点击右上角微信好友

朋友圈

请使用浏览器分享功能进行分享

正在阅读:跳出传统研究方式通过“膜宇宙”探索“类虫洞”
首页> 科技频道> 综合新闻 > 正文

跳出传统研究方式通过“膜宇宙”探索“类虫洞”

来源:科技日报2021-04-08 09:59

调查问题加载中,请稍候。
若长时间无响应,请刷新本页面

  “类虫洞”是基于“膜宇宙”理论的猜想,它连接的是两个宇宙,其效应与虫洞相似,但又不同于传统理论所架构的虫洞。

  受访者供图

  戴德昌团队首次在“膜宇宙”模型的基础上研究虫洞结构生成机制。他们的研究成果首次跳出了传统虫洞研究方法。

  通 讯 员 张 运 荐小纯

  在科幻电影中,总少不了通过虫洞实现时空穿越的桥段。

  自虫洞的概念诞生以来,科学家们一直在讨论利用其实现时空穿越的可能性。但发现虫洞,甚至构建或穿越虫洞,一直是物理学研究前沿最热也是最难解的“悬案”。

  3月30日,科技日报记者了解到,国际知名期刊《欧洲物理杂志C辑》日前以封面文章的形式介绍了扬州大学引力与宇宙学研究中心戴德昌教授团队完成的最新研究成果。值得关注的是,这项研究成果首次跳出传统虫洞研究方法,从“膜宇宙”的角度探讨构建“类虫洞”的可能性及方法。

  迄今为止没有人发现虫洞

  什么是虫洞?“很多人对虫洞的理解,停留在科幻作品中的时空通道。”戴德昌说,但在科学家看来,虫洞却是一个经过严格数学推理的物理模型。

  戴德昌介绍,1916年,德国天文学家卡尔·史瓦西通过计算得到第一个“黑洞解”,即如果质量过度集中于空间中,其周围会形成一个连光都无法脱离的区域。

  “这个区域的边界称为视界面。在视界面内的事物都会‘陷入’黑洞中无法挣脱。”戴德昌说。

  1935年爱因斯坦和内森·罗森对史瓦西的黑洞解做了一个线性代换,形成一个新的度规(规定变量值或点的位置的一种方法)。

  这个新的度规显示当物质经过“黑洞视界”(即视界面)后,会进入另一个世界。

  根据这个解,爱因斯坦预言,宇宙中存在一种连接着不同时空的特殊通道即虫洞,人们可以通过穿越这种通道的方式减少宇宙旅行的时间和距离。

  “虽然爱因斯坦的广义相对论从数学上预测了虫洞的存在,但迄今为止还没有人发现它。”戴德昌说。

  从观测恒星的运动偏差入手

  2016年,美国激光干涉引力波天文台捕捉到两个黑洞合并产生的引力波时,发现这个引力波有回声,于是有人猜测,这个回声是经由虫洞传到对边,又返回来形成的。

  受此启发,戴德昌团队开始研究引力波或电磁波穿越虫洞引起另一侧扰动的可能性。团队认为,在虫洞对面的东西会影响我们自身宇宙的引力或重力加速度,所以研究大质量星体(或黑洞)附近的

  恒星运动,就可以确定其有没有受到来自其他世界或物质的影响。如果恒星的运动速度偏离现有理论预言,就表示有可能存在未知的物质或虫洞。

  经过慎重的计算与筛选,团队选择位于银河系中心的超大质量黑洞人马座A星(位于银河系银心的一个非常光亮及致密的射电波源,很可能是离地球最近的超大质量黑洞所在处)附近的恒星S2进行观测,力图捕捉到虫洞踪影。

  “观测数据虽仍在进行中,目前尚不能完全证明虫洞的存在,但我们已经形成了系列间接成果。”戴德昌说。

  2019年,戴德昌团队在国际知名杂志《物理评论D辑》上发表文章,团队研究发现虫洞所连接的宇宙可以和我们宇宙里面的物质产生交互作用。

  该项研究成果得到诺贝尔奖得主美国加州理工大学教授基普索恩极高评价,美国《纽约时报》以“如何穿越虫洞”为题对该项研究成果进行了大幅报道。

  “类虫洞”尚不能保证结构稳定

  如何穿越虫洞?“近100年来,虫洞以其独特的魅力吸引着无数科学家投身到穿越时空的探索中。”戴德昌说,虽然深空探测的技术一直在升级迭代,相关理论也在不断求新求变。但穿越虫洞一直是一个遥不可及的梦想。

  “虽然人们很早就从理论上证明了虫洞的存在,但当前主流的理论却认为虫洞无法用作星际穿越。”扬州大学引力与宇宙学研究中心教授王元君说。

  王元君介绍,在广义相对论中,虫洞极度弯曲,无法稳定存在,需要负能量支撑。而根据目前的理论,在宏观尺度上是无法制造出负能量的。

  另外,理论认为真空量子扰动可能会提供局部负能量,进而形成微观虫洞,但是其相关机理和形成机制,目前还无法应用到宏观领域。

  但令人惊喜的是,戴德昌团队的最新研究为探寻虫洞带来了新的转机。“我们团队首次在‘膜宇宙’模型的基础上研究虫洞结构生成机制。”戴德昌说,所谓“膜宇宙”指的是科学家们认为我们的宇宙是在更高维时空中的一片膜。

  “两张膜上物质间的引力作用可以抵抗膜的张力,并造成膜变形,最后两个物质可能会吸附在一起,并把膜连结在一起。”戴德昌说。

  “如果膜没有反弹回去,就会形成一个新的拓扑结构。”戴德昌说,“这样的效应很像虫洞。因此我们称之为‘类虫洞’结构。”

  为了验证这种“脑洞大开”的想法,团队展开了大量理论计算探究“类虫洞”的形成条件。

  戴德昌介绍,他们团队选择两个与太阳质量相当的物体,计算了两个膜(平行宇宙)之间合理的张力值和距离大小。研究发现,两个宇宙形成“类虫洞”的条件,取决于膜的张力条件。极端条件下,如果张力为零,任何两个质量不为零的物体间都可能形成“类虫洞”结构。

  他们的研究还发现,在一定的膜张力下形成“类虫洞”,如果这两个大质量物体是黑洞的话,那么它们之间即便形成虫洞也无法通过,因为物质无法穿过黑洞视界。但如果两个大质量物体是中子星或者其他不存在视界面的物体,那么理论上它们之间形成的虫洞是可通过的。因而,戴德昌团队首次从物理学角度证明了宏观领域穿越虫洞的可能性。此外,团队还采用膜的张力来替代负能量所扮演的角色。

  “在我们团队的设想中是不需要额外的负能量来制造虫洞的。这为构建虫洞提供了一个全新的思路。但目前还不能保证这种‘类虫洞’结构的稳定性。”戴德昌说。

  戴德昌最后介绍,为了验证这个想法,我们仍需要对这类“类虫洞”稳定性进行全面分析,这也是团队未来进一步重点研究的方向。

  (记者 过国忠)

[ 责编:涂子怡 ]
阅读剩余全文(

相关阅读

您此时的心情

光明云投
新闻表情排行 /
  • 开心
     
    0
  • 难过
     
    0
  • 点赞
     
    0
  • 飘过
     
    0

视觉焦点

  • 彭丽媛会见德国伯乐中文合唱团师生代表

  • 明前茶飘香

独家策划

推荐阅读
人工智能可以取代人力勾绘农作物地块,快速完成耕地识别,工作效率相比人工作业提升数十倍。在他看来,我国在星上智能处理和地面遥感AI大模型技术上同步发力,推进人工智能遥感技术发展,太空中的卫星将变得越来越“聪明”。
2024-03-29 09:36
3月27日发表于《自然》的一项分析预测,融化的冰盖正在减缓地球的自转速度,以至于下一个闰秒将被推迟3年。论文作者之一、美国斯克里普斯海洋研究所地球物理学家Duncan Agnew说:“融冰足以使海平面上升,以至于我们可以看到地球自转速度受到了影响。
2024-03-29 09:33
胡新立表示,研究团队将进一步探讨生理性乳酸水平变化对机体代谢的意义,以及恶病质中骨骼肌萎缩与乳酸的直接关系。
2024-03-29 09:31
近日,日本小林制药保健品事件持续发酵。小林制药此前表示,该公司的红曲原料中可能含有导致消费者出现肾功能不良状态的非预期成分。小林制药出产的红曲原料除用于自家生产保健品外,还出售给其他公司,用于酿酒及食品制造等。
2024-03-29 09:22
朱雀三号可重复使用垂直起降回收验证火箭在酒泉卫星发射中心圆满完成试验任务。2023年12月,蓝箭航天朱雀二号遥三液氧甲烷运载火箭在酒泉发射中心圆满完成发射任务,将三颗商业卫星顺利送入预定轨道。
2024-03-29 09:30
记者28日从南京大学获悉,由该校物理学院杜灵杰教授领衔的国际团队利用极端条件下的偏振光散射技术,在砷化镓量子阱中对分数量子霍尔效应的集体激发进行了测量,在世界上首次观察到引力子激发,即引力子在凝聚态物质中的新奇准粒子。
2024-03-29 08:38
世界卫生组织27日发布新闻公报说,已启用“冠状病毒网络”(CoViNet),以促进和协调全球的专业知识和能力,及早准确地检测、监测和评估新冠病毒、中东呼吸综合征冠状病毒和其他可能新出现的冠状病毒。
2024-03-29 08:38
万兆元年,谁来领航?是更智慧AI,是更领先的Advance,是刷新极限的速度,还是升级多维的体验?中国移动5G-A商用发布会,重新定义数智新时代,邀您共同见证!3月28日15:00-16:00
2024-03-28 12:36
作为中国大科学装置之一,高能同步辐射光源是由中国科学院、北京市共建的怀柔科学城大科学装置集群的核心装置。
2024-03-28 09:54
2022年8月15日,国际天文学联合会小天体命名工作组发布公告,将国际永久编号为192353号的小行星命名为“王大中星”。围绕大学的根本任务是育才造士这一核心要义,王大中归纳并紧抓建设一流大学的三大要素:大师、大楼和大学精神。
2024-03-28 09:34
坎潘特强调,最新观测表明,精确的星震学技术可用于探测表面温度低至4200℃(比太阳表面低约1000℃)的矮星,为天体物理观测开辟了一个新领域。这一最新结果表明,星震学技术有望详细表征这些恒星及其宜居行星的细节,而精确确定附近冷矮星的年龄对于阐释系外行星上发现的生物特征可能至关重要。
2024-03-28 09:33
记者从自然资源部3月27日召开的例行新闻发布会上获悉:今年是极地考察40周年,自然资源部将开展一系列活动纪念这一重要时间节点。7月北极黄河站建站20周年时,在黄河站举办招待会、研讨会等相关活动,中国第四十一次南极考察期间将在长城站、中山站举行招待会、研讨会等相关活动,“雪龙”号、“雪龙2”号船停靠外港时举行公众开放日活动。
2024-03-28 09:32
联合国教科文组织执行局27日批准18处地质公园列入世界地质公园网络名录,其中包括中国的6个地质公园,分别是长白山世界地质公园、恩施大峡谷-腾龙洞世界地质公园、临夏世界地质公园、龙岩世界地质公园、武功山世界地质公园、兴义世界地质公园。
2024-03-28 09:31
据介绍,除了服务于中国探月工程四期,后续鹊桥二号中继星还可为国内外月球探测提供中继通信支持。
2024-03-28 09:25
涂白防虫、修剪树枝、引水灌溉……每当春天到来,在祖国西北边陲新疆托里县老风口,生态造林工作就紧锣密鼓地开始了。
2024-03-27 10:22
今年我国纪念“世界水日”“中国水周”的活动主题为“精打细算用好水资源,从严从细管好水资源”。
2024-03-27 10:21
在齐齐哈尔市甘南县宝山乡巨宏村,村民苑忠国正在准备春耕,多年来通过参与县里的培训,春耕物资的采购对他来说已是轻车熟路。
2024-03-27 10:20
在开展调查监测,评估新污染物环境风险状况方面,《行动方案》提出建立化学物质环境信息调查制度、建立新污染物环境调查监测制度、建立化学物质环境风险评估制度、动态发布重点管控新污染物清单等具体措施。
2024-03-27 10:18
一群“麦哲伦”式的实验物理学家正在高能物理的版图上开疆拓土。而玻色子的发现,正在指向新的“盛宴”。
2024-03-27 10:16
作为古生物学家,徐星是中国科学院院士、中国科学院古脊椎动物与古人类研究所研究员,同时也是云南大学教授,主要从事中生代陆相脊椎动物化石及地层学研究。
2024-03-27 10:15
加载更多