物理学家重新审视1935年的理论难题，发现著名的爱因斯坦-罗森桥连接的是相反的时间方向，而非遥远的空间点。
数十年来，虫洞一直被假设为神秘的隧道，或许能让我们穿越星系甚至时间本身——但如果这一图景完全错误呢？最新研究表明，物理学中最著名的“虫洞”概念之一可能根本与穿越无关。
相反，它或许是时间本身的一面隐秘镜像。通过重新审视近90年前阿尔伯特·爱因斯坦提出的一个概念，研究作者提出了一种新方法，以调和引力与量子力学的关系——甚至可能重新思考大爆炸的本质。
研究者试图融合爱因斯坦的引力理论与量子力学，这是物理学中最深刻的未解难题之一。这两大理论框架各自运行极佳，但在黑洞内部或宇宙诞生等极端条件下却相互冲突。
新研究指出，解决方案或许一直隐藏在显而易见之处——即一个长期被误解的概念“爱因斯坦-罗森桥”之中。
爱因斯坦-罗森桥的奇妙案例
1935年，阿尔伯特·爱因斯坦和内森·罗森并未思考虫洞或宇宙高速公路。他们试图解决粒子与引力统一描述中的问题。
他们的“桥”是一个连接两个完全对称时空副本的数学构造，旨在保持物理方程的一致性，而非允许任何事物穿越。
几十年后，物理学家将这一概念重新定义为虫洞，将其想象为连接遥远空间区域的隧道。然而，详细计算表明此类隧道坍缩过快，无法穿越。因此在标准广义相对论中，爱因斯坦-罗森桥是不稳定且不可观测的。
尽管如此，虫洞的形象仍在流行文化和推测性物理中获得了独立生命。新研究回溯至爱因斯坦和罗森最初试图解决的问题，并用量子理论的现代观点——尤其是时间在微观尺度如何运作——对其重新诠释。
研究作者指出：“对爱因斯坦-罗森桥的这一新理解与经典虫洞无关，它旨在解决原始的爱因斯坦-罗森难题，并为弯曲时空中的量子场理论提供幺正性描述。”
虫洞并非隧道
大多数基础物理定律并不关心时间向前或向后流动。若在方程中逆转时间方向，它们依然成立。这一对称性通常被忽略，因为在日常生活中时间显然单向流逝。
研究人员认为，在微观层面（尤其是黑洞附近或极端宇宙环境中），这种单向时间观是不完整的。完整的量子描述必须包含两个部分：一个时间向前流动，另一个则像镜像般时间向后流动。
据此观点，爱因斯坦-罗森桥并非穿越空间的隧道，而是连接这两个相反时间方向的数学桥梁。这一重新诠释具有深远影响。
研究作者补充道：“这些数学桥梁不仅保留了爱因斯坦-罗森的原始构想，还恢复了弯曲时空中的幺正性。”
例如，物理学最大的谜题之一是黑洞信息悖论。20世纪70年代，斯蒂芬·霍金证明黑洞会辐射并最终蒸发，看似摧毁了落入其中物质的所有信息。这违背了量子力学的核心法则——信息必须永远守恒。
悖论的产生源于物理学家通常仅用单一时间方向描述黑洞。在新框架中，信息并未在事件视界被摧毁，而是沿着量子态的镜像时间反向分量持续演化。
从我们的视角看，信息消失了——但在基础层面，信息并未丢失。量子力学定律得以保持完整，无需奇异物质或对爱因斯坦理论的激进修改。
对黑洞、大爆炸及宇宙本身的影响
若此图景正确，其意义远超黑洞范畴。例如，相同的时间镜像结构可能适用于整个宇宙。大爆炸或许并非时间的绝对起点，而是一次量子“反弹”——即收缩宇宙与膨胀宇宙之间的过渡，两者时间方向相反。
在此情境下，我们的宇宙可能是前一宇宙中形成的黑洞内部。当该区域坍缩时，量子效应阻止了最终奇点的形成，导致时空反弹并再次膨胀。
前一次反弹宇宙的某些痕迹（如小黑洞）可能幸存下来，并在我们当前的宇宙膨胀中重现。有趣的是，此类遗迹或许有助于解释目前所称的暗物质部分成因。
然而，这一观点仍属理论推测，并未预测科幻中的虫洞、超光速旅行或时间机器。验证它需要新方法以连接量子理论、宇宙学以及对黑洞和早期宇宙的观测。
研究人员下一步将致力于完善数学框架，并寻找更清晰的观测特征以证实或证伪这一理论。
该研究已发表于《经典与量子引力》期刊。
如果朋友们喜欢，敬请关注“知新了了”！
热门跟贴