广义相对论中的奇异解：可穿越虫洞与‘曲速驱动’时空

广义相对论是一门极为成功的理论，至少在弱引力场范围内拥有坚实的实验基础。其预言涵盖了从黑洞、引力辐射到宇宙学模型（预言了诸如大爆炸这样的原始开端）等一系列现象。所有这些解都是通过首先考虑合理的物质分布，再通过爱因斯坦场方程确定几何结构的时空度规而获得的。然而，人们也可以逆向求解爱因斯坦场方程，即首先考虑一种有趣且奇异的时空度规，然后寻找负责产生相应几何结构的物质源。通过这种方式，人们发现其中一些解具有一种奇特的性质，即涉及违反零能量条件的应力 - 能量张量的‘奇异物质’。这些几何结构还允许闭合类时曲线，从而导致相应的因果律破坏。这些解主要作为‘思想实验’以及理论学家探究广义相对论基础的工具，包括可穿越虫洞和超光速‘曲速驱动’时空。因此，人们可能会倾向于将这些几何结构称为爱因斯坦场方程的‘奇异’解，因为它们违反了能量条件并产生了闭合类时曲线。在本文中，除了广泛探讨这些‘奇异时空’的有趣特征，特别是其物理性质和特性外，我们还分析了其他产生闭合类时曲线的非平凡广义相对论几何结构。