时空构造的九种模型

仰望星空令人着迷，探秘宇宙更是令人痴狂。宇宙的未知激发着我们孜孜不倦的探索乐趣，纵使穷尽人类的时间也要揭开它神秘的面纱。在此有九大神秘时空构造尚待我们揭秘：真空，黑洞，白洞，虫洞，膜宇宙，婴儿宇宙，多重宇宙，平行宇宙，额外维度。 本文由 科技让世界更美好 编辑整理 1、真空：真空并不是虚空，真空里充斥着巨大的本底能量，活跃的量子涨落现象即发生在真空的各个角落。不仅如此，导致宇宙膨胀的神秘的暗能量以及无法探测的暗物质也飘荡在真空之中，此二者占据了我们宇宙约95%的质量。 2、黑洞：爱因斯坦最伟大的成就是他的相对论，同时从数学的角度描述了黑洞概念。我们现在已经发现宇宙中确实存在黑洞这样的天体，银河系中央就存在大质量黑洞。通常我们认为黑洞是有着巨大引力的“物质粉碎机”，没有什么东西落入黑洞能够逃脱，即使是光。 3、白洞：爱因斯坦的相对论方程也推出了另一种神秘的天体，那就是“白洞”。与黑洞正好相反的是，白洞却以“吐出”物质为主，但至今科学家也没有发现此类天体。 4、虫洞：宇宙中可能存在的连接两个不同时空的捷径通道。超级发达的文明有可能有能力制造出虫洞，进行跨越遥远光年的穿越时空之旅。此外，也有理论认为黑洞与白洞之间存在着虫洞连接，物质被黑洞吞入，经过虫洞，再由白洞吐出。 5、膜宇宙：超弦理论要求时空维度为10维（M-理论11维），但我们所生活的宇宙却是3维空间加1维时间。为了调和这一矛盾，理论家发现超弦的数学结构刚好允许我们将宇宙描述为一张3维膜，它漂浮在高维的体宇宙中，无数的星系镶嵌在这张膜上。如果膜宇宙是确实存在的，那么著名科幻小说《三体》中的“超膜广播”也并非不可能。 6、婴儿宇宙：婴儿宇宙的构造可以视为子母嵌套的。当黑洞在我们宇宙形成时，其奇点可能会膨胀到一个不同的时空中去形成子级宇宙，而我们宇宙本身也可能是上一级宇宙的黑洞塌缩而成。与婴儿宇宙结构类似的还有泡沫宇宙，即我们宇宙可能是由某个“亲宇宙”的量子泡沫中所诞生，最初产生的泡沫不断地膨胀，甚而成为一个“子宇宙”，而“子宇宙”的体积可能会大到足以让宇宙大尺度结构存在的地步。 7、多重宇宙：多重宇宙是一个宽泛的概念，它有多种表现形式，但在此我们主要讨论两种多重宇宙：百衲被多重宇宙和弦景观多重宇宙。 《宇宙的琴弦》作者、物理学家B·格林在2011年新作《隐藏的现实》一书中为我们描述一种“百衲被多重宇宙”，即每一个宇宙都存在各自的视界，它们各自为政，就像一块块碎布缝成的被单。也就是说，我们的宇宙只是无数个宇宙中的一员，我们的宇宙的外面还有其它的宇宙，那些其他的多重宇宙存在于遥远的宇宙空间，那里生活着和我们不一样的人发生着和我们毫无关系的事。当然，由于每个宇宙的粒子及其状态是有限的，它们的组合也是有限的，而多重宇宙几乎是无限多的，所以根据无限猴子定理，我们宇宙就必然存在几乎完全相同的副本宇宙。但我们宇宙与那个副本宇宙彼此之前并没有建立任何联系。这可以看做是另一种意义上的平行宇宙，即“百纳被平行宇宙”。当然，这并不是我们通常意义上讨论或向往的平行宇宙。另外值得一提的是，百衲被多重宇宙是很有可能被实验验证的，即如果在我们宇宙附近存在其他的多重宇宙，那么这两者之间将可能发生碰撞，通过观察宇宙微波背景辐射的变化有可能得到验证。这个验证也同样适用于下面介绍的弦景观多重宇宙。 超弦理论认为，在我们这个3维膜宇宙之外，或许还存在别的膜，上面是另一番天地。如果两张完全平行的膜相撞，就会引发一场大爆炸，将旧的秩序全部推翻，产生新的宇宙。两张膜一开一合，膜上的宇宙前赴后继——也许我们的宇宙只是序列中的一员。而如果额外维度蜷缩了起来，它的可能形式有至少10^500种之多，每一种形式可以都相应地形成一种宇宙，它们可能有不同的宏观维度，甚至有不同的物理定律和基本常数。这是迄今为止最为广阔的多重宇宙图景，叫做弦景观（String Landscape）多重宇宙。 8、平行宇宙：我们这里讨论的平行宇宙，仅是指量子力学多世界解释，它是基于量子态的，即一个事件不同的过程或一个不同的决定的后续发展是发生于不同的宇宙分支的，比如一个分支看到猫死了，另一个分支中猫是活的。 平行宇宙是很多人最喜欢的一个宇宙概念，或者说信奉的一个美好的愿想，我们不妨看看霍金怎么说的： 22岁的Zayn Malik今年3月25日宣布退出了男孩音乐组合一世代，成千上万的少女心都碎了。一个月后在悉尼歌剧院举行的一个顶尖科学家会议上，霍金通过全息图回答了一名沮丧的粉丝的提问，说伤心的女孩应该留心学习理论物理学，因为有一天我们也许能证明平行宇宙的存在。在我们所在宇宙之外也许存在另一个宇宙分支，在这个宇宙里，Zayn Malik仍然是一世代成员，甚至你还可能嫁给了他。 9、额外维度：我们生活在一个已知的三维空间、四维时空中。我们可以感受一维的线，二维的面、三维的空间以及一个时间维度，但更高的维度我们就感受不到了。而根据弦理论，我们的宇宙有着11个维度，即十个空间维度加一个时间维度，那么其他七个空间维度在哪里呢？纵然我们宇宙的其他维度都卷缩到了微观，但是否存在宏观维度呢？还有如果存在宏观维度，那么未来的我们人类能否进入更高的维度空间呢？要知道，还有什么样的旅行，比进入五维去过去旅行更激动人心的呢！