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(2025-11-08 17:08:03)
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大块的“毛毛虫虫洞”可能连接纠缠的黑洞
一个数学模型提示当一对黑洞变得量子纠缠时这能在它们之间诞生一个块状的空时隧道
新科学家 By
5 November 2025
有时虫洞是块状的。Shutterstock / Champhei
当两个黑洞通过一个不可分割的量子链接变得连接起来时发生什么？计算提示这能诞生一个“爱因斯坦-罗森毛毛虫” 的颠簸的空时隧道。
阿尔伯特·爱因斯坦的名字连接两个非常不同的物理奇特性：第一个叫一个爱因斯坦-罗森桥——一个连接遥远空时点的虫洞或隧道——第二个被称为一个爱因斯坦-波多尔斯基-罗森对，其中两个粒子通过一种不可分割的叫量子纠缠的属性————被连接。2013年，新泽西州普林斯顿大学的物理学家居安马尔达瑟纳（Juan Maldacena）和加利福尼亚州斯坦福大学的苏斯金德(Leonard Susskind）提出了当到黑洞时两者能是等价的。
现在，马萨诸塞州布兰迪斯大学的布莱恩·斯温格尔和他的同事们已经发现这仅在某些案例中是真的。他们数学上分析一组纠缠的黑洞并发现了情况比它以前似乎的更复杂和更块状的。
斯温格尔说，研究量子上连接纠缠的黑洞的虫洞最终帮助研究人员更了解关于黑洞的内部，因为引力正在那里作用多显著的强的黑洞内部是一个充满秘密贫瘠的理解的地方。数学模型表明一个黑洞内部的尺寸对应到它的复杂性——在它最基本的量子构建块的水平上它多复杂。研究人员好奇了是否连接一个黑洞对的虫洞有一个类似的规则。
这是一项有挑战性的任务，因为黑洞的纠缠的充分理解将需要一个完整的量子引力理论，这物理学家还没有制定。斯温格尔说，相反，该团队用了一种以不完整的方式联系量子物理学和引力的模型，但该模型应该足够相似现实仍然以提供有价值的见解。
他和他的同事们发现了一个虫洞包含多少微观量子随机性和它的几何长度之间的数学对应。他们的计算揭示了一个典型的虫洞不太可能是光滑的，更有可能包含一些物质弄成的凸起，一个为它赚得与一个毛毛虫比较的特征。斯温格尔说，这与来自2013年的结果不同，后者可能应用到特殊的因此不太常见的案例，其中黑洞的纠缠态导致了两者之间一个平滑的虫洞。
加州大学圣巴巴拉分校的马罗尔夫（Donald Marolf）说，这项新工作添加探究纠缠的黑洞但仍然没有描述这种纠缠的最常见案例。他说所有理论上可能的黑洞状态的集合是相当大的——比我们宇宙中存在的所有黑洞都更大——它将要用更多的理论调查来明确地说哪种连接的状态最有可能被一个黑洞对假设。
斯温格尔说，这些未来研究的一部分可能包括使用量子计算机作为宇宙黑洞和毛毛虫虫洞的仿真器。他说，因为他的团队的方法包括了一个联接的简化的量子理论和一个引力理论，一旦量子计算机变得更强大和可靠，来用它们来更多了解量子理论和关于引力的新想法是可能的。斯温格尔说，新的计算已经使用量子信息理论的一些元素，因此在另一个方向中也可能有令人兴奋的发展，其中研究引力的秘密将激发新的量子计算算法。
期刊参考：Physical Review
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