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“虫洞”“黑洞”研究有新进展时光隧道真的存在?| 揭秘

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九个头条网讯 继7月美国NASA冥王星探测器“新视野号”传回一批迄今最清晰的冥王星照片后,人们对宇宙探秘产生越来越大的好奇感。近日,关于宇宙是否存在“虫洞”和“黑洞”的研究,科学家们有了新的进展。



实验制造“时光隧道”


时光隧道,即“虫洞”,又称“时空洞”、“爱因斯坦-罗森桥”,是宇宙中可能存在的连接两个不同时空的狭窄隧道。“虫洞”是1916年由奥地利物理学家路德维希·弗莱姆首次提出的概念,1930年由爱因斯坦及纳森·罗森在研究引力场方程时假设的,认为透过虫洞可以做瞬时的空间转移或者做时间旅行。


如今,“虫洞”这个假设,可以在实验室里得到证实。


据“每日科学”网站报导,西班牙巴塞罗那自治大学的科学家在实验室内,使用超颖材料(metamaterial)和超颖介面(metasurface)建立了磁场传送隧道。他们检测到,在产生磁场的磁力源远端,出现了不可能在自然界中单独存在的磁单极子。


科学家首次在实验室制造出传导磁场的“虫洞”。


模拟图:磁场像是从图片右边消失,而又在左边出现


这一实验结果或许让人觉得磁力肯定是通过另外空间到达彼端的,但在这个实验中,“虫洞”并非人眼不能见,而是一个外层为铁磁(ferromagnetic)、内层为超导体(superconducting layer)制成的球体,其内再置入铁磁薄板捲成的圆筒,如下图:


结果显示,磁场的一个磁极被传送到另外的部位,但是传送过程与途径的磁场无法检测出来,这个隐形的传送过程与途径被称作磁场的“虫洞”。该实验室首席研究员桑切斯解释道,磁场虫洞是引力虫洞的模拟形式,因磁场虫洞“改变了空间的拓扑性质(topology),其条件是磁力清除空间中的内区(inner region)。”



虫洞由宇宙暗物质构成


理论物理学家一般认为,虫洞是宇宙中的时空隧道,可以连接相距遥远的两个位置。但是科学家推测,必须用大量引力能量才能造出人能穿过的引力虫洞,当目前无任何人能制造出这种虫洞。


今年1月,英国媒体报导说,意大利科学家萨鲁西(Paulo Salucci)利用数学模型推测出银河系存在虫洞,而且虫洞是由宇宙的暗物质构成。令萨鲁西感到惊讶的是,他们的计算结果和影片《星际效应》(Interstellar)情景非常相似,因为那些虫洞的大小足以让太空船穿过,而不是以前理论上认为的微小尺度。



中美科学家证实“黑洞”存在


1916年,德国天文学家卡尔·史瓦西通过计算得出爱因斯坦引力场方程的一个真空解:如果将大量物质集中于空间一点,其周围会产生奇异的现象,即在质点周围存在一个界面——“视界”一旦进入这个界面,即使光也无法逃脱。这种“不可思议的天体”被美国物理学家约翰·阿奇巴德·惠勒(John Archibald Wheeler)命名为“黑洞”。


但宇宙中的“黑洞”是否存在,一直存在分歧。


不过,中国科学院国家天文台9月2日传出消息称,由中美科学家组成的研究团队发现,在距离地球最近的类星体Markarian231中隐藏着超大质量双黑洞。


国家天文台陆由俊表示,研究团队分析了离地球最近的类星体Markarian231的连续谱,发现其具有“极端并且令人惊奇的性质”,正好可以用超大质量双黑洞的相关理论来解释。


“如果在该类星体中心只存在一个黑洞,那么由其附近炽热气体形成的吸积盘就会发射大量的紫外射线。但我们发现,观测显示来自盘中心的紫外辐射骤然减弱,这说明吸积盘中心可能是由两个相互绕转的超大质量黑洞构成,它们与吸积盘的相互作用会将吸积盘内区物质扫除殆尽,那么紫外辐射就会骤然减弱。”


研究团队通过构建动力学模型并与观测对比,结果发现中心主黑洞的质量约为1.5亿个太阳质量,而绕主黑洞旋转的次黑洞的质量则有4百万个太阳质量。它们的轨道周期为1.2年。双黑洞的共同旋绕会发射引力波、损失能量,并最终在几十万年后碰撞。


陆由俊表示,该发现为人类在宇宙中发现和确认更多双黑洞系统指出了新方向:宇宙中已有光谱测量的类星体20余万颗,通过对类星体光谱的系统研究很有可能会发现更多的双黑洞系统。


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