短暫的休息過后,他們又開始了新的學(xué)習(xí),這次他們把目標(biāo)轉(zhuǎn)移到了關(guān)于時空蟲洞的學(xué)習(xí),這方面的知識也是華楓比較感興趣的。
時空洞(又稱愛因斯坦-羅森橋,也譯作蛀孔)是宇宙中可能存在的連接兩個不同時空的狹窄隧道。
蟲洞是1916年由奧地利物理學(xué)家路德維!じトR姆首次提出的概念,1930年由愛因斯坦及納森·羅森在研究引力場方程時假設(shè)的,認(rèn)為透過蟲洞可以做瞬時的空間轉(zhuǎn)移或者做時間旅行。
由阿爾伯特·愛因斯坦提出該理論。簡單地說,“蟲洞”就是連接宇宙遙遠(yuǎn)區(qū)域間的時空細(xì)管。暗物質(zhì)維持著蟲洞出口的開啟。蟲洞可以把平行宇宙和嬰兒宇宙連接起來,并提供時間旅行的可能性。蟲洞也可能是連接黑洞和白洞的時空隧道,所以也叫”灰道”。
理論上,蟲洞是連結(jié)兩個遙遠(yuǎn)時空的空間隧道,就像是大海里面的漩渦,是無處不在但轉(zhuǎn)瞬即逝的。這些時空漩渦是由星體旋轉(zhuǎn)和引力作用共同造成的。就像漩渦能夠讓局部水面跟水底離得更近一樣,能夠讓兩個相對距離很遠(yuǎn)的局部空間瞬間離得很近。
“蟲洞”的概念最早于1916年由奧地利物理學(xué)家路德維!じトR姆提出,并于1935年由愛因斯坦及納森·羅森加以完善[1],因此,“蟲洞”又被稱作“愛因斯坦—羅森橋”。一般情況下,人們口中的“蟲洞”是“時空蟲洞”的簡稱,它被認(rèn)為是宇宙中可能存在的“捷徑”,物體通過這條捷徑可以在瞬間進(jìn)行時空轉(zhuǎn)移。但愛因斯坦本人并不認(rèn)為“蟲洞”是客觀存在的,所以,“蟲洞”在后來的幾十年中,都被認(rèn)為只是個“數(shù)學(xué)伎倆”。
1962年,羅伯特.富勒和約翰.惠勒發(fā)表論文證明如果蟲洞連接同一宇宙的兩個部分,那么這類蟲洞是不穩(wěn)定的。1963年,新西蘭數(shù)學(xué)家羅伊·克爾提出假設(shè),使得“蟲洞”的存在重新獲得了理論支持[1]。和人類一樣,恒星也會經(jīng)歷生老病死的過程,克爾認(rèn)為,如果恒星在接近死亡時能夠保持旋轉(zhuǎn),就會形成我們在電影中看到的“動態(tài)黑洞”。當(dāng)我們像電影中那樣沿著旋轉(zhuǎn)軸心將物體發(fā)射進(jìn)入后,若是能夠突破黑洞中心的重力場極限,就會進(jìn)入所謂的“鏡像宇宙”!缎请H穿越》中的宇航員庫珀在黑洞中所處的“超維度”空間,其實就可以被看作是對“鏡像宇宙”的一種解讀。從宇宙進(jìn)入“鏡像宇宙”,本身就是一次“時空穿越”。
“銀河系蟲洞說”源自在暗物質(zhì)研究上取得的突破。暗物質(zhì)是指不與電磁力產(chǎn)生作用、無法通過電磁波的觀測進(jìn)行研究的物質(zhì)。與“蟲洞”不同的是,人們已經(jīng)通過引力效應(yīng)證實了宇宙中有大量暗物質(zhì)存在。的里雅斯特國際高等研究院課題組在2013年繪制了一份非常詳細(xì)的銀河系暗物質(zhì)分布圖,將其與最新研究得出的宇宙大爆炸模型結(jié)合后,發(fā)現(xiàn)銀河系中不僅具備存在“蟲洞”的條件,甚至整個銀河系都可能是個巨大的“蟲洞”。
按照意大利天體物理學(xué)家保羅·薩魯奇等人建立的理論模型來看,這樣的假設(shè)確實有可能得到證實[1],而其更大的意義在于,它將促使科學(xué)家對暗物質(zhì)研究進(jìn)行“更為準(zhǔn)確的重新思考”:暗物質(zhì)是否就是“另一個維度”的存在?或者,它本身就是一個星際交通的運(yùn)輸系統(tǒng)?
“蟲洞說”目 前仍是一種假設(shè),但科學(xué)的進(jìn)步離不開大膽的假設(shè)[1]。人們一度認(rèn)為物質(zhì)的最小組成單位是原子,后來又發(fā)現(xiàn)了中子和質(zhì)子。同樣,長久以來,人類也曾認(rèn)為宇宙是由物質(zhì)構(gòu)成的,但暗物質(zhì)的存在推翻了這一結(jié)論?茖W(xué)假設(shè)的意義,就在于擺脫現(xiàn)有束縛,通過不斷地自我否定和懷疑,推進(jìn)人類對宇宙的了解和自身的進(jìn)步。正如薩魯奇所言:“在任何情況下,我們都需要問自己,那到底是什么?”
蟲洞的概念最初產(chǎn)生于對史瓦西解的研究中。理論物理學(xué)家在分析白洞解的時候,通過一個阿爾伯特·愛因斯坦的思想實驗,發(fā)現(xiàn)宇宙時空自身可以不是平坦的。如果恒星形成了黑洞,那么時空在史瓦西半徑,也就是視界的地方與原來的時空垂直。在不平坦的宇宙時空中,這種結(jié)構(gòu)就意味著黑洞。
視界內(nèi)的部分會與宇宙的另一個部分相結(jié)合,然后在那里產(chǎn)生一個洞。這個洞可以是黑洞,也可以是白洞。而這個彎曲的視界,就叫做史瓦西喉,它就是一種特定的蟲洞。
自從在史瓦西解中發(fā)現(xiàn)了蟲洞,物理學(xué)家們就開始對蟲洞的性質(zhì)發(fā)生了興趣。
蟲洞連接黑洞和白洞,在黑洞與白洞之間通過這個蟲洞(即阿爾伯特·愛因斯坦—羅森橋)被傳送到白洞并且被輻射出去。
蟲洞還可以在宇宙的正常時空中顯現(xiàn),成為一個突然出現(xiàn)的超時空。理論推出的蟲洞還有許多特性,限于篇幅,這里不再贅述。
總之,我們對黑洞、白洞和蟲洞的本質(zhì)了解還很少,它們還是神秘的東西,很多問題仍需要進(jìn)一步探討。天文學(xué)家已經(jīng)間接地找到了黑洞,但白洞、蟲洞并未真正發(fā)現(xiàn),還只是一個經(jīng)常出現(xiàn)在科幻作品中的理論名詞。
宇宙中,“宇宙項”幾乎為零。所謂的宇宙項也稱為“真空的能量”,在沒有物質(zhì)的空間中,能量也同樣存在。
在其內(nèi)部,這是由愛因斯坦所導(dǎo)入的。宇宙初期的膨脹宇宙,宇宙項是必須的,而且,在基本粒子論里,也認(rèn)為真空中的能量是自然呈現(xiàn)的。那么,為何宇宙的宇宙項變?yōu)榱隳?柯爾曼說明:在爆炸以前的初期宇宙中,蟲洞連接著很多的宇宙,很巧妙地將宇宙項的大小調(diào)整為零。結(jié)果,由一個宇宙可能產(chǎn)生另一個宇宙,而且,宇宙中也有可能有無數(shù)個這種微細(xì)的洞穴,它們可通往一個宇宙的過去及未來,或其他的宇宙。
即使蟲洞存在并且是穩(wěn)定的,穿過它們也是十分不愉快的。貫穿蟲洞的輻射(來自附近的恒星,宇宙的微波背景等等)將藍(lán)移到非常高的頻率。當(dāng)你試著穿越蟲洞時,你將被這些x射線和伽瑪射線烤焦。蟲洞的出現(xiàn),幾乎可以說是和黑洞同時的。
如果你于12:00站在蟲洞的一端(入口),你就會于12:00從蟲洞的另一端(出口)出來。
蟲洞(wormhole),又稱愛因斯坦-羅森橋,是宇宙中可能存在的連接兩個不同時空的狹窄隧道。
阿爾伯特?愛因斯坦的思想實驗,發(fā)現(xiàn)宇宙時空自身可以不是平坦的。在不平坦的宇宙時空中,這種結(jié)構(gòu)就意味著黑洞視界內(nèi)的部分會與宇宙的另一個部分相結(jié)合。
蟲洞連接黑洞和白洞,在黑洞與白洞之間傳送物質(zhì)。在這里,蟲洞成為一個阿爾伯特·愛因斯坦—羅森橋,物質(zhì)在黑洞的奇點處被完全瓦解為基本粒子,然后通過這個蟲洞(即阿爾伯特?愛因斯坦—羅森橋)被傳送到白洞并且被輻射出去。
蟲洞可以作為一個超時空管道還可在宇宙的正常時空中顯現(xiàn)。
蟲洞沒有視界,它只有一個和外界的分界面,蟲洞通過這個分界面進(jìn)行超時空連接。蟲洞與黑洞、白洞的接口是一個時空管道和兩個時空閉合區(qū)的連接,在這里時空曲率并不是無限大,因而我們可以安全地通過蟲洞,而不被巨大的引力摧毀。
黑洞、白洞、蟲洞仍然是當(dāng)前宇宙學(xué)中“時空與引力篇章”的懸而未解之謎。黑洞是否真實存在,科學(xué)家們也只是得到了一些間接的旁證。當(dāng)前的觀測及理論也給天文學(xué)和物理學(xué)提出了許多新問題,例如,一顆能形成黑洞的冷恒星,當(dāng)它坍縮時,其密度已然會超過原子核、核子、中子……,如果再繼續(xù)坍縮下去,中子也可能被壓碎。那么,黑洞中的物質(zhì)基元究竟是什么呢?有什么斥力與引力對抗才使黑洞停留在某一階段而不再繼續(xù)坍縮呢?如果沒有斥力,那么黑洞將無限地坍縮下去,直到體積無窮小,密度無窮大,內(nèi)部壓力也無窮大,而這卻是物理學(xué)理論所不允許的。
如今的宇宙中,“宇宙項”幾乎為零。
物理學(xué)家一直認(rèn)為,蟲洞的引力過大,會毀滅所有進(jìn)入它的東西,因此不可能用在宇宙旅行之上。但是,假設(shè)宇宙中有蟲洞這種物質(zhì)存在,那么就可以有一種說法:如果你于12:00站在蟲洞的一端(入口),那你就會于12:00從蟲洞的另一端(出口)出來。
蟲洞(wormhole),又稱愛因斯坦-羅森橋,是宇宙中可能存在的連接兩個不同時空的狹窄隧道。
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