蟲(chóng)洞是如何形成的_蟲(chóng)洞的形成原因(2)
蟲(chóng)洞是如何形成的_蟲(chóng)洞的形成原因
蟲(chóng)洞來(lái)源
蟲(chóng)洞理論
蟲(chóng)洞的概念最初產(chǎn)生于對(duì)史瓦西解的研究中。物理學(xué)家在分析白洞解的時(shí)候，通過(guò)一個(gè)阿爾伯特·愛(ài)因斯坦的思想實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)宇宙時(shí)空自身可以不是平坦的。如果恒星形成了黑洞，那么時(shí)空在史瓦西半徑，也就是視界的地方與原來(lái)的時(shí)空垂直。在不平坦的宇宙時(shí)空中，這種結(jié)構(gòu)就意味著黑洞視界內(nèi)的部分會(huì)與宇宙的另一個(gè)部分相結(jié)合，然后在那里產(chǎn)生一個(gè)洞。這個(gè)洞可以是黑洞，也可以是白洞。而這個(gè)彎曲的視界，就叫做史瓦西喉，它就是一種特定的蟲(chóng)洞。
自從在史瓦西解中發(fā)現(xiàn)了蟲(chóng)洞，物理學(xué)家們就開(kāi)始對(duì)蟲(chóng)洞的性質(zhì)發(fā)生了興趣。
蟲(chóng)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(chóng)洞成為一個(gè)阿爾伯特·愛(ài)因斯坦—羅森橋，物質(zhì)在黑洞的奇點(diǎn)處被完全瓦解為基本粒子，然后通過(guò)這個(gè)蟲(chóng)洞(即阿爾伯特·愛(ài)因斯坦—羅森橋)被傳送到白洞并且被輻射出去。
蟲(chóng)洞還可以在宇宙的正常時(shí)空中顯現(xiàn)，成為一個(gè)突然出現(xiàn)的超時(shí)空管道。理論推出的蟲(chóng)洞還有許多特性，限于篇幅，這里不再贅述。
總之，對(duì)黑洞、白洞和蟲(chóng)洞的本質(zhì)了解還很少，它們還是神秘的東西，很多問(wèn)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(chóng)洞并未真正發(fā)現(xiàn)，還只是一個(gè)經(jīng)常出現(xiàn)在科幻作品中的理論名詞。
宇宙中，“宇宙項(xiàng)”幾乎為零。所謂的宇宙項(xiàng)也稱(chēng)為“真空的能量”，在沒(méi)有物質(zhì)的空間中，能量也同樣存在其內(nèi)部，這是由愛(ài)因斯坦所導(dǎo)入的。宇宙初期的膨脹宇宙，宇宙項(xiàng)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(xiàng)變?yōu)榱隳?柯?tīng)柭f(shuō)明：在爆炸以前的初期宇宙中，蟲(chóng)洞連接著很多的宇宙，很巧妙地將宇宙項(xiàng)的大小調(diào)整為零。結(jié)果，由一個(gè)宇宙可能產(chǎn)生另一個(gè)宇宙，而且，宇宙中也有可能有無(wú)數(shù)個(gè)這種微細(xì)的洞穴，它們可通往一個(gè)宇宙的過(guò)去及未來(lái)，或其他的宇宙。
即使蟲(chóng)洞存在并且是穩(wěn)定的，穿過(guò)它們也是十分不愉快的。貫穿蟲(chóng)洞的輻射(來(lái)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(chóng)洞時(shí)，你將被這些X射線(xiàn)和伽瑪射線(xiàn)烤焦。蟲(chóng)洞的出現(xiàn)，幾乎可以說(shuō)是和黑洞同時(shí)的。
物理學(xué)家一直認(rèn)為，蟲(chóng)洞的引力過(guò)大，會(huì)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(chóng)洞這種物質(zhì)存在，那么就可以有一種說(shuō)法：如果你于12：00站在蟲(chóng)洞的一端(入口)，那你就會(huì)于12：00從蟲(chóng)洞的另一端(出口)出來(lái)。
蟲(chóng)洞(Wormhole)，又稱(chēng)愛(ài)因斯坦-羅森橋，是宇宙中可能存在的連接兩個(gè)不同時(shí)空的狹窄隧道。
蟲(chóng)洞的理論基礎(chǔ)
蟲(chóng)洞有幾種說(shuō)法：
一是空間中的隧道，它就像一個(gè)球體，你要是沿球面走就遠(yuǎn)了。但如果你走的是球里的一條直徑就近了，蟲(chóng)洞就是直徑!
二是黑洞與白洞的聯(lián)系。黑洞可以產(chǎn)生一個(gè)勢(shì)阱，白洞則可以產(chǎn)生一個(gè)反勢(shì)阱。宇宙是三維的，將勢(shì)阱看作第四維，那么蟲(chóng)洞就是連接勢(shì)阱和反勢(shì)阱的第五維。假如畫(huà)出宇宙、勢(shì)阱、反勢(shì)阱和蟲(chóng)洞的圖像，它就像一個(gè)克萊因瓶——瓶口是黑洞，瓶身和瓶頸的交界處是白洞，瓶頸是蟲(chóng)洞!
三是你說(shuō)的時(shí)間隧道，根據(jù)愛(ài)因斯坦所說(shuō)的你可以進(jìn)行時(shí)間旅行，但你只能看，就像看電影，卻無(wú)法改變發(fā)生的事情，因?yàn)闀r(shí)間是線(xiàn)性的，事件就是一個(gè)個(gè)珠子已經(jīng)穿好，你無(wú)法改變珠子也無(wú)法調(diào)動(dòng)順序!
討論的都是普通“完美”黑洞。細(xì)節(jié)上，討論的黑洞都不旋轉(zhuǎn)也沒(méi)有電荷。如果考慮黑洞旋轉(zhuǎn)同時(shí)/或者帶有電荷，事情會(huì)變的更復(fù)雜。特別的是，你有可能跳進(jìn)這樣的黑洞而不撞到奇點(diǎn)。結(jié)果是，旋轉(zhuǎn)的或帶有電荷的黑洞內(nèi)部連接一個(gè)相應(yīng)的白洞，你可以跳進(jìn)黑洞而從白洞中跳出來(lái)。這樣的黑洞和白洞的組合叫做蟲(chóng)洞!
白洞有可能離黑洞十分遠(yuǎn);實(shí)際上它甚至有可能在一個(gè)“不同的宇宙”--那就是，一個(gè)時(shí)空區(qū)域，除了蟲(chóng)洞本身，完全和在的區(qū)域沒(méi)有連接。一個(gè)位置方便的蟲(chóng)洞會(huì)給一個(gè)方便和快捷的方法去旅行很長(zhǎng)一段距離，甚至旅行到另一個(gè)宇宙?；蛟S蟲(chóng)洞的出口停在過(guò)去，這樣你可以通過(guò)它而逆著時(shí)間旅行?？偟膩?lái)說(shuō)，它們聽(tīng)起來(lái)很酷。
但在你認(rèn)定那個(gè)理論正確而打算去尋找它們之前，你因該知道兩件事。首先，蟲(chóng)洞幾乎不存在。正如上面說(shuō)到白洞時(shí)，只因?yàn)樗鼈兪欠匠探M有效的數(shù)學(xué)解并不表明它們?cè)谧匀恢写嬖?。特別的，當(dāng)黑洞由普通物質(zhì)坍塌形成(包括認(rèn)為存在的所有黑洞)并不會(huì)形成蟲(chóng)洞。如果你掉進(jìn)其中的一個(gè)，你并不會(huì)從什么地方跳出來(lái)。你會(huì)撞到奇點(diǎn)，那是你唯一可去的地方!
還有，即使形成了一個(gè)蟲(chóng)洞，它也被認(rèn)為是不穩(wěn)定的。即使是很小的擾動(dòng)(包括你嘗試穿過(guò)它的擾動(dòng))都會(huì)導(dǎo)致它坍塌。
在史瓦西發(fā)現(xiàn)了史瓦西黑洞以后，理論物理學(xué)家們對(duì)愛(ài)因斯坦常方程的史瓦西解進(jìn)行了幾乎半個(gè)世紀(jì)的探索。包括上面說(shuō)過(guò)的克爾解、雷斯勒——諾斯特朗姆解以及后來(lái)的紐曼解，都是圍繞史瓦西的解研究出來(lái)的成果。我在這里將介紹給大家的蟲(chóng)洞，也是史瓦西的后代。
蟲(chóng)洞在史瓦西解中第一次出現(xiàn)，是當(dāng)物理學(xué)家們想到了白洞的時(shí)候。他們通過(guò)一個(gè)愛(ài)因坦的思想實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)時(shí)空可以不是平坦的，而是彎曲的。在這種情況下，會(huì)十分驚奇的發(fā)現(xiàn)，如果恒星形成了黑洞，那么時(shí)空在史瓦西半徑，也就是視界的地方是與原來(lái)的時(shí)空完全垂直的。
自從在史瓦西解中發(fā)現(xiàn)了蟲(chóng)洞，物理學(xué)家們就開(kāi)始對(duì)蟲(chóng)洞的性質(zhì)感到好奇!
先來(lái)看一個(gè)蟲(chóng)洞的經(jīng)典作用：連接黑洞和白洞，成為一個(gè)愛(ài)因斯坦——羅森橋，將物質(zhì)在黑洞的奇點(diǎn)處被完全瓦解為基本粒子，然后通過(guò)這個(gè)蟲(chóng)洞(即愛(ài)因斯坦——羅森橋)被傳送到這個(gè)白洞的所在，并且被輻射出去。
蟲(chóng)洞不僅可以作為一個(gè)連接洞的工具，它還在宇宙的正常時(shí)空中出現(xiàn)，成為一個(gè)突然出現(xiàn)在宇宙中的超空間管道。
蟲(chóng)洞沒(méi)有視界，它有的僅僅是一個(gè)和外界的分解面。蟲(chóng)洞通過(guò)這個(gè)分解面和超空間連接，但是在這里時(shí)空曲率不是無(wú)限大。就好比在一個(gè)在平面中一條曲線(xiàn)和另一條曲線(xiàn)相切，在蟲(chóng)洞的問(wèn)題中，它就好比是一個(gè)四維管道和一個(gè)三維的空間相切，在這里時(shí)空曲率不是無(wú)限大。因而可以安全地通過(guò)蟲(chóng)洞，而不被巨大的引力所摧毀。
天體物理學(xué)家認(rèn)為蟲(chóng)洞是一種天然的時(shí)間機(jī)器，維持蟲(chóng)洞的開(kāi)放可以使回到過(guò)去或者進(jìn)入未來(lái)，當(dāng)然還沒(méi)證據(jù)顯示宇宙中存在“宏觀蟲(chóng)洞，
天體物理學(xué)家稱(chēng)蟲(chóng)洞可能是一種天然的時(shí)間機(jī)器，雖然超越蟲(chóng)洞的行為從沒(méi)有出現(xiàn)過(guò)，而且蟲(chóng)洞本身是否真實(shí)存在也沒(méi)有直接證據(jù)證實(shí)，只是根據(jù)愛(ài)因斯坦的廣義相對(duì)論預(yù)言對(duì)這一奇特的時(shí)空進(jìn)行研究。時(shí)間機(jī)器只在科幻片中出現(xiàn)，事件逆著時(shí)間箭頭方向前進(jìn)幾乎不可能發(fā)生，但是愛(ài)因斯坦的時(shí)空理論允許時(shí)間旅行，相對(duì)論中預(yù)言的某些特定時(shí)空可以使時(shí)間倒退，通過(guò)時(shí)空彎曲將兩個(gè)遙遠(yuǎn)的空間連接在一起，使得三維空間的旅行變得非常迅速數(shù)萬(wàn)光年的旅程會(huì)被大大壓縮。
天體物理學(xué)家埃里克·戴維斯認(rèn)為如果能維持一個(gè)蟲(chóng)洞的連續(xù)開(kāi)放，就可以回到過(guò)去或者進(jìn)入未來(lái)世界，但是蟲(chóng)洞在哪兒?還沒(méi)有發(fā)現(xiàn)蟲(chóng)洞在現(xiàn)實(shí)宇宙中存在的證據(jù)，如果蟲(chóng)洞確實(shí)存在，那么可能連一個(gè)人也裝不下更何況是一艘飛船。對(duì)此，物理學(xué)家們提出了一種被稱(chēng)為“封閉類(lèi)時(shí)曲線(xiàn)”的理論，暗示時(shí)間機(jī)器是可以被制造出來(lái)。利用蟲(chóng)洞穿越時(shí)空可以滿(mǎn)足光速上限論的要求，超光速運(yùn)行實(shí)際上就時(shí)空扭曲的結(jié)果，通過(guò)高度扭曲時(shí)空達(dá)到超光速的效果。
按照科學(xué)家的研究，維持一個(gè)蟲(chóng)洞的連續(xù)開(kāi)放需要大量的“奇異外來(lái)物質(zhì)”，這種物質(zhì)對(duì)其知之甚少其中將涉及到量子理論，而廣義相對(duì)論無(wú)法解釋這些奇異物質(zhì)。天體物理學(xué)家羅伯特·歐文認(rèn)為物體在進(jìn)入蟲(chóng)洞試圖進(jìn)行時(shí)間旅行時(shí)，會(huì)有多種物理定律限制其工作，似乎是自然界的某種機(jī)制將蟲(chóng)洞關(guān)閉。根據(jù)量子理論，維持蟲(chóng)洞的時(shí)間機(jī)器可能導(dǎo)致大量的能量聚集，最終會(huì)“摧毀”蟲(chóng)洞，因此必須在蟲(chóng)洞關(guān)閉之前完成時(shí)間旅行在研究蟲(chóng)洞之前，科學(xué)家們需要花時(shí)間去處理廣義相對(duì)論和量子理論之間的問(wèn)題，新的理論將作為時(shí)間旅行的基礎(chǔ)
蟲(chóng)洞的相關(guān)理論
“蟲(chóng)洞”就在四周
物理學(xué)家霍金拍攝一部有關(guān)宇宙的紀(jì)錄片時(shí)指出，要進(jìn)入未來(lái)大概有兩種方法，第一就是通過(guò)所謂的“蟲(chóng)洞”?；艚饛?qiáng)調(diào)，蟲(chóng)洞就在四周，只是小到肉眼很難看見(jiàn)，它們存在于空間與時(shí)間的裂縫中。如同在3度空間中，時(shí)間也有細(xì)微的裂縫，而比分子、原子還細(xì)小的空間則被命名為“量子泡沫”，蟲(chóng)洞就存在于其中。不過(guò)，霍金表示，這些隧道小到人類(lèi)無(wú)法穿越，但有朝一日也許能夠抓住一個(gè)蟲(chóng)洞，再將它無(wú)限放大，或許將來(lái)也可以建造一個(gè)巨大的蟲(chóng)洞。
霍金指出，理論上時(shí)光隧道或蟲(chóng)洞不但能帶著人類(lèi)前往其他行星，如果蟲(chóng)洞兩端位于同一位置，且以時(shí)間而非距離間隔，那么太空船即可飛入，飛出后仍然接近地球，只是進(jìn)入所謂“遙遠(yuǎn)的過(guò)去”。不過(guò)霍金也指出，時(shí)光機(jī)不能回到過(guò)去，因?yàn)榛氐竭^(guò)去違反了基本的因果論。
另外，霍金還說(shuō)，如果科學(xué)家能夠建造速度接近光速的太空船，那么太空船必然會(huì)因?yàn)椴荒苓`反光速是最大速限的法則，而導(dǎo)致艙內(nèi)的時(shí)間變慢，那么飛行一個(gè)星期就等于是地面上的100年，也就相當(dāng)于飛進(jìn)未來(lái)。
近光速飛行
歷史上最快的有人駕駛飛行器，是“阿波羅十號(hào)”。它達(dá)到每小時(shí)25000英里。但若想在時(shí)間中旅行，必須再快2000多倍。需要一部足以攜帶大量燃料的龐大機(jī)器。飛船會(huì)不斷加速，在一周內(nèi)，它就可以到達(dá)外行星。兩年后，它可以達(dá)到半光速，飛出太陽(yáng)系。再兩年后它將達(dá)到光速的90%，遠(yuǎn)離地球約三十萬(wàn)億英里。發(fā)射四年后，飛船就會(huì)開(kāi)始穿越未來(lái)。飛船上每度過(guò)一小時(shí)，地球上將度過(guò)兩小時(shí)。
再經(jīng)過(guò)兩年開(kāi)足馬力的旅行，飛船將達(dá)到其最高速，也即光速的99%。在這種速度中，飛船上的一天，等于地球上的一年。這時(shí)，的飛船就真正飛入未來(lái)了。
其他物理學(xué)家支持霍金的理論，包括曼徹斯特大學(xué)粒子物理學(xué)教授布賴(lài)恩科克斯?？瓶怂拐f(shuō)：“當(dāng)用大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)把粒子加速，達(dá)到光速的99%，粒子經(jīng)歷的時(shí)間，以的時(shí)間的七千分之一速率消逝。太空中的數(shù)十年，在地球上可能已過(guò)去了250萬(wàn)年。”
但遺憾的是，有關(guān)蟲(chóng)洞的論述還未被實(shí)驗(yàn)證實(shí)。
銀河系中央超大黑洞可能是個(gè)蟲(chóng)洞
在銀河系中央存在恐怖的超大質(zhì)量黑洞，這是一種質(zhì)量龐大的天體，至少可達(dá)到數(shù)百萬(wàn)倍太陽(yáng)質(zhì)量，但科學(xué)家最近提出了一個(gè)設(shè)想，認(rèn)為銀河系中央的超大質(zhì)量黑洞可能是一個(gè)蟲(chóng)洞，如果有更高級(jí)的文明存在，那么它們就會(huì)利用這個(gè)蟲(chóng)洞進(jìn)行星際旅行，甚至是回到過(guò)去。銀河系中央的黑洞被命名為人馬座A*，其在吞噬物質(zhì)的過(guò)程中釋放出強(qiáng)大的射電波，質(zhì)量接近太陽(yáng)質(zhì)量的4百萬(wàn)倍左右，目前我們對(duì)這個(gè)黑洞的了解并不多，但它確實(shí)是存在的。
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