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光束骑士|广义相对论 可穿虫洞

 Naz摘星星 2022-04-24

思思觉得很神奇,今天老师居然讲虫洞这么科幻的东西。

“大名鼎鼎的爱因斯坦罗森桥其实也可以从史瓦西度规那里得到。只看度规的空间部分,而且只关心赤道。”老师在黑板上随手写下了  ,手中的粉笔头指着  的地方。

“我们从史瓦西线元抽取出了一部分。看这里,  等于  会出现分母为零的情况,但是这里并没有什么奇点,或者说,这是一个坐标奇点。”

“反正现在这是个二维的东西,你可以先把它嵌入到我们熟悉的三维欧氏空间,之后再看  。”

老师又转过身去写下了

写罢,脸转回到学生那边,同时大力地在  那里敲了一下。学生们看着那根长长的粉笔断了一截,然而老师丝毫没有在意。

“找出这个超曲面方程,作为今天的课后作业。”

“爱因斯坦罗森桥是一种虫洞,只不过不可穿越。说起来虫洞这个名字还是惠勒给起的。后面的课我会补充的。”

“Morris和Thorne写了篇文章,说可穿越虫洞可以用来教广义相对论.....”

老师的话仿佛经历了红移之后才传到思思的耳边。老师的音调慢慢变低,声音也越来越小。

明明眼前逐渐昏暗,却突然看到了光束骑士。

“今天,我带你去虫洞旅游吧。”

“好啊好啊,嘻嘻~”听说要去虫洞旅游,思思的双眼马上眯成了弯月。但没一会儿又颤颤地轻声说道:

“但是,听说  那里是奇点......”

“去吧。你不想去奇点附近看看么?

奇点就在这附近呢,你去问路吧?”光束骑士虽然没有笑出来,可是嘴角间那不经意的上扬出卖了她。

“好呀。”思思答应了。“可是找谁问呢?”思思环顾四周。看到了一只小喜鹊。思思拍了拍自己的小脑瓜,然后往喜鹊那边蹦了过去。

“喜鹊姐姐,”。

思思到了喜鹊跟前,很有礼貌地介绍自己:

“我们是宇宙旅行家。”

“我想请问一下奇点在哪里?”思思很有礼貌地问道。

“我是男的!叫小哥哥。你想找的奇点,可能在黑洞里,你看那里。”喜鹊用他的小翅膀指了一下远方那个边缘带着神奇景象的球。

“黑洞?有奇点的地方不是虫洞么?”思思顺口就问了出来。

“虫洞怎么会有奇点?”喜鹊先生反问。思思尽是疑惑的表情。

“当然,那个黑洞也是一种虫洞。那是我这几天跟小伙伴们忙活儿的地方,过几天要给别人用的,你不会要跟我说你想进去看看奇点吧?”喜鹊说罢,思思的脸红了起来。

“看你挺有礼貌的份儿上,给你个好东西” 喜鹊不知道从哪里叼出一张白纸,自顾自地在上面啄了起来。许久以后。

“照着这里走,你就能找到虫洞了,我还有点事儿,就不继续陪你了。”随后,喜鹊就飞走了。

“谢谢你!喜鹊小哥哥!”思思大声喊道。

思思只好回去向光束骑士那里汇报。

“我问了喜鹊小哥哥,可是他反问我虫洞怎么会有奇点。”

光束骑士解释道:“他说的没错呀,因为虫洞那里没有真正的奇点啊,只有虫子住的洞穴,叫做虫洞。”

思思瞪大了眼睛望着光束骑士。过了一会儿,她说“对了,我还拿到了这个——”

骑士端详了一下,说“蛮好蛮好!有了这个航线图能省不少推进剂呢。走吧!”

骑士和思思乘坐宇宙飞船来到虫洞附近。出飞船的时候思思听到了:

“咦?不是喜鹊。大伙儿不用怕了。”

“那下来的是谁呢?”

“我过去瞅瞅!”

思思眼看着一条毛毛虫挪了过来。

突然光束骑士凑到了自己的耳边:“可千万别说出喜鹊的事情”

思思心想,虫子怕喜鹊,那也是天经地义啊。光速骑士说得对,自己可千万不能说是喜鹊指的路。

“你们是谁?来这里是干什么的?”那只大胆的毛毛虫抢先发问。

“我叫光速骑士,这位是我的好朋友思思。我们是宇宙旅行者,想来参观下虫洞。”

“哦!”小虫子缓缓地立了起来,几条腿指了指一个方向。“原来你们是来看那个的。”

思思望着小虫子指向的那个球状物,盯得出神。看上去,虽然球的边缘也有一些神奇的景象,但是跟在喜鹊看到的那个球不太一样。这里的球的中心看上去,哪怕影响有点扭曲,但是却充满了通透感。

思思不由自主地想起了占卜师们手里的水晶球。

“对对对!能带我们去看吗?”

“行,跟我来吧。”

“思思,走吧。”于是骑士牵着思思的手跟着毛毛虫走向了虫洞。

在虫洞面前。思思突然想起了一件事,问:

“为什么说虫洞没有真正的奇点呢?小虫子,你知道奇点吗?”

“我从来就没懂过奇点。”毛毛虫回答道,“我们一族一直在这里生活了很久,没有一只虫知道什么是奇点。”

骑士挥舞着手里的埃克斯咖喱棒。

霎时间,空中浮现出两行公式。

“思思!”骑士拍了拍思思的肩膀,继续说:“你看看这两个线元。”

思思最近的心算能力进步了不少,稍动脑筋,很快就意识到,只要

“原来是一样的线元。

“是,但不完全是。” 骑士随手又画了双曲线  的上半支。

“这个双曲线是关于  轴对称的。 等于0的地方正好是  最小的地方。”骑士把埃克斯咖喱棒刺向  坐标说道 “用  当坐标的时候,只能描述半边。”

“半边?”思思感到疑惑。

“是的,半边。”骑士点了点头。“而  就可以描述全部。无论如何,  都是大于等于  的。如果坚持用  坐标,描述的要么是  大于0的部分,要么是  小于0的部分。至于  等于0嘛~” 骑士停顿了一下。

“就是  等于  的地方!第一行里面分母为0了!” 思思惊叹。“第二行用  的式子就没有这个问题。”

“思思说得对!” 骑士的眼睛里掩盖不住满意,差一点笑出了朱叫。

“我说两位。”毛毛虫可算找到插嘴得机会了。“就不打算到虫洞的另一边看看吗?

思思一脸好奇地问:“对面是在哪里呢?”。毛毛虫不知道从哪里套出来一把手电筒,背对着虫洞,用几条腿固定着,照亮了远处。“就是那里,你们到了对面之后应该能看到我给你们打手电筒的。

思思和骑士走进了虫洞。穿过虫洞时,思思感觉身体,甚至是内脏,被一股力量往中间挤压。

但是穿出虫洞之后又恢复如初了。思思忍不住唤道“这是什么?”
“这算是一种潮汐力吧,时空弯曲的效果。这个虫洞应该是Ellis虫洞。在半径方向上是感受不到重力的,仿佛是个平直时空。但是球面方向就不一样了,还是会有潮汐力,并经时空不是平直的。以后再跟你详细说这个。”
“Ellis虫洞啊。骑士越来越像老师了,详细的都推托说后面讲。”
“嘿嘿~~思思你看前面。”思思顺着骑士的埃克斯咖喱棒望去,发现有一个小亮点。
“原来那么远的啊~”思思再一次惊叹。虫洞另一边的毛毛虫听到了,回话说:“对吧!虫洞可以把本来离得很遥远的两个地方连接起来。”。
思思心想:难怪科幻小说都用虫洞。
“我接下来不在外头打光了,把光打到虫洞里,你们看看能不能看见。”
“好~”思思这样回应说。可是思思并没有看到很强的光打过来,打的光范围很大,但不是很亮。
骑士看见思思皱着眉头的脸,马上解释说“广义相对论的精髓就是,引力不外乎时空弯曲的体现。正常的物质弯曲时空的效果倾向于使得物体相互靠近。一样的道理,远处一束光经过大质量物体的时候总要往里弯。然而要维持虫洞需要异常物质,非常奇怪。异常物质弯曲时空的效果是倾向于互相排斥的。其实这个效果还意味着异常物质的密度需要是负的,实在是太奇怪了。”

老师走到思思旁边,:“怎么又睡着了?回答一下,为什么Ellis虫洞是可穿越的。
“因为有奇异物质撑着。”思思这般回答道。在众人惊诧的目光下,思思逃过了第十二劫。

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