重大突破！物理学家或许破解了暗能量的本质：它可能源自微型虫洞！
文摘
科学
2024-08-08 17:33
北京
一项新研究提出，宇宙加速膨胀的幕后推手可能是隐藏在真空中的微型虫洞。这一发现不仅有助于解释最新的天文观测结果，还为量子引力的研究开辟了新方向。
文 | 陈强
视觉设计 | 李梅
大量天文观测表明，我们的宇宙正在加速膨胀。然而，如果宇宙只包含我们已知的粒子和辐射，那么这种加速膨胀现象将无法得到解释。为了解开这个宇宙之谜，物理学家提出了一种的假设：宇宙中存在着一种神秘的能量，它充斥着整个空间，推动着宇宙加速膨胀。这种神秘的能量就是暗能量。然而，物理学家一直没能搞清楚暗能量究竟是什么。在最近发表在《物理评论D》（Physical Review D）杂志上的一项研究中，希腊雅典国家天文台的物理学家斯蒂利安诺斯·齐利乌卡斯（Stylianos Tsilioukas）和同事提出了一种全新的暗能量候选者：宇宙加速膨胀的幕后推手可能是微型虫洞。虫洞是广义相对论预言的一种连接时空不同区域的隧道。而微型虫洞，顾名思义，就是非常小的虫洞，它们可能存在于我们宇宙的每一个角落。物理学家认为，微型虫洞可以通过量子涨落从真空中产生，并迅速湮灭。量子涨落是一种量子现象，指的是空间中任意位置会出现短暂的、随机的能量变化。这种能量变化会生成由粒子和反粒子组成的虚粒子对。虚粒子对会借取能量生成，又在短时间内湮灭归还能量。如果量子涨落发生在黑洞附近，那么虚粒子对中的一个可能会落入黑洞，另一个则会以霍金辐射的形式逃逸出去。量子涨落也使得强电场中会自发产生电子-正电子对，这种现象被称为施温格效应。理论认为，量子涨落还可能产生微型虫洞。然而，与其他现象不同，要准确描述微型虫洞，必须考虑量子引力效应。量子引力理论也被称为“万物理论”，是一种能够统一宇宙中的所有基本作用力的理论。但迄今为止，物理学家尚未建立起完善的量子引力理论，因此，也就无法精确计算出真空中微型虫洞的产生率。虽说如此，但在这项新研究中，齐利乌卡斯和同事使用了名为欧几里得量子引力的初级理论分析了这一问题。他们发现，如果每立方厘米的真空每秒能自发产生约100亿个微型虫洞，那么微型虫洞产生的能量足以解释当前观测到的宇宙膨胀速度。齐利乌卡斯表示，这一结果在其他量子引力理论中也很有可能成立。此外，这一研究团队认为，他们的暗能量模型在观测上甚至优于被广泛接受的标准宇宙模型。标准宇宙模型认为，暗能量的能量密度不随时间变化，但最近的观测结果表明，当前的能量密度可能高于过去的值。然而，根据齐利乌卡斯等人的理论，微型虫洞产生的能量是可以随时间变化的，这与观测结果一致。微型虫洞作为暗能量的候选者，不仅为解决宇宙学中的重大难题提供了新思路，也为量子引力的研究开辟了新方向。当然，这个理论目前还只是一个假设，物理学家还需要更多的观测数据和实验结果来验证它的正确性。未来，随着观测技术的不断进步，物理学家有望获得更为精确的宇宙膨胀速度，并有机会探究暗能量的其他可观测效应。这为检验各种暗能量模型提供了宝贵的机会。现在，齐利乌卡斯等人正积极推进他们的理论研究。他们正在构建一个计算虫洞产生率的模型，目前研究进展顺利。我们期待他们的理论能为暗能量的研究带来更多的突破。参考文献：
https://journals.aps.org/prd/abstract/10.1103/PhysRevD.109.084010
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