可能性很小,但一項新的分析表明這是可能的。
科幻作家喜歡蟲洞,因為它們讓不可能成為可能,將原本無法到達的地方連線在一起。輸入一個,它會讓你回到另一個地方——通常是一個方便情節的地方。而且無論這些奇異的黑洞親屬在現實中存在的可能性有多大,它們往往會出於完全相同的原因而讓物理學家著迷。不久前,這些物理學家中的一些人花時間思考這樣的宇宙捷徑在現實生活中可能是什麼樣子,甚至提出了我們銀河系中心可能存在的情況。
確認蟲洞存在的最可靠方法是直接戳一個黑洞,看看它是否隱藏著通往其他地方的橋樑,但人類可能永遠不會有這樣的機會。即便如此,研究人員還是可以排除地球上一些最明顯的情景。例如,如果居住在銀河系攪動中心的怪物黑洞更像是一扇門而不是死衚衕,天文學家可以梳理出另一邊是否存在某些東西。黑洞研究人員多年來一直在追蹤恆星的軌道,比如一個叫做 S2 的恆星,它圍繞這個銀河系排水溝運行了多年。根據最近的一項計算,如果這些恆星感受到黑洞之外遙遠的分身的拖拽,它們會為任何觀看的人表演一種非常特別的舞蹈。
幫助計算結果的布法羅大學理論物理學家德揚·斯托伊科維奇 (Dejan Stojkovic) 說:“如果天文學家只是以更高的精度測量 S2 的軌道,以便我們可以縮小它[並注意到這樣的舞蹈],那麼就是這樣。那是巨大的。”
蟲洞代表了在愛因斯坦引力理論的支援下理論上允許的一種奇怪的空間形狀,但只有黑洞才有實際雕刻所需的魅力。檢查一個給定的黑洞是否設法在空間結構中打褶的一種方法是拉一個星際並嘗試傳送一個探測器,但我們必須等待數千年才能讓任何航天器到達最近的候選人。
為了使這樣的任務更加不切實際,大多數物理學家都同意人類可穿越的科幻風格的橋樑不存在。根據愛因斯坦的方程,對抗自然崩潰傾向的唯一方法是引入一種其他物理定律在大範圍內禁止的排斥——負能量(物理學學生可能記得,能量與速度或加速度不同,總是結果呈陽性)。斯托伊科維奇說,他和他的合作者在之前的工作中避免了這種“騙局”,描述了一個可以在我們的宇宙中工作的蟲洞。
然而,僅僅因為宇航員不能穿過一個大蟲洞並不意味著什麼都不能。在愛因斯坦引力理論的框架內工作,在之前的工作中,該小組找到了一種方法來建造一個大而穩定的蟲洞,透過驅動宇宙膨脹的力保持開放。新工作擴充套件了舊工作,計算出雖然大多數粒子和電場都停止了,但重力可以順利透過。這意味著,從理論上講,我們這邊的物體可以感覺到另一邊特別大的東西的拉扯。 “我們有點驚訝,”斯托伊科維奇說,“但你還能期待什麼?引力是時空本身的屬性。”
這項研究於 2019 年發表在《物理評論 D》雜誌上,繼續詢問天文學家是否可以探測到銀河系恆星上如此微妙的引力牽引。
斯托伊科維奇和他的同事提出的理想目標是人馬座 (Sag) A——據稱位於我們銀河系中心的黑洞。更具體地說,他們計算了對圍繞 Sag A 執行的恆星 S2 可能產生的影響。如果黑洞內部有一個蟲洞,類似的恆星可能會在另一邊,宇宙的其他地方執行,S2 可能會感受到引力一個遙遠的雙胞胎穿過它們之間的宇宙連線。
S2 可能造成的任何由此產生的轉向都是輕微的,但經過 20 多年的觀測,天文學家已經將恆星的加速度計時到小數點後四位的精度。斯托伊科維奇估計,如果準確度比這高出大約 100 倍,天文學家將有能力檢驗他的蟲洞假設——他說當前的實驗應該在幾十年的資料收集中自然達到一個基準。他說,如果 S2 的運動在這一點上沒有帶來意外,那麼 Sag A* 必須要麼是一個日常黑洞,要麼是一個連線到相當空曠的空間區域的蟲洞。
但是,儘管斯托伊科維奇和他的同事們使用愛因斯坦的方程分析了他們的大型蟲洞,但其他研究空間和引力的(目前還只是理論上的)微觀特性的理論家並不確定這些結論是否適用於粒子水平。哈佛大學物理學家丹尼爾·賈弗里斯(Daniel Jafferis)表示,由於沒有人提出形成大型蟲洞的方法,S2 提出的任何奇怪的夾具都會引發比他們回答的更多的問題。 “可能有人故意製造蟲洞,”他說。唯一比真正的蟲洞更不可能的是由超級先進的外星人建造的真正的蟲洞。
此外,他認為粒子物理學的現實可能與純粹從愛因斯坦方程得出的結論相沖突,如果沒有負能量的“魔力”,不可穿越實際上意味著不可穿越,句號。 “沒有什麼能透過,包括引力子[假設的引力粒子],”賈弗里斯說。 “所以似乎從外面看不到或檢測到[蟲洞]。”
斯托伊科維奇說,他純粹是出於個人好奇心才進行計算的,他完全承認天文數字的可能性很大。儘管如此,由於天文學家無論如何都在收集資料,他以開放的心態等待並沒有損失任何東西。 “如果發現了一個蟲洞,那麼沒有理由相信其他蟲洞不多,”他說。 “當我們找到第一個黑洞候選者時,突然間我們看到了數百萬個黑洞。”