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

  • 山东青岛举行海上巡游迎接中国航海日

  • 漫画视界|警惕虚假购物、服务类诈骗

独家策划

推荐阅读
防晒,究竟该如何掌握分寸,才能在抵御伤害与拥抱健康之间找到平衡点?
2025-07-11 09:58
生命只有一次,心脏健康不容忽视。唯有提高对心梗症状的警觉性,掌握正确的急救方法,才能为生命筑起一道坚实的“心”防线。
2025-07-11 09:58
晒后背是一种传统的养生方法,符合中医“冬病夏治”的理论,其核心在于借助盛夏充沛的自然阳气,通过阳光照射背部,来提升人体自身阳气。
2025-07-11 09:58
截至7月10日,我国“北气南下”能源大通道累计输气量突破1000亿立方米,安全平稳运行超2000天,标志着这条纵贯南北的能源大动脉在保障国家能源安全、推动绿色转型方面取得重大进展。
2025-07-11 04:55
从自然资源部新一轮找矿突破战略行动办公室了解到,今年上半年,全国新发现矿产地38处,同比增长31%;新发现矿产地中,大中型矿产地25处。
2025-07-11 04:10
时下,智能手机已成为人们获取信息、社交娱乐的重要工具。多学科专家指出,当我们刷手机出现注意力极度涣散、缺乏独立思考能力、情绪化反应严重、深度学习能力下降、空虚感增加等症状时,就表明我们的大脑正在被“腐蚀”。所谓的“脑腐”,即因长期暴露于碎片化信息而引发的认知衰退与脑功能损伤。
2025-07-11 04:10
由于肉眼很难发现水污染的情况,洪水之后饮水需要特别注意,避免直接饮用自来水、山泉水、河水、湖水等。肖丹提醒,如果不适症状较为严重,出现持续高热、剧烈呕吐、严重腹泻、脱水、意识障碍等,或皮肤干燥、眼窝凹陷、少尿等情况,应及时就医。
2025-07-10 09:34
国家自然科学基金委员会近日发布消息,自然科学基金委制定重大非共识项目试点实施方案,将在2025年启动资助试点。自然科学基金委作为我国资助基础研究的主渠道,制定了一系列创新举措。
2025-07-10 09:33
嫦娥六号月球样品的相关研究成果,引起了国际学术界的高度关注。这1935.3克宝贵的月壤,使得月球样品研究进入“嫦娥时代”,开启了人类认识月球的新纪元,也为中国月球研究走向世界前列奠定了基础。 一年来,中国科学家们已经利用嫦娥六号月球样品取得许多科学突破。
2025-07-10 09:32
2024年嫦娥六号任务首次从南极-艾特肯盆地内部采回月球样品,为揭示该区域物质成因提供了直接证据。综合元素和矿物组成分析,南极-艾特肯盆地镁环物质主要为斜长石(63%~67%)和低钙辉石(25%~27%)组成的亚铁苏长岩。
2025-07-10 09:32
7月9日,在北京航天城,神舟十九号航天员蔡旭哲(中)、宋令东(右)、王浩泽在记者见面会上敬礼致意。 在神舟十九号乘组中,航天员王浩泽也是一位90后,更成为首位进驻空间站的女航天飞行工程师。
2025-07-10 09:30
随着科技创新与产业创新深度融合,人工智能技术助力建材行业向更智能、更绿色、更高端方向变革。“通过数字化转型,建材企业可基本实现研发设计数字化、生产运营一体化、客户服务敏捷化,提升决策效率、协同能力和服务水平,快速提升生产力和核心竞争力。
2025-07-09 09:40
记者8日从湖南省自然资源厅获悉,通过创新地质找矿理论,经过长期勘探,湖南省郴州市临武县鸡脚山矿区已探获超大型蚀变花岗岩型锂矿床,共提交锂矿石量4.9亿吨,氧化锂资源量131万吨。
2025-07-09 09:39
根据国家卫生健康委8日晚间发布的通知,今后“颈深淋巴管/结—静脉吻合术”将不得应用于阿尔茨海默病治疗。“颈深淋巴管/结—静脉吻合术”是将颈部深层淋巴管或淋巴结与邻近的静脉进行吻合的手术,近年来部分医疗机构将其用于治疗阿尔茨海默病,引发争议。
2025-07-09 09:39
国家发展改革委、工业和信息化部、国家能源局日前发布《关于开展零碳园区建设的通知》。支持企业对标标杆水平和先进水平,实施节能降碳改造和用能设备更新,鼓励企业建设极致能效工厂、零碳工厂。
2025-07-09 09:37
近日,中国科学院近代物理研究所科研人员依托兰州重离子加速器冷却储存环,精确测量了极缺中子原子核硅-22的质量,实验发现硅-22的质子数14是一个新幻数。
2025-07-09 09:35
国家自然科学基金委员会7日发布消息,自然科学基金委近日制定重大非共识项目试点实施方案,将在2025年启动资助试点。
2025-07-08 09:20
近日,由农业农村部南京农业机械化研究所联合有关单位研制的全自动水稻覆膜插秧技术装备在江苏省靖江市投入使用,开启了我国水稻覆膜插秧新模式。
2025-07-08 09:11
日前,全球领先的720V高压固态钠盐电池,在位于内蒙古自治区鄂尔多斯市达拉特旗的建亨奥能科技有限公司正式量产,标志着中国成为全球第三个实现固态钠盐电池商用量产的国家。
2025-07-08 09:10
从国家自然科学基金委员会获悉,该委日前制定了重大非共识项目试点实施方案,将在2025年启动资助试点。
2025-07-08 05:05
加载更多