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“虫洞”(Wormhole)是连结宇宙间两个遥远时空的多维隧道,但虫洞真的存在吗?人类可能通过虫洞实现瞬时星际穿越吗?自1916年路德维希·弗莱姆提出这一概念以来,无数科幻作品都将其描述为瞬时转移的方式。近日,美国科学家证实了虫洞的存在,且通过虫洞完成太空旅行是可行的!
该研究由哈佛大学物理学家Daniel Jafferis、Ping Gao和斯坦福大学的Aron Wall教授共同完成。但物理学家们也表示,通过虫洞实现宇宙旅行的弊端同样不容忽视,所谓的“瞬时”转移是设想的结果,并没有理论依据支撑。三人将在即将举行的美国物理学会上公开这项研究成果。
Jafferis表示,当想到两个在量子水平彼此纠缠的黑洞时,虫洞的概念浮现在脑海里。从第三角度来看,穿越虫洞进行时空旅行就像在两个纠缠的黑洞间进行量子隐形传态(Quantum teleportation)。这一理论建立在爱因斯坦和罗森于1935年提出的爱因斯坦-罗森桥概念上。
相比乘坐宇宙飞船,穿过虫洞到达宇宙其他地方可能需要花费更多的时间,因此电影中地外生命通过虫洞抵达地球的情节可能并不现实。尽管虫洞对于泛星系旅行来说意义不大,但虫洞的可穿性为量子力学的发展提供的全新的见解,虫洞和黑洞的某些关联也成为了这项研究的重要目的之一。
提到虫洞,就绕不开“负能量”(Negative Energy)。真空中量子涨落具有的能量为零点能,如果某一物质具有的能量低于环境空间的量子涨落能量,就说明该物质具有负能量。
负能量也是人类穿越虫洞的最大障碍之一,它的存在似乎与量子引力理论矛盾的,但Jafferis利用量子场论克服了这一问题,并计算出了类似于卡西米尔效应(Casimir Effect,可理解为因介电材料或金属导体的存在而改变了真空二次量子化后电磁场能量的期望值,这种能量取决于导体和介质的位置和形状)的量子效应。
该研究为量子引力(Gauge gravitation theory)等深层次理论的发展提供了基础,甚至会催生出更新的量子力学公式。虫洞理论一直在发展与进步,或许有一天我们会像亲眼目睹黑洞一样发现它的存在。
作者/朱张航宇
信息源:AIP(American Institute of Physics)
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