最近物理學(xué)家發(fā)現，若我們宇宙有多余的維度，我們將有可能制造一個(gè)可穿梭的蟲(chóng)洞。等等，你會(huì )問(wèn)什么是蟲(chóng)洞？簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，蟲(chóng)洞是一座連接兩個(gè)不同時(shí)空的橋。從蟲(chóng)洞的一端走到另一端意味著(zhù)我們實(shí)現了時(shí)空穿越。如果還是很抽象的話(huà)，大家看看下圖。
怎么制作蟲(chóng)洞呢？我們需要用橋梁或者隧道將宇宙的不同部分粘合在一起。這種橋梁又名“喉嚨”。這個(gè)喉嚨的大小和長(cháng)度可以隨心所欲地增長(cháng)，但通常情況下，我們希望它比到目的地的正常距離短。在愛(ài)因斯坦的廣義相對論中，制作蟲(chóng)洞非常簡(jiǎn)單：我們只需建造一個(gè)黑洞并將其連接到一個(gè)白洞，然后boom，你就有了一條可穿梭的的時(shí)空隧道。
偏離一下話(huà)題，我們簡(jiǎn)短介紹下什么是黑洞和白洞。根據愛(ài)因斯坦的廣義相對論，黑洞是宇宙空間中一種密度極大的天體和星體。由于其密度巨大，它所產(chǎn)生的引力場(chǎng)也就非常強，以至于大量可測的物質(zhì)和輻射都無(wú)法逃逸。它之所以被稱(chēng)為黑洞是因為就連光也逃不出黑洞的手掌心。所以說(shuō)黑洞不是黑，而是因為射進(jìn)黑洞的光被巨大的引力束縛住了，沒(méi)有辦法反射回我們的眼睛。相比于黑洞，白洞還只是一個(gè)理論模型。與黑洞相同，白洞的引力場(chǎng)同樣十分強大。但是白洞無(wú)法吸收任何外部的物質(zhì)，只能夠向外輻射物質(zhì)和能量。非常膚淺地說(shuō)，如果黑洞可以吸收一切物質(zhì)和能量，那么白洞就是發(fā)射物質(zhì)和能量的源頭。那我們再來(lái)看上圖，非常粗略地理解，宇宙飛船被吸入黑洞，然后從白洞內發(fā)射出，從而實(shí)現穿梭時(shí)空。
M87核心的超大質(zhì)量黑洞(SMBH) | EHT Collaboration
蟲(chóng)洞模型看似很完美，但是它非常不穩定。一旦蟲(chóng)洞形成，它巨大的引力場(chǎng)將會(huì )瞬間把其撕裂。這樣一來(lái)，還沒(méi)開(kāi)始穿越，蟲(chóng)洞就先告辭了。
那我們怎么穩定蟲(chóng)洞呢？目前唯一已知的方法是使用某種形式的奇異物質(zhì)（exotic matter）。奇異物質(zhì)可以是質(zhì)量為負的物質(zhì)。這種物質(zhì)在宇宙中似乎不存在，或者說(shuō)其違反了廣義相對論中的能量條件。簡(jiǎn)單地說(shuō)，能量條件就是平均而言每個(gè)人都應該體驗到正值的能量。然而，為了穩定蟲(chóng)洞，旅行者必須經(jīng)歷一個(gè)負能量區域。這種負能量將平衡旅行者質(zhì)量的正能量。當旅行者通過(guò)蟲(chóng)洞時(shí)，負能量將使蟲(chóng)洞持續打開(kāi)。
的確，有些物理場(chǎng)景有時(shí)會(huì )違背某些能量條件。但是，物理學(xué)家目前還不清楚有沒(méi)有所有的能量條件在長(cháng)時(shí)間內都被違背的例子。若是找到這樣一個(gè)場(chǎng)景，那我們就有希望建造蟲(chóng)洞。
我們的世界是一層膜嗎？
引力非常微弱，它比任何其他的自然力量弱數十億倍。這一事實(shí)困擾又吸引著(zhù)許多物理學(xué)家，畢竟當某物與宇宙其他部分如此不同時(shí)，這意味著(zhù)這背后蘊含著(zhù)有趣的物理解釋。
目前，我們還沒(méi)有辦法解釋為什么引力如此微弱。理論物理學(xué)家認為，宇宙遠不止眼前所見(jiàn)。在弦論中，許多額外空間維度都裹挾在自身上并被壓縮到亞微觀(guān)尺度。受這一概念的啟發(fā)，一些理論物理學(xué)家提出在我們的現實(shí)中，除了通常的三個(gè)空間維度之外，還有其他空間維度。
這意味著(zhù)，三維（我們的世界）只不過(guò)是一層存在于更高維度“體”的薄膜。這些額外的維度不一定很大。如果它們很大的話(huà)，我們會(huì )注意到粒子或行星在額外維度中出現和消失。但額外的維度可能比弦理論的微小維度更大：粒子甚至可能大到一毫米。
膜 | https://zh.wikipedia.org/wiki/%E8%86%9C_(%E7%89%A9%E7%90%86%E5%AD%B8)
在這種較小的維度下，自然界的所有力和粒子都被限制在三維膜中，唯一擁有特權穿過(guò)高維體的就是引力。因此，引力可能和其他所有力一樣強，但由于它被額外的維度嚴重稀釋?zhuān)灾劣谒谌S中看上去很弱。
暢想蟲(chóng)洞
因為這些基于膜的想法是試圖理解引力，它們?yōu)樘剿飨x(chóng)洞的本質(zhì)開(kāi)辟了新的機會(huì )。我們對蟲(chóng)洞的了解受廣義相對論支配，但也許額外維度的存在會(huì )改變廣義相對論的運作方式，從而使蟲(chóng)洞成為可能。這是一支印度研究小組在一篇最新論文（https://arxiv.org/abs/2105.11785）中提出的觀(guān)點(diǎn)。
在他們的論文中，物理學(xué)家探討了是否有可能在由物理學(xué)家 Lisa Randall 和 Raman Sundrum 于 1999 年首次提出的“膜世界”模型中建造蟲(chóng)洞。
新論文的作者發(fā)現，他們確實(shí)可以在這種基于膜的引力模型中建立一個(gè)穩定的、可穿越的蟲(chóng)洞。更重要的是，他們不需要任何異常物質(zhì)就能成功。
盡管團隊確實(shí)發(fā)現這種情況仍然違反了廣義相對論的能量條件，但他們認為這種違反是一個(gè)必然特征，而不是意外漏洞。他們認為，在額外空間維度中，引力會(huì )自然地違背能量條件。（這也意味著(zhù)，我們根本不需要異常物質(zhì)來(lái)建蟲(chóng)洞。）一旦這些條件被打破，蟲(chóng)洞自然而然就會(huì )形成。
研究人員甚至提出，如果我們直接觀(guān)察或創(chuàng )造一個(gè)蟲(chóng)洞，這可能表明宇宙的空間維度比通常所認為的三個(gè)維度要多。
與所有關(guān)于蟲(chóng)洞話(huà)題的理論工作一樣，這不是最終結論。沒(méi)有人知道 Randall-Sundrum 理論或任何其他基于膜和額外維度的理論是否正確。目前，也還沒(méi)有人總結出量子引力理論。這是一種小尺度的強引力理論。一旦發(fā)現此理論，或許會(huì )徹底否認蟲(chóng)洞存在的可能性。
無(wú)論如何，研究人員所發(fā)現的結果仍然很有趣且有重大意義?？蒲泄ぷ髡咄ㄟ^(guò)他們的努力，正一步一步向我們揭示引力的秘密。這些顛覆性的想象力和深遠的思考本身就令人著(zhù)迷。蟲(chóng)洞可能存在，也有可能不存在。不管怎樣，試圖了解蟲(chóng)洞，肯定會(huì )強化我們對宇宙的理解。
如何解釋蟲(chóng)洞
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編輯：3C 273
