今天就告诉你虫洞是什么?

虫洞是穿越时空的理论通道,可以为穿越宇宙的长途跋涉创造捷径,虫洞是由广义相对论预测的。但要小心:虫洞可能突然崩溃、高辐射和危险接触的危险。

今天就告诉你虫洞是什么?

一个“折叠”时空的模型说明了一个虫洞桥是如何形成的。图片:edobric | Shutterstock

虫洞理论

虫洞最早是在1916年建立的,尽管当时并不是这样。奥地利物理学家路德维希·弗拉姆(Ludwig Flamm)在回顾爱因斯坦的广义相对论方程式时,发现了另一种解决方法:描述了一个“白洞”,一个理论上的时间反转黑洞,两个黑洞的入口可以通过一个时空管道连接。

1935年爱因斯坦和物理学家内森·罗森利用广义相对论来阐述这个观点,提出了穿越时空的“桥梁”的存在。这些桥梁在时空中连接了两个不同的点,理论上创造了一个可以减少旅行时间和距离的捷径。这些捷径被称为爱因斯坦-罗森桥,或虫洞。

俄勒冈大学(University of Oregon)的理论物理学教授斯蒂芬·许(Stephen Hsu)在接受《Live Science》采访时表示:在这一点上,整个事情都是很假设性的,没有人认为我们很快就会找到一个虫洞。

虫洞中有两张“嘴”,两张口相连,嘴巴很可能是球状的,喉咙可能是直伸的,但它也可以绕着,走一条比一条更传统的路线更长的路。

爱因斯坦的广义相对论在数学上预测了虫洞的存在,但至今还没有发现。一个负质量的虫洞可能被发现,它的重力影响光的经过路径。

广义相对论的某些解决方案允许有虫洞存在,每个洞的口都是一个黑洞。然而一个自然发生的黑洞,由垂死恒星的坍塌形成,它本身并没有创造一个虫洞。

穿越虫洞

科幻小说里充斥着穿越虫洞的故事。但这种旅行的现实更加复杂,不仅因为我们还没有发现。

第一个问题是规模:原始虫洞预计存在于微小的水平,大约10^-33厘米。然而随着宇宙的膨胀,有些可能会被拉伸到更大的尺寸。

另一个问题是稳定性:预测的爱因斯坦-罗森虫洞对于旅行来说是无用的,因为它们很快就会坍塌。

如果需要产生稳定一个虫洞,需要一些非常奇特的物质,而且不清楚这种物质是否存在于宇宙中。

但最近的研究发现,含有“外来”物质的虫洞可以在更长的时间内保持开放和不变。

奇异物质:不应与暗物质或反物质混淆,包含负能量密度和巨大的负压。这种物质只有在某些真空状态下才能被看作是量子场论的一部分。

如果一个虫洞含有足够的外来物质,无论是自然发生的还是人工添加的,理论上它都可以作为一种通过空间发送信息或旅行者的方法。不幸的是人类在太空隧道中旅行可能具有挑战性。

有非常强烈的迹象表明,人类可以穿越的虫洞是被物理定律所禁止的。这很悲哀,这很不幸,但这就是事物指向的方向。

虫洞不仅可以连接宇宙中两个不同的区域,还可以连接两个不同的宇宙。类似地,一些科学家推测,如果一个虫洞的一个口以特定的方式移动就可以允许时间旅行。

天体物理学家埃里克·戴维斯在接受《Live Science》采访时表示:可以利用可穿越的虫洞进入未来或过去,但这并不是件容易的事,要把一个虫洞变成一个时间机器足以把一个虫洞“拉下来”,但需要付出巨大的努力,这将会很艰难或许也不可能。

然而英国宇宙学家斯蒂芬·霍金认为这种使用是不可能的。NASA的埃里克·克里斯蒂安(Eric Christian)写道:虫洞并不是一种及时返回的方法,它是一个很短的切口,所以离我们很远的地方就更近了。

尽管将外来物质添加到虫洞中可能会使它稳定到人类乘客可以安全地通过它的地步,但仍有可能添加“常规”物质足以破坏其稳定。

即使虫洞能被找到今天的技术不足以扩大或稳定虫洞。然而科学家们继续探索太空旅行的概念,希望科学技术最终能找虫洞或制造虫洞。

在不久的将来人类或许会拥有一些超级先进的技术,来实现虫洞穿越,探索更广袤的宇宙。

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