我们为什么不能创造虫洞?

  假设你想从A点到B点,这里的说的A点是地球,B点是离我们最近的系外行星,半人马座阿尔法星Bb,距离我们4.24光年。因为物理定律阻止任何物体的速度超过光速,这意味着到达B点的最短时间是4年...

  假设你想从A点到B点,这里的说的A点是地球,B点是离我们最近的系外行星,半人马座阿尔法星Bb,距离我们4.24光年。因为物理定律阻止任何物体的速度超过光速,这意味着到达B点的最短时间是4年多一点。现在以及未来我们并没有办法接近光速。用我们现有的技术,我们能做到的就是以每小时32186.88公里的速度,或者说0.003%的光速前进。按照这个速度,我们需要142000年才能到达半人马座阿尔法星Bb。

  想把任何人送到这颗系外行星,要么在克服长时间的太空旅行方面取得进步,要么需要把几代人送到宇宙飞船上居住,以某种方式克服在太空中的繁衍问题,以及解决长时间给旅行人员带来的生理和心理压力。此外还有船舶设计。什么材料可以保存几十万年?那么多的资源——食物、水、燃料——该如何装载到飞船上呢?在如此遥远的距离上,通讯问题如何解决?

  因此,目前没有办法从A点到达B点,除非有某种捷径可以大大减少到达另一个星球所需的时间和距离。

  电影“星际穿越”中对虫洞的解释。众所周知,这部电影与理论物理学家基普·索恩(KipThorne)密切合作,对虫洞和黑洞有一些精确的描述。

  这就是虫洞的由来。它们是超空间(更高维度)中的桥梁,从一个地方到另一个地方,无论是4光年远还是10万光年远。你拿起时空的结构,把它折叠起来,从原点到你想去的地方,创造出一个洞,绕过了原本你必须要去的广阔区域。这条捷径可以大大缩短你的旅行时间;你会在进入虫洞后立即到达目的地。

  虫洞是广义相对论方程的解,被称为爱因斯坦-罗森桥。如果两个虫洞的末端连接到时间而不是空间,理论上一个人是可以在时间中旅行的。广义相对论认为引力是质量弯曲时空产生的。数学公式也证明了如果时空可以被质量弯曲,那么它肯定可以用其他方式扭曲和操纵空间,所以虫洞并没有违反物理学定律。

  但是在虫洞内部,由于引力的作用内壁会相互吸引,隧道的内壁很不稳定。这样虫洞就会崩塌。不仅如此,虫洞坍塌时将会释放巨大的能量,对附近的星系将造成严重的破坏。

  如果要保持虫洞的开放状态,就需要一些物质产生反引力用以平衡虫洞内壁的引力——也就是说,这些物质必须具有负能量。我们都知道暗能量导致了宇宙膨胀速度的增加,它可能具有我们需要的反重力特性。有一种猜想是,虫洞的一点链接黑洞,另外一段链接白洞,这样引力将会平衡,虫洞才不会瞬间崩塌。

  根据量子力学,隧道内部将充满奇异粒子和大量的辐射,这将严重辐射灼伤任何试图通过隧道的物体。

  斯蒂芬·霍金的理论认为虫洞其实已经存在,只是它们的规模太小并处在亚原子水平,以至于我们无法看到它们。就像宏观物体的表面看起来都是光滑平坦的,但放大会显示出它的缝隙、粗糙的表面和孔洞。在量子级虫洞不断地出现,消失,再出现。在这个理论中,有可能以某种方式扩大一个原始虫洞,可以让一个人或一艘宇宙飞船通过,目前都是猜想。

  无论是宏观世界还是亚原子水平,到目前为止,我们还没有在我们的宇宙中发现任何虫洞。据一些研究人员说,这可能是因为虫洞躲在黑洞后面。这与广义相对论的预测一致,广义相对论认为虫洞的两端可能有黑洞。这也将与量子力学一致,在量子力学中,黑洞仍然是神秘的异常现象,如果黑洞确实隐藏了一个虫洞,那就更加具有物理意义。

  与虫洞一样,广义相对论预测宇宙中也存在白洞,但从我们未探测到。可能虫洞的一端隐藏在黑洞后面,另一点隐藏在白洞后面,旅行者可以从白洞出去。有些虫洞甚至像地铁一样允许多个出口。宇宙内部的虫洞存在于一个宇宙中,而虫洞却连接着多个宇宙。有单向虫洞,双向虫洞。

  “由于我们还没有一个可靠的理论将广义相对论与量子力学结合起来,我们不知道能容纳虫洞的所有可能时空结构。哈佛-史密森天体物理中心的阿维·勒布说。

  关于虫洞是否真实存在很大程度上取决于我们尚未掌握的事实和我们尚未理解的物理学。虫洞很可能并不存在于宇宙之中,但我们也没有多少证据表明虫洞不可能存在。相反许多证据指出,这些桥梁并不是科幻小说。

  • 发表于 2019-06-10 11:29
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  • 分类:教育科学

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