蟲洞什麼樣？時空漣漪可揭示蟲洞的形狀

博科園-科學科普

蟲洞是理論上可以連接遙遠時空的入口——通常被描述為由一條狹窄的隧道連接的巨大重力井，但確切形狀尚不清楚。然而，現在俄羅斯的一位物理學家發明了一種測量對稱蟲洞形狀的方法（盡管它們還沒有被證實存在）基於物體可能影響光和重力的方式。理論上可穿越的蟲洞，或穿越時空的四維入口，可能是這樣工作的：在一端，不可抗拒的黑洞引力將物質吸進連接在另一端的一個「白洞」的隧道，這個「白洞」將物質噴射到遠離物質在空間和時間原點的地方。雖然科學家們已經觀察到宇宙中存在黑洞的證據，但白洞從未被發現過。因此蟲洞（以及它們所暗示的星際旅行的可能性）仍未被證實。

博科園-科學科普：盡管愛因斯坦的廣義相對論為天體的存在留下了空間。然而盡管蟲洞可能存在，也可能不存在，科學家們確實對光和引力波的行為有很多了解，後者是圍繞黑洞等巨大物體旋轉的時空漣漪。一項新的研究表明，一個可以觀察到的蟲洞性質，盡管是間接的，是物體附近光線的紅移（紅移指的是在遠離物體時，光波長的頻率降低，導致光譜的紅色部分發生變化）。俄羅斯人民友好大學引力與宇宙學研究所的副教授研究作者羅曼·科諾普里亞說：如果你知道圍繞著一個潛在蟲洞的光線是如何紅移的，就可以利用引力波的頻率，或者它們振蕩的頻率來預測對稱的蟲洞的形狀。

蟲洞常被描繪成空間中一個狹窄的隧道連接的打哈欠洞，但一項新的研究提出了計算物體幾何形狀的第一個方程。圖片：Shutterstock通常情況下，研究人員會反過來觀察已知形狀的幾何形狀，以計算光和重力的行為。有幾種方法可以檢查潛在蟲洞附近的紅移，有人會使用引力透鏡效應，或者當光線經過大質量物體時產生的彎曲，比如蟲洞。這種透鏡效應可以用它對來自遙遠恒星的微弱光線(或來自鄰近恒星的更亮的光線)的影響來衡量。另一種方法是測量蟲洞附近的電磁輻射，因為它會吸引更多的物質。麻省理工學院物理系講師Jolyon Bloomfield在Live Science上說：可以這樣來考慮這個等式:如果你敲鼓，繃緊的鼓皮震動產生的聲波的行為可以揭示鼓的形狀。

布盧姆菲爾德說：所有不同的頻率都能告訴你緊繃皮膚的不同振動模式。與此同時，這些振動的峰值和低谷會隨著時間的推移而逐漸衰減，這說明了這些振動模式是如何「衰減」的，這兩條信息結合在一起可以幫助你確定鼓的形狀。對於蟲洞來說，這篇論文所做的工作是類似的。如果我們能夠足夠精確地‘聽’蟲洞振動的衰減頻率，我們就能通過頻率譜和衰減速度來推斷蟲洞的形狀。在他的方程中，Konoplya取了蟲洞的紅移值，然後結合量子力學，或微小亞原子粒子的物理學，來可能時空中的引力漣漪如何影響蟲洞的電磁波。從那時起，他構造了一個方程來計算蟲洞的幾何形狀和質量。隨著雷射干涉儀引力波天文台(LIGO)的引入，引力波測量技術自2015年才出現。

現在研究人員試圖對LIGO的測量數據進行微調，因為更好的數據可以幫助科學家最終確定宇宙中是否存在外來物質——由不同於普通原子粒子的構建塊構成的物質，這種材料可以支持蟲洞之類的物體。至少目前蟲洞只是理論上的，所以Konoplya的方程並不代表任何實際的實際測量。像ligomeases這樣的探測器只能測量一個頻率的引力波，而你需要幾個頻率來預測蟲洞的形狀。從如此糟糕的數據中，我們不可能提取出足夠的信息，來處理如此複雜的物體，比如一個緊湊物體的幾何形狀。未來的研究可以提供一個更詳細的蟲洞形狀和性質的視圖。只要蟲洞足夠對稱，研究結果也可以應用於蟲洞的旋轉。這一發現發表在《物理快報B》上。

博科園-科學科普｜文：Mindy Weisberger/Live Science參考期刊文獻:《物理快報B》DOI：doi.org/10.1016/j.physletb.2018.07.025博科園-傳遞宇宙科學之美