研究认为黑洞或可通过“剪切粘贴”形成虫洞

参考消息网报道 据美国《大众机械》月刊网站11月26日报道，印度贾达沃普尔大学的数学家法鲁克·拉哈曼与美国耶希瓦大学的博士生阿里亚·杜塔合作开展了有关虫洞的数学研究。许多科幻作品的存在都离不开这些时空通道。需要明确的是，我们尚未在宇宙中的任何地方发现过虫洞。但数十年来，科学家们一直强调虫洞存在的可能性，而且虫洞并不必然违背我们所知的物理学定律。

据耶希瓦大学报道，两人的相关论文已被《国际现代物理几何方法杂志》接收。杜塔和拉哈曼在该论文中提出一种可能产生虫洞的物理场景。几何学是理解科学界现有虫洞理论或相关讨论的关键所在，如果你算是数学或物理学爱好者，或许你已经听说过作为该论文核心的特定几何概念的相关表述。这一概念名为克莱因瓶，它是四维形状理念的标志性呈现，看起来就像“颈部”穿过瓶身的“主体”部分。

在自然界中，虫洞可能也是一种类似的高维形状，当它被局限在我们感知到的区区三维空间中时，其表现会有所不同。但杜塔和拉哈曼解释说，特殊的几何学形态并不一定是克莱因瓶。在这项研究中，他们转而构建了宇宙中的一个特殊区域，以培育出连接两个看似遥远地点的真正虫洞。为实现这一目标，他们运用了数学中的“拼贴”原理。正如论文摘要所解释的：

卡尔布-拉蒙德场是弦理论中出现的一种背景张量场，当它获得真空期望值时，会破坏时空的局域洛伦兹对称性。卡尔布-拉蒙德场的真空期望值与里奇张量之间的非最小耦合可能会产生一种修正后的黑洞解。通过考虑两个此类黑洞的复本，我们利用“剪切-粘贴”技术构建了一个薄壳虫洞。

下面为大家拆解这些术语。卡尔布-拉蒙德场、真空期望值和里奇张量均与张量场相关。张量场是一种数学结构，在这种结构中，某一空间区域（真实的或虚构的）会被划分为网格，网格中的每个点都会被赋予不同的数值。该网格可以无限大，就像微积分中的导数或积分涵盖无数个单独的斜率段或切片一样。

在本项研究中，杜塔和拉哈曼构建了一个不适用洛伦兹对称性的张量场，这意味着场中物体的运动方式可能与我们可观测宇宙中的物体不同。杜塔在耶希瓦大学的一份声明中解释说，这需要有奇异物质，这种物质可能与暗物质或暗能量类似，并非我们宇宙中常见的物质。他说：“要构建虫洞，你需要一种非常特殊的物质，它具有负能量密度。”真空期望值揭示了这种奇异物质在宇宙真空中的行为方式。

一旦（在数学层面上）构建出这个特殊场，两位科学家就可以“剪切”出两个黑洞，再将它们“粘贴”在一起。这是拓扑学这一数学领域中的一种核心工具。杜塔解释说，两个黑洞的连接处会填充奇异物质。

两位数学家发现，由此形成的虫洞具有特定的稳定范围，该范围会随虫洞“喉部”的大小以及其他一些目前仍极具假设性的参数值而变化。诚然，在科学家们用于此类模型的常规参数值设定下，该虫洞是不稳定的，但这两位数学家假设，如果对这些参数值稍加调整或重新解读，他们所构建的虫洞可能会变得稳定。该模型的许多部分目前仍停留在理论层面，所以说我们或许需要重新评估其中一些参数值，这样说并不牵强。

耶希瓦大学在声明中表示，杜塔和拉哈曼这项研究的价值在于，它将两个此前互不相关的数学领域结合在一起，这就如同从卡尔布-拉蒙德场中“剪切”出一个黑洞，再利用奇异物质将其与另一个黑洞“粘贴”起来一样。（编译/卿松竹）