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虫洞揭秘

2014-03-11  今夜秋水02


    作者:Nola Taylor Redd

    

    时空“折叠”模型展示了虫洞桥是如何通过一个孔道或者细管连接至少两个出口而形成的。

    虫洞是理论上存在于宇宙中可连接时空的隧道,通过这条隧道可为长距离宇宙航行创造捷径。虫洞是由广义相对论推断出的。但是请注意:虫洞可能伴随着突然坍塌、高辐射和连接到奇异物质的潜在危险。

    虫洞理论

    1935年,科学家阿尔伯特·爱因斯坦和纳森·罗森通过广义相对论预测出宇宙中可能存在连接时空的“桥”。这些爱因斯坦-罗森桥或者虫洞通过连接两个不同的时空点,理论上可能创造出一条减少时空旅行时间或者减短其距离的捷径。

    虫洞通过一条细管连接两个出口。这些出口极为可能为球状。而连接两个出口的孔道可能为直道,但也可能是螺旋状的,这就比传统宇宙航线距离更长。

    爱因斯坦的广义相对论理论上预测了虫洞的存在,然而目前为止其存在性尚未确认。负质量虫洞的重力可能使光发生逆转,成为发现虫洞的信号。

    广义相对论的某些解认为虫洞的两个开口各存在一个黑洞。然而由将死恒星坍塌而自然形成的黑洞并不能自主产生虫洞。

    穿过黑洞

    科幻片充斥着各种通过虫洞进行时空旅行的桥段。但是现实中这类旅行要困难的多,而且并不只是因为我们还未观测到一个虫洞。

    首要问题就是虫洞的大小。据预测,原生虫洞的直径为微观水平,大约为10-33厘米。然而随着宇宙膨胀,某些虫洞的尺寸可能已被扩大。

    另一个问题则是其稳定性。由于虫洞坍塌的太迅速,预测的爱因斯坦-罗森虫洞可能无法使用。但是最近很多研究发现虫洞中包含的“奇异”物质可以使虫洞保持张开状态,并稳定较长时间。

    奇异物质与暗物质或反物质不同,它包含负能量密度和极大负压。这种物质只在量子场论的某些真空状态下才会被观测到。

    如果一个虫洞包含有足够的奇异物质,那么无论这一虫洞是自然产生还是人工合成, 理论上都可以被当做发射信息或发送时空旅行者的媒介。

    虫洞连接的可能并不只是宇宙中的两个不同区域,也可能连接两个不同的宇宙。 类似地,一些科学家推测如果虫洞的一端按某种特定的方式移动的话,就可以被用作时间旅行。然而,英国宇宙学家史蒂芬·霍金却认为这种想法是不可行的。

    虽然在虫洞中添加奇异物质有可能使虫洞通道保持稳定,并使时空旅行者安全地通过,但是也有可能附加的普通物质足以使虫洞通道摇摆不定。

    即使我们发现了虫洞,目前的技术也还不足以扩大虫洞或者使其稳定。不过,科学家们仍孜孜不倦地探索通过虫洞进行时空旅行的方法,希望有朝一日,科技能让他们美梦成真。

    ——选自 SPACE.com 撰稿人:诺拉·泰勒·雷德

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