物理学家聊《星际穿越》

<正>前不久,美国科幻电影《星际穿越》上映,很多人看后都不太明白,产生了很多问题,其中很大一部分都与理论物理有关。为此,记者专访了中国科学院理论物理研究所蔡荣根研究员,请他为大家解答片中相关的"烧脑"问题。关于虫洞科学世界:您能解释一下虫洞这个概念吗?蔡荣根:虫洞,其实就是时空中的"近路"。它是同一个宇宙中两个时空点之间的捷径,或者是连接两个不同宇宙之间的通道。在三维空间中,虫洞的形状应该是像管子一样的。当然,在不同维度的时空中,虫洞的样子也会不太一样。     

挠率-物质非最小耦合f（T）引力中无奇异物质的虫洞

虫洞是设想中连接遥远时空区域的隧道.在广义相对论中,虫洞只能由违反能量条件的奇异物质支持.而本研究考虑在挠率-物质非最小耦合的f(T)引力中,由非奇异的物质支持的虫洞.研究发现,挠率与物质的非最小耦合确实能支撑虫洞的打开.然而,就几何角度而言,为使虫洞时空渐进平坦,耦合的物质密度必须在大半径处迅速衰减.否则在有限远处,或是度规变号,或是虫洞无法有效嵌入于四维欧氏空间,这些都会导致虫洞只有有限大小.另-方面,支撑虫洞的物质源只在喉的某个邻域内满足类光能量条件.因此,当前模型中的虫洞只有有限大小,无法扩展到整个时空.     

无线传感器网络中一种基于簇结构的虫洞检测协议

提出一种新的适用于无线传感器网络的虫洞检测协议CBWDP (cluster based wormholedetection protocol).该协议在簇结构和新的通信策略基础上,能够采用简单的手段检测出内部虫洞节点并对其实现有效的隔离.同时该协议无需强的外在假设条件,具有易于部署的特性.仿真结果表明,CBWDP协议能够在不降低网络性能的同时有效检测和抵御虫洞攻击,从而保证了无线传感器网络环境的安全性.     

荷电标量场的虫洞模型

 讨论了具有电磁相互作用的荷电标量场的虫洞模型,导出了广义相对论中耦合引力的具有电磁相互作用的荷电标量场的虫洞方程,并求得了该方程的解,得到了一个Giddings-Strominger型虫洞.     

《星际穿越》背后的科学与思索

 好莱坞科幻大片《星际穿越》(Interstellar)近期上映后迅速引发观影热潮.影片叫好又叫座不仅说明导演Christopher Nolan的号召力依旧强大,而且还罕见地在大众中间刮起一阵科学旋风.大家走出电影院后,依然在热烈地讨论着虫洞、黑洞、引力弹射、五维空间、时间旅行等等这些曾经看起来距离我们生活非常遥远的物理概念.宇航员通过虫洞前往另一个星系寻找宜居星球这样一条故事的主线也再次引发我们对地外生命的关注:宇宙中的其他角落是否存在生命?如果存在,究竟在何方？     

一种无线传感器网络中的虫洞攻击检测算法

分析了无线传感器网络中的虫洞攻击的特点,根据某些路径变短和某些节点的邻居数增加的特点,提出了一种无线传感器网络中虫洞攻击的检测算法.首先在边界部署一些源、目的节点对,然后利用路由发现过程来发现跳数异常少的可疑路由.通过检查邻居节点数来检测可疑路径上的每个节点,如果节点的邻居数增加,则该节点为被感染节点,网络中存在虫洞攻击.被感染节点被从网络中隔离,以避免更大的破坏.实验结果表明该算法具有较低的漏报率和较高的准确性.     

Brans-Dicke理论和f（R）理论中的可穿越虫洞

Brans-Dicke理论和f(R)理论均为不同于Einstein广义相对论的修正引力理论,并且在Brans-Dicke理论参数ω=0时能够回到f(R)理论.人们在Brans-Dicke理论框架下研究得出只有-3/2ω-4/3才存在可穿越虫洞,ω=0时没有;然而,f(R)理论中已经证明确实也存在可穿越虫洞.为了解决上述所谓的矛盾,有文献修改了Brans-Dicke理论中的某些函数,从而改变ω的取值范围.仔细分析发现,文献中探讨的是对应不同Φ(r),b(r)的可穿越虫洞,自然会给出不一致的结论.本文对2种修正引力理论中的可穿越虫洞问题进行了澄清,明确了各自虫洞解的讨论前提条件.     

一种用于ad-hoc网络路由协议虫洞攻击的检测机制

针对发生在ad-hoc网络上的路由虫洞攻击,设计了一种高效的检测方法.该方法首先尝试定位可能处于一个虫洞隧道中的可疑链路.然后在虫洞的两个端点之间交换加密的侦测分组来实施检测机制.该机制不需要任何的时间同步方法或节点位置信息,也不需要任何复杂的计算或特定的硬件支持,只使用简单的四次握手消息交换的方式来检测虫洞隧道.几种场景的测试结果表现出很高的检测率和检测精度.     

时空穿梭者之生化机器人来袭

正"果然是虫洞开启之后留下的空间黑洞,还好能量正在迅速减弱。"安娜指着扳手消失的地方说道。"会不会是有人通过虫洞进行时空穿梭?或者他们在运送什么东西来到这个世界,比如金属圆盘?"斯派克一旦认真起来,思维就异常敏捷。"小子,分析得很有道理嘛。"洛基一高兴,忍不住捶了斯派克一下,这一捶差点没让斯派克趴了下来。"安娜,又有新情况了!"电话的那一端,麦克警长似乎有重大的消息要说明,"我的部下在监控录像中,发现了两名飞机坠毁事件中失踪的乘客,地点在威尔士大街!"半小时后,安娜和斯派克出现在威     

基于网格的无线传感器网络虫洞攻击抵御策略

虫洞攻击破坏路由操作、影响节点定位,对整个无线传感器网络(WSNs)的安全性造成极大的威胁.针对这种情况,提出了基于网格的虫洞攻击抵御策略(DEAD).通过附加的网格属性,借助特定网格内节点的信息交换来检测网络中的虫洞攻击,包括具有伪造篡改能力的特殊虫洞攻击,从而大大减少了虫洞攻击造成的危害.仿真实验表明,该策略能够在网络受到攻击时,有效地检测出恶意节点.     

R~1S~3S~m时空中的虫洞解

Ｒ~１Ｓ~３Ｓ~ｍ时空中的虫洞解周磊，郎才异，蔡圣善，胡嗣柱（复旦大学李政道物理学综合实验室）提要在Ｒ１Ｓ３Ｓｍ高维引力理论的基础上，讨论了带Ｇａｕｓｓ－Ｂｏｎｎｅｔ项的虫洞解问题．研究表明：只有当ｍ等于１时才有虫洞解存在．关键词虫洞；拓扑中国法分?..     

虫洞 能让人类瞬间纵横宇宙吗

60多年前,当宇宙航行的概念被人们刚刚提出的时候,爱因斯坦已经提出了“虫洞”的理论。什么是“虫洞”呢?简单地说,虫洞是宇宙中的隧道,它能扭曲空间,可以让原本相隔亿万千米的地方变成近在咫尺。     

贵州剑河八郎寒武系“清虚洞组”Redlichia

贵州寒武系黔东统都匀阶"清虚洞组"富含三叶虫,其中莱得利基虫主共1属3种:贵州莱得利基虫Redlichia(Redlichia)guizhouensis Zhou,1974、著目莱得利基虫Redlichia(Redlichia)nobilis Walcott,1905及村上翼形莱得利基虫Redlichia(Pteroredlichia)murakamii Resser et Endo in Kobayashi,1935。Redlichia广泛分布于浅水台地区,具有一定的地层意义。"清虚洞组"Redlichia(Redlichia)guizhouensis、Redlichia(Redlichia)nobilis产于"清虚洞组"中上部,Redlichia(Pteroredlichia)murakamii产于"清虚洞组"下部且向下延伸至下伏地层杷榔组中上部。本文基于"清虚洞组"Redlichia形态学的研究,讨论了3个种的种间差异。     

一个吞噬一切，一个吐出一切奇妙的黑洞和白洞（上篇）

爱因斯坦所建立的相对论从根本上改写了物理学，颠覆了以前人们关于时间和空间乃至关于引力的看法。相对论预言，宇宙中应该存在着一些不可思议的天体：连光也要被其吞噬的黑洞，总是在吐出一切的白洞，还有能够将相距若干光年的两个空间在瞬间连接起来的奇妙“虫洞”。所有这些超越我们常识的现象全都缘于时间和空间的严重弯曲。本文全面介绍了这些“孔洞”，从基本概念直到最前沿的研究。     

应用Gauss-Bonnet定理研究 Janis-Newman-Winicour虫洞的光线引力偏折

本文研究弱场极限下Janis-Newman-Winicour(JNW)虫洞所致的光线引力偏折.以谐和规范为基础,首先推导了JNW虫洞在谐和坐标系下的精确度规.进一步采用Gibbons和Werner所倡导的几何方法,将Gauss-Bonnet定理应用于该引力场对应的光学度规上,获得了JNW虫洞赤道面内光线的三阶引力偏折角的解析式.对于史瓦西几何,所得的偏折角与广义相对论中的方法得到的结果一致.     

关于流形的若干注记

在拓扑学以及微分几何中,总是假定所遇到的流形是Hausdorff的和仿紧的,其原因在于这两种拓扑性质是许多常见性质的必要条件。阐述了对于这两种性质的假设的必要性,同时指出了[2]中的一处错误。     

应用 Gauss-Bonnet 定理研究 Janis-Newman-Winnicour 虫洞的光线引力偏折

本文研究弱场极限下 Janise-Newman-Winnicour（JNW）虫洞所致的光线引力偏折. 以谐和规范为基础,我们首先推导了JNW 虫洞在谐和坐标系下的精确度规. 进一步地,采用 Gibbons 和 Werner 所倡导的几何方法,我们将 Gauss-Bonnet 定理应用于该引力场对应的光学度规上,获得了JNW虫洞赤道面内光线的三阶引力偏折角的解析式. 对于史瓦西几何,所得的偏折角与广义相对论中的方法得到的结果是一致的.     

基于物质平衡方程的断溶体油藏动态油水界面预测新模型

断溶体油藏裂-洞空间发育、结构复杂,开发过程中动态油水界面难以确定.在孤立溶洞和多供给溶洞两类典型缝洞组合模式的基础上,假设井筒与溶洞为垂向自由流,推导微可压缩流体在溶洞内流动的井底压力与溶洞平均压力基本解;视孤立溶洞为单一封闭储集体,多供给溶洞为通过裂缝连通的多套储集体,运用物质平衡方程建立一种新的断溶体油藏动态油水...     

真的有“时空隧道”吗？

去遥远地方的“瞬间移动”，回到过去的“时间旅行”等，借助爱因斯坦广义相对论所预言的“虫洞”，这些异想天开的想法都是可以实现的。最近，日本名古屋大学的阿部文雄准教授提出了一种通过望远镜观测来寻找有可能存在于宇宙中的那些虫洞的方法。那么，虫洞究竟是什么？阿部准教授提出的又是怎样的一种观测方法呢？     

贵州剑河八郎寒武系清虚洞组拜如尼亚虫Byronia Mathew,1899的发现

剑河八郎松山寒武系黔东统都匀阶清虚洞组主要由泥岩、灰岩组成,下部以灰岩为主,上部为泥岩、灰岩互层,顶部为中层白云岩.上部含有大量的莱德利基虫类、耸棒头虫类和褶颊虫类三叶虫及带软躯体动物多门类化石.本文报道的拜如尼亚虫Byronia Mathew,1899产于清虚洞组中部及中上部,分异度低,仅1属1相似种,即原生拜如尼亚虫(相似种)Byronia cf.annulata Liu,1986.原生拜如尼亚虫(相似种)Byronia cf.annulata化石保存较好,管壁保存有横脊.剑河八郎松山清虚洞组的拜如尼亚虫是贵州杷榔组和凯里组之后另一个产出层位,它的发现不仅丰富了清虚洞组生物群的组成,同时亦为贵州乃至全球寒武系拜如尼亚虫Byronia的演化、埋藏特征等研究提供了新的素材.