文章探讨了低能量密度虫洞在f(Q)修正引力理论框架下的稳定性问题。传统Morris-Thorne虫洞需要违背零能量条件的外来物质支撑,而基于非对易几何背景和卡西米尔效应的虫洞模型则面临能量密度不足的挑战。研究通过引入f(Q)引力理论,证明了该理论提供的额外自由度能够克服低能量密度限制,使宏观尺度虫洞成为可能。特别分析了指数形式f(Q)=de^αQ的引力模型,表明适当选择参数可使虫洞喉部尺寸和质量达到宏观天体级别,为可穿越虫洞研究提供了新思路。
虫洞作为连接时空遥远区域的隧道,自Einstein-Rosen桥理论提出以来一直是理论物理研究热点。Morris和Thorne在1988年建立的静态球对称虫洞模型表明,维持虫洞开放需要违背零能量条件的外来物质。这种特殊物质虽然可通过卡西米尔效应在实验室中微量产生,但如何实现宏观尺度的稳定存在仍是重大挑战。
基于弦理论发展的非对易几何框架下,物质能量密度呈现Lorentzian分布特征,避免了广义相对论中的发散问题。然而计算表明,这类虫洞的喉部半径与质量受限于微观尺度,难以达到天体物理要求的宏观尺寸。
有理论提出通过宇宙暴胀放大微观虫洞,但计算显示初始尺寸需小于普朗克长度才能实现有效膨胀。这一极端条件使得暴胀机制在实际中难以实现宏观虫洞的构造。
文章重点研究了f(Q)修正引力理论对虫洞稳定性的影响。该理论通过引入非度量标量Q的任意函数,为时空几何提供了额外自由度。采用指数形式f(Q)=de^αQ的引力模型时,当参数α足够小,场方程主导项允许虫洞喉部满足flare-out条件,同时保持宏观尺度的质量分布。
研究证明f(Q)引力可有效解决低能量密度虫洞的质量-尺寸矛盾,为非对易几何虫洞和卡西米尔虫洞的宏观化提供了理论基础。这一发现不仅拓展了修正引力理论的应用范围,也为未来实验探测宏观虫洞提供了新的理论依据。