蟲洞,宇宙裡面的快速通道

很多科幻作品中都涉及到所謂的蟲洞,它們是宇宙裡面的快速通道。通過蟲洞,一個旅行者可以很快的從一個地方到達另一個相距很遠的地方,而在傳統方式下,旅行者可能終其一生都無法通過這段漫長的旅程。

蟲洞,宇宙裡面的快速通道

那麼,蟲洞到底是什麼,它是否真實存在?它和黑洞有什麼關係?人類又是否可以利用它?讓我們來看看科學家的回答。

蟲洞,宇宙裡面的快速通道

蟲洞理論最早是在1916年提出來的,當然,那時還不叫這個名字。當時,奧地利的科學家Ludwig Flamm在審查一個物理學家提出的廣義相對論方程的解的時候,想到了另一個可能的解。他提出了所謂的"白洞",即在黑洞的時間反演變換。黑洞和白洞的入口可以通過時空管道連接。掉進黑洞的物體可能從白洞中噴出來。

1935年,愛因斯坦和物理學家Nathan Rosen基於廣義相對論提出了聯繫時空點的捷徑,這個捷徑就被稱為愛因斯坦-Rosen橋,或者蟲洞。蟲洞能夠減少從一個時空點到另一個時空點的距離,因此,看上去確實是一個宇宙旅行的快速通道。

蟲洞,宇宙裡面的快速通道

蟲洞有兩個開口,一個聯繫兩個開口的通道。蟲洞的開口很可能是球形的,通道可能是直線段,也可能是彎曲的。儘管愛因斯坦的理論從數學上提出了蟲洞的存在,但是迄今為止,沒有任何找到蟲洞的證據。廣義相對論方程的一些解允許存在兩端都是黑洞的蟲洞,但是,普通的恆星在超新星爆發後形成的黑洞並不會產生蟲洞。

以目前的理論看來,通過蟲洞旅行的可能性並不大。原因很複雜,不僅僅是因為至今我們尚沒有發現一個蟲洞。

蟲洞,宇宙裡面的快速通道

最大的問題是蟲洞可能太小了。理論上,宇宙裡面可能自然形成的原初蟲洞的直徑大概只有10的負36次方米,比原子核還小21個數量級。當然,隨著宇宙的膨脹,蟲洞可能被拉到更大的尺寸,不過不要指望它大得足夠通過一個原子。

蟲洞,宇宙裡面的快速通道

另外的問題就是蟲洞非常不穩定,一旦有什麼東西穿過蟲洞,其導致的擾動都能讓蟲洞迅速崩潰而關閉。科學家認為,需要一些特別的物質來保證蟲洞的穩定性,但是這種物質是否存在於我們的宇宙中還是一個謎。特別的奇異物質具有負的能量密度和負壓,它們只在某些量子場論的真空態中存在,而我們所說的什麼暗物質、暗能量等都具有正的能量密度。

物理學家,2017年的諾貝爾物理獎獲得者基普·索恩認為,人類通過蟲洞旅行極有可能是物理規律所不允許的。他覺得這聽上去很令人難受,但是事實指向就是如此。儘管蟲洞裡面可能有奇異物質來保證其穩定存在,但是有正常物質通過則會抵消這種穩定性。

當然,這些都是基於人類目前掌握或者理解的物理規律做出的推論,也許在未來某一天,我們對宇宙認識再度深入之後,不可能的事也能夠變成可能。但願如此。


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