新研究认为虫洞可以解决巨大的宇宙学之谜

一项新的研究提出，宇宙正在以越来越快的速度膨胀，而穿过时空结构的微小虫洞可能是罪魁祸首。

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科学家表示，微观的虫洞可能正在推动宇宙的加速膨胀。由于微妙的量子效应，这些微小的虫洞不断地从太空真空中诞生。

如果通过实验和观察得到证实，虫洞可能成为量子引力的宝贵信息来源——量子引力是宇宙基本力的理论统一，通常被认为是理论物理学的圣杯。

大量天文观测表明我们的宇宙正在以不断加快的速度膨胀。然而，爱因斯坦的广义相对论指出，如果宇宙只包含我们已知的粒子和辐射种类，那么空间结构的这种行为是不可能的。

为了使宇宙膨胀的观察结果与这一理论相一致，科学家们提出，太空中充满了一种在地面或太空实验中无法检测到的神秘实体。

这种被称为暗能量的神秘物质与其他类型的物质和场的相互作用非常微弱，因此，目前没有关于其结构或起源的可靠信息。

在 4 月 5 日发表在Physical Review D杂志上的一项最新研究中，研究人员提出了暗能量的一个大胆的新候选者：亚原子大小的虫洞——或者连接空间中不同点的微小隧道。

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作者表示，由于量子效应，这些虫洞在太空真空中不断诞生和毁灭。这类似于黑洞事件视界附近产生粒子的方式，从而导致霍金辐射；或者强电场如何产生电子-正电子对——这种现象被称为施温格效应。

然而，这些虫洞的产生与其他现象有些不同，因为它们的数学描述需要考虑引力中的量子效应——这项任务要复杂得多，而且人们对此知之甚少。

计算量子引力现象的这些困难使作者无法准确推算出虫洞出生率。然而，他们利用一种称为欧几里得量子引力的方法表明，如果每秒每立方厘米自发产生约 100 亿个虫洞，它们产生的能量将足以解释目前观察到的宇宙膨胀率。

“虽然我们的结果是根据欧几里得量子引力得出的……但我们的修改很可能也适用于其他量子引力理论，”研究合著者 Stylianos Tsilioukas，他是该大学的博士生。塞萨利大学和雅典国家天文台通过电子邮件告诉《生活科学》。

此外，该团队的分析表明，他们的暗能量模型在观测上甚至比最广泛接受的理论（称为标准宇宙学模型）更好，该模型假设暗能量具有与时间无关的能量密度。

“根据我们的建议，暗能量会随着时间的推移而改变，”齐利乌卡斯说。 “这是一个主要优势，因为最近的观察表明，近代宇宙的膨胀速度与早期宇宙不同。”

然而，无论研究人员的模型在解释暗能量的一般特性方面多么成功，任何物理理论的有效性都必须用实验数据来检验。目前，该理论仍无法得到检验。

未来，空间实验和观测的不断提高的准确性将使天文学家能够更详细地推论宇宙膨胀率，并测量暗能量的其他可观测表现。这可以让研究人员测试这个新提出的暗能量模型是否正确。

与此同时，作者计划进一步完善他们的理论分析。 “我们现在正在研究一个计算虫洞形成速率的模型。”齐利乌卡斯说。 “这项研究看起来很有希望，我们希望很快公布结果。”