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我们银河系中心的黑洞有可能实际上是一个虫洞

可能性很小,但一项新的分析表明这是可能的。

科幻作家喜欢虫洞,因为它们让不可能成为可能,将原本无法到达的地方连接在一起。输入一个,它会让你回到另一个地方——通常是一个方便情节的地方。而且无论这些奇异的黑洞亲属在现实中存在的可能性有多大,它们往往会出于完全相同的原因而让物理学家着迷。不久前,这些物理学家中的一些人花时间思考这样的宇宙捷径在现实生活中可能是什么样子,甚至提出了我们银河系中心可能存在的情况。

确认虫洞存在的最可靠方法是直接戳一个黑洞,看看它是否隐藏着通往其他地方的桥梁,但人类可能永远不会有这样的机会。即便如此,研究人员还是可以排除地球上一些最明显的情景。例如,如果居住在银河系搅动中心的怪物黑洞更像是一扇门而不是死胡同,天文学家可以梳理出另一边是否存在某些东西。黑洞研究人员多年来一直在追踪恒星的轨道,比如一个叫做 S2 的恒星,它围绕这个银河系排水沟运行了多年。根据最近的一项计算,如果这些恒星感受到黑洞之外遥远的分身的拖拽,它们会为任何观看的人表演一种非常特别的舞蹈。

帮助计算结果的布法罗大学理论物理学家德扬·斯托伊科维奇 (Dejan Stojkovic) 说:“如果天文学家只是以更高的精度测量 S2 的轨道,以便我们可以缩小它[并注意到这样的舞蹈],那么就是这样。那是巨大的。”

虫洞代表了在爱因斯坦引力理论的支持下理论上允许的一种奇怪的空间形状,但只有黑洞才有实际雕刻所需的魅力。检查一个给定的黑洞是否设法在空间结构中打褶的一种方法是拉一个星际并尝试发送一个探测器,但我们必须等待数千年才能让任何航天器到达最近的候选人。

为了使这样的任务更加不切实际,大多数物理学家都同意人类可穿越的科幻风格的桥梁不存在。根据爱因斯坦的方程,对抗自然崩溃倾向的唯一方法是引入一种其他物理定律在大范围内禁止的排斥——负能量(物理学学生可能记得,能量与速度或加速度不同,总是结果呈阳性)。斯托伊科维奇说,他和他的合作者在之前的工作中避免了这种“骗局”,描述了一个可以在我们的宇宙中工作的虫洞。

然而,仅仅因为宇航员不能穿过一个大虫洞并不意味着什么都不能。在爱因斯坦引力理论的框架内工作,在之前的工作中,该小组找到了一种方法来建造一个大而稳定的虫洞,通过驱动宇宙膨胀的力保持开放。新工作扩展了旧工作,计算出虽然大多数粒子和电场都停止了,但重力可以顺利通过。这意味着,从理论上讲,我们这边的物体可以感觉到另一边特别大的东西的拉扯。 “我们有点惊讶,”斯托伊科维奇说,“但你还能期待什么?引力是时空本身的属性。”

这项研究于 2019 年发表在《物理评论 D》杂志上,继续询问天文学家是否可以探测到银河系恒星上如此微妙的引力牵引。

斯托伊科维奇和他的同事提出的理想目标是人马座 (Sag) A——据称位于我们银河系中心的黑洞。更具体地说,他们计算了对围绕 Sag A 运行的恒星 S2 可能产生的影响。如果黑洞内部有一个虫洞,类似的恒星可能会在另一边,宇宙的其他地方运行,S2 可能会感受到引力一个遥远的双胞胎穿过它们之间的宇宙连接。

S2 可能造成的任何由此产生的转向都是轻微的,但经过 20 多年的观测,天文学家已经将恒星的加速度计时到小数点后四位的精度。斯托伊科维奇估计,如果准确度比这高出大约 100 倍,天文学家将有能力检验他的虫洞假设——他说当前的实验应该在几十年的数据收集中自然达到一个基准。他说,如果 S2 的运动在这一点上没有带来意外,那么 Sag A* 必须要么是一个日常黑洞,要么是一个连接到相当空旷的空间区域的虫洞。

但是,尽管斯托伊科维奇和他的同事们使用爱因斯坦的方程分析了他们的大型虫洞,但其他研究空间和引力的(目前还只是理论上的)微观特性的理论家并不确定这些结论是否适用于粒子水平。哈佛大学物理学家丹尼尔·贾弗里斯(Daniel Jafferis)表示,由于没有人提出形成大型虫洞的方法,S2 提出的任何奇怪的夹具都会引发比他们回答的更多的问题。 “可能有人故意制造虫洞,”他说。唯一比真正的虫洞更不可能的是由超级先进的外星人建造的真正的虫洞。

此外,他认为粒子物理学的现实可能与纯粹从爱因斯坦方程得出的结论相冲突,如果没有负能量的“魔力”,不可穿越实际上意味着不可穿越,句号。 “没有什么能通过,包括引力子[假设的引力粒子],”贾弗里斯说。 “所以似乎从外面看不到或检测到[虫洞]。”

斯托伊科维奇说,他纯粹是出于个人好奇心才进行计算的,他完全承认天文数字的可能性很大。尽管如此,由于天文学家无论如何都在收集数据,他以开放的心态等待并没有损失任何东西。 “如果发现了一个虫洞,那么没有理由相信其他虫洞不多,”他说。 “当我们找到第一个黑洞候选者时,突然间我们看到了数百万个黑洞。”

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