一条细长、凹凸不平、形似毛虫的虫洞可能连接着两个黑洞。
发布时间：2025-11-11 16:53:33 阅读数： 42
显而易见，我们并不了解黑洞内部的形态。但得益于理论物理学，我们可以探究，如果爱因斯坦的引力理论和量子力学定律都成立，黑洞内部究竟会是什么样子。发表在《物理评论快报》上的一项新研究正是如此，它聚焦于两个深度纠缠（受量子力学定律约束）的黑洞。
绘制内部地图
美国和阿根廷的科学家们开展的这项研究，从理论上描绘了这两个天体之间共享的内部空间——连接它们的虫洞。他们发现，对于典型的、错综复杂的纠缠天体而言，其内部空间并非科幻小说中描绘的那种光滑隧道。
相反，它是一个细长而凹凸不平的结构，他们称之为“爱因斯坦-罗森毛毛虫”。它得名于爱因斯坦-罗森桥——连接两个时空区域的数学结构——而“毛毛虫”则源于其凹凸不平、分段的形状。这一发现是证明量子力学的奇异规则能够控制黑洞内部时空形状的重要一步。
为了绘制出复杂的内部结构，研究人员首先建立了一个简单的理论模型，该模型描述了一个具有有序量子态的完美光滑虫洞。然后，为了模拟混沌黑洞对，研究团队利用计算机模拟扰乱了它们之间的量子连接。最后，他们计算了虫洞最终的几何形状。为了在这种混沌状态下保持系统的稳定性，虫洞必须足够长且表面崎岖不平。
内质网毛虫状结构是一个细长、表面凹凸不平的虫洞，由不均匀的物质分布支撑，其关联尺度由?Δ决定，平均长度由?(t)决定。图片来源：《物理评论快报》 (2025)。DOI：10.1103/btw6-44ry
这一发现揭示了量子混沌与虫洞大小之间的直接数学联系。黑洞的量子态越随机、越混乱，连接它们的物理虫洞就越复杂。研究人员写道：“平均长度为?、物质关联尺度为?Δ的ER毛虫集合构成了一个ε近似的黑洞量子态k设计，其中k ~ (?—?ε ) /?Δ 。 ”
挑战防火墙悖论
发现这条漫长而稳定的毛虫状虫洞，其意义可能对物理学中一个被称为“火墙悖论”的重大冲突产生深远影响。一些理论认为，典型黑洞的内部并非光滑或稳定。相反，时空可能在黑洞边缘被一层被称为“火墙”的能量幕剧烈撕裂。在研究人员研究的模型中，即使量子纠缠混乱且随机，虫洞仍然是一个可预测的稳定通道，经典的引力定律依然适用。
这一结果支持了物理学中最奇特的两个概念（量子纠缠和虫洞）是等价的，或者说是同一枚硬币的两面——即ER=EPR猜想。作者指出：“本文的构造和主要结果支持ER=EPR猜想的更一般形式，并且似乎与反对典型内部半经典性的论证存在某种矛盾?！?/span>
