大學(xué)教授戴德昌和美國(guó)凱斯西儲(chǔ)大學(xué)教授德?lián)P·斯托伊科維奇領(lǐng)導(dǎo)的研究，其結(jié)果近日發(fā)表于《物理評(píng)論D》雜志。

時(shí)空的通道是宇宙捷徑

1935年，愛(ài)因斯坦和物理學(xué)家內(nèi)森-羅森依據(jù)廣義相對(duì)論預(yù)言宇宙中存在一種特殊的“通道”，即“愛(ài)因斯坦一羅森橋”或“蟲洞”。蟲洞連接著兩個(gè)不同時(shí)空中的點(diǎn)，我們可以通過(guò)穿越蟲洞的方式，減少宇宙旅行的時(shí)間和距離。

也就是說(shuō)，蟲洞是宇宙中的捷徑。想象一下，在一張平鋪的紙上，一只螞蟻要從A點(diǎn)走到B點(diǎn)，“旅行”路途即紙面上A點(diǎn)與B點(diǎn)之間的直線距離。如果紙張彎曲，A點(diǎn)和B點(diǎn)之間的空間距離就變得更近，直到兩點(diǎn)重疊，此時(shí)，螞蟻再?gòu)腁點(diǎn)走到B點(diǎn)，“距離”就大為縮短，進(jìn)而避免了漫長(zhǎng)的“旅行路程”。

中國(guó)科學(xué)院國(guó)家天文臺(tái)研究員茍利軍說(shuō)，從地球出發(fā)到織女星，如果僅僅限定在我們這個(gè)宇宙維度當(dāng)中，最短的距離也需要25光年，但在高維空間可能只是幾米?！跋x洞相當(dāng)于高維空間的一個(gè)通道，給我們提供了一個(gè)便捷的方式，讓我們能夠進(jìn)行星際旅行。”基普-索恩此前就寫過(guò)一個(gè)利用蟲洞進(jìn)行星際旅行的劇本，后來(lái)被導(dǎo)演斯托弗-諾蘭搬上銀幕，打造了著名的好萊塢大片《星際穿越>。

雖然愛(ài)因斯坦的廣義相對(duì)論從數(shù)學(xué)上預(yù)測(cè)了蟲洞的存在，但迄今為止還沒(méi)有人發(fā)現(xiàn)它。美國(guó)俄勒岡大學(xué)理論物理學(xué)教授史蒂芬-許表示： “到目前為止，關(guān)于蟲洞的整個(gè)事情還是一種假設(shè)，沒(méi)有人認(rèn)為我們很快就會(huì)發(fā)現(xiàn)蟲洞?！?/p>

銀心黑洞可能是蟲洞隱身之所

在廣義相對(duì)論中，蟲洞與黑洞有關(guān)。

在黑洞中，物質(zhì)坍縮成了一個(gè)點(diǎn)，稱為奇點(diǎn)。物質(zhì)一旦進(jìn)入黑洞，就會(huì)被永遠(yuǎn)困住。蟲洞在外部有著與黑洞同樣的結(jié)構(gòu)，但它的中心并非奇點(diǎn)。

雖然黑洞和蟲洞外部結(jié)構(gòu)相同，但蟲洞的另一端可以存在物質(zhì)，黑洞則不行?？茖W(xué)家推測(cè)，圍繞蟲洞運(yùn)行的恒星軌道，可能與圍繞黑洞運(yùn)行的恒星軌道略有不同。具體而言，如果引力場(chǎng)可以通過(guò)蟲洞傳播，那么恒星的軌道將受到影響，并偏離標(biāo)準(zhǔn)的史瓦西軌道。

研究人員建議在銀河系檢驗(yàn)這一想法。他們認(rèn)為，尋找這些時(shí)光隧道的最佳地點(diǎn)是超大質(zhì)量黑洞附近，例如銀心的人馬座A*。因?yàn)橄x洞需要極大的時(shí)空扭曲，而時(shí)空扭曲又取決于非常強(qiáng)大的引力。

據(jù)報(bào)道，有研究人員一直在觀測(cè)人馬座A*附近的一顆名為S0-2的恒星。如果蟲洞確實(shí)存在于人馬座A*附近，S0-2就會(huì)受到蟲洞另一邊恒星引力的影響，那么隨著時(shí)間的推移，S0-2會(huì)輕微偏離預(yù)期的軌道。

戴德昌和德?lián)P-斯托伊科維奇領(lǐng)導(dǎo)的研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，蟲洞入口與普通黑洞存在區(qū)別，而且這些差異可以通過(guò)遠(yuǎn)距離觀測(cè)發(fā)現(xiàn)，不需要飛臨或鉆入黑洞。

兩位研究者從考察蟲洞口附近時(shí)空區(qū)域守恒律出發(fā)，分別計(jì)算了電荷、引力和標(biāo)量場(chǎng)。檢查這三者是否可以穿過(guò)蟲洞，并影響蟲洞另外一側(cè)的時(shí)空。計(jì)算結(jié)果顯示，標(biāo)量場(chǎng)的影響無(wú)法穿過(guò)蟲洞，但電荷和引力的影響都可以透過(guò)蟲洞，在另外一側(cè)時(shí)空中留下痕跡。

德?lián)P-斯托伊科維奇說(shuō)： “如果我們檢測(cè)到S0-2軌道上的擾動(dòng)，最有可能的解釋是其附近存在蟲洞。但我們不能肯定地說(shuō)這一定是蟲洞造成的，因?yàn)槠渌蛩匾灿锌赡軘_亂這顆恒星的運(yùn)動(dòng)?！?/p>

脆弱的蟲洞難當(dāng)大任

想穿越蟲洞并非輕而易舉。一方面，蟲洞存在與否這一問(wèn)題本身沒(méi)有得到解決，我們不知道蟲洞是否存在;另一方面，即便找到了蟲洞，在穿越蟲洞時(shí)還要面臨許多未知的挑戰(zhàn)。

最大的問(wèn)題就是蟲洞的穩(wěn)定性難以保證。有人說(shuō)，蟲洞對(duì)于星際旅行或許毫無(wú)用處，因?yàn)樗鼈儠?huì)很快崩潰。史蒂芬-許說(shuō)，穩(wěn)定蟲洞需要某種非常特殊的物質(zhì)，但目前尚不清楚這種物質(zhì)是否存在于宇宙中。

根據(jù)基普-索恩的設(shè)想，具有“負(fù)能量密度”的奇異物可以作為保持蟲洞持續(xù)開(kāi)放的物質(zhì)條件。由此，蟲洞將被改造成違背因果律的時(shí)間機(jī)器，用于星際航行。但美國(guó)國(guó)家航空航天局的埃里克-克里斯蒂安博士說(shuō)： “目前沒(méi)有任何方法來(lái)產(chǎn)生這些巨大的負(fù)能量，我們對(duì)如何創(chuàng)建或維持蟲洞無(wú)能為力。”

除此之外，穿越者還要面臨高輻射以及異物接觸的風(fēng)險(xiǎn)。

“使用可穿越的蟲洞進(jìn)入未來(lái)或回到過(guò)去，這并非易事，因?yàn)閷⑾x洞轉(zhuǎn)變成時(shí)間機(jī)器需要付出很大的努力，要擺脫蟲洞也異常艱難?！碧祗w物理學(xué)家埃里克-戴維斯說(shuō)。

茍利軍表示，我們通常認(rèn)為的蟲洞很有可能自然存在于黑洞中心，而我們又到不了這個(gè)中心。即使黑洞的中心可能產(chǎn)生所謂的蟲洞，還有一個(gè)非常大的問(wèn)題就是蟲洞的時(shí)標(biāo)只有10-43秒，尺度只有10-35米，“如何讓蟲洞達(dá)到非常大的尺度讓飛船能夠進(jìn)入，還要支撐足夠長(zhǎng)的時(shí)間讓飛船順利穿過(guò)，這都是需要解決的問(wèn)題”。

德?lián)P-斯托伊科維奇說(shuō)：“即使蟲洞可穿越，人與飛船也很可能無(wú)法通過(guò)。我們需要負(fù)能量來(lái)保持蟲洞的持續(xù)開(kāi)放，但目前我們什么也做不了?？傊?，要?jiǎng)?chuàng)建一個(gè)穩(wěn)定的、巨大的蟲洞，需要一些未知的‘魔術(shù)。”

廣義相對(duì)論似乎確實(shí)允許時(shí)空經(jīng)過(guò)某些路徑，給出時(shí)空旅行的可能，但是這些路徑超出了人類已有的測(cè)試能力。至少目前來(lái)看，還沒(méi)有已知的時(shí)空旅行方式，蟲洞也只能是我們翹首以盼的未來(lái)。

文章來(lái)源：《科技日?qǐng)?bào)》

（責(zé)任編輯：吳宇）