至少可以说,虫洞在物理学中是一个有争议的话题。不仅通过这些理论通道在时空两个不同区域之间旅行的想法值得商榷,而且它们的存在本身也不明确。然而,一篇即将发表的论文提出了一种在黑洞内部寻找虫洞的方法——而这些观测可能在十年内发生。
在预印本服务器 arXiv.org 上,中国扬州大学的戴德昌和布法罗大学的 Dejan Stojkovic 两位天体物理学家详细介绍了一项测试,以确定我们星系中心的超大质量黑洞人马座 A* 是否存在虫洞。黑洞被认为是虫洞的潜在家园,因为这两种类型的物体都具有共同的极端条件。他们说,如果这样的虫洞确实存在,那么潜伏在其另一侧的任何恒星都可能对我们这端的恒星施加微妙但可探测到的引力影响。研究人员的论文已被接受在《物理评论 D》杂志上发表。
“人们正在谈论可穿越的虫洞,”Stojkovic 说。“我们说,‘好的,如果粒子可以通过它们,场也可以通过——比如电磁场和引力场。那么,如果我坐在虫洞的一侧,我就能感受到另一侧的东西。’”
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Stojkovic 和戴德昌表示,通过监测我们这侧恒星的运动——例如 S2,一颗已知围绕人马座 A* 运行的恒星,距离约为 17 光时——我们可以寻找由虫洞的存在引起的微小但可感知的加速度。两人计算,如果对 S2 运动的天文观测达到每秒平方 0.000001 米的精度,那么这样的测量结果可能会揭示一颗不比我们的太阳大多少的恒星从虫洞的远端拉动 S2 的“印记”。
如果虫洞确实存在,那么它们是连接我们自身宇宙中的两个点,还是连接两个不同的平行宇宙,这仍然存在疑问。然而,对于戴德昌和 Stojkovic 的目的而言,这种差异是学术性的,因为任何一种情况都应该产生类似的可检测效果。当然,发现与另一侧恒星相对应的小加速度并不能证明虫洞的存在,或许反而暗示附近存在未被发现的较小黑洞,例如。但这可能会指向那个方向。如果没有检测到这样的加速度,考虑到人们期望在虫洞的另一侧存在一个被恒星环绕的超大质量黑洞,那么人马座 A* 中存在这样一个通道的可能性似乎可以排除。
中国复旦大学的 Cosimo Bambi 没有参与这篇论文,他指出,未能发现任何异常运动可能带来的影响与成功发现一样重大。但他警告说,对这些测量的任何兴奋都有些为时过早。“当然,[这项研究]可能过于乐观,”他说。“但原则上,这是可能的。目前,我们无法从当前的观测中排除[虫洞]。有时,即使您什么也没发现,也会有所发现。”
为了使 Stojkovic 和戴德昌的想法奏效,人马座 A* 内的任何虫洞都必须缺乏事件视界——引力无情的拉力不允许任何东西,甚至光线逃逸的边界——因此它将不同于爱因斯坦-罗森桥的想法,即一侧是黑洞,另一侧是白洞。“基本上,没有事件视界,”Bambi 说。“这里它只是一扇门,您可以去另一侧并返回。确实,在某些情况下,黑洞可以是虫洞。但在这种情况下,我们谈论的是可穿越的虫洞。”
俄罗斯人民友谊大学(RUDN 大学)的 Kirill Bronnikov 也没有参与这篇论文,他对这个想法也同样谨慎。“总的来说,这是合理的,”他说。“在一个[虫洞]一侧移动的物体会影响另一侧的物体。” 然而,如果这样的虫洞位于黑洞内部,人马座 A* 内部,那么黑洞事件视界的影响意味着我们永远无法确定它是否存在。“如果存在一个虫洞而不是一个[具有事件视界的]黑洞,那么这项研究的主要思想就行不通了,”他补充道。
Stojkovic 指出,为了使虫洞可穿越,它的“口”必须大于黑洞的事件视界。“虫洞外部的观察者只会看到一个支持虫洞结构的黑洞,”他说。“如果口小于或等于[事件视界],那么虫洞就不可穿越,因为没有任何东西可以从事件视界中出来。”
不过,要确定银河系中心是否存在虫洞可能并非遥不可及。Stojkovic 说,随着观测方法的改进,我们可以使用智利甚大望远镜上的 GRAVITY 等仪器,以便尽早而不是推迟地探测到 S2 中与该想法相对应的虫洞引起的扰动。“我们所要做的就是稍微好一点的统计分析,”他说。“比如说 10 年。这并不疯狂。我们几乎就要实现了。”