蟲洞是什麼?

遠去的滄海66800


簡單說,蟲洞就是“愛因斯坦-羅森橋”,說白了就是連接兩個不同時空的捷徑,通過蟲洞可以瞬間跨越浩瀚宇宙距離,速度遠超光速!

蟲洞的概念目前僅停留在理論分析上,甚至更多的帶走科幻色彩。根據愛因斯坦相對論中隊時空的描述,大質量天體隊周圍時空結構影響很大,常常能把時空拉伸到極致!

理論上分析,如何存在一個無限緻密的天體,就能夠把時空結構拉伸到無窮遠,然後在時空結構上創造出一個“洞”,也就是“蟲洞”的概念。

而這個無限緻密的天體就是黑洞,所以蟲洞常常與黑洞聯繫在一起!

當然,黑洞依靠自己極大的質量或許能創造出蟲洞,但並不是創造蟲洞的唯一方式。理論上分析,如果集中極大的能量在時空某一個點上,也可以在時空結構上開一個“洞”,創造出“蟲洞”!

宇宙之王霍金曾經暢想過高度發達的外星人就是用這種方式創造蟲洞穿越在浩瀚太空,利用的能量正是恆星,外星人幾乎能利用一顆恆星的全部能量,而宇宙中最不缺的就是恆星!

不過,科學家們還發現,蟲洞非常不穩定,需要“負能量”來維持它的穩定性,而負能量的獲取也要消耗非常大的能量才可以!

《星際穿越》讓我們再次對蟲洞陷入嚮往,相信隨著人類科技不斷髮展,終有一天我們會親眼目睹蟲洞的真面目!


宇宙探索


蟲洞是一種利用時空性質所搭建的星際快捷通道,理論上利用蟲洞可以無視光速的限制,從而讓人類短時間內跨越數億光年,但蟲洞目前還只是存在於科幻小說中,近年來最著名的蟲洞是電影《星際穿越》中幫助人類尋找新家園的巨型蟲洞。

電影中的主角第一眼看到蟲洞的時候驚訝於它竟然是個球狀,但旁邊的黑人科學家三言兩語就給他解釋了這個問題:愛因斯坦的廣義相對論創造性的把時間和空間看成一個可彎曲可摺疊的整體,而我們人類為了讓蟲洞便於理解,經常用一張紙的對摺穿孔來表示蟲洞,但紙張是二維的,我們的宇宙是三維空間,所以在紙上的二維蟲洞放到三維就會變成一個球狀,同樣的道理,黑洞在我們的宇宙中也是一種球狀天體,而不是一個二維洞。


最早提出蟲洞這個概念的是1916年的奧地利物理學家弗萊姆,1930年愛因斯坦和羅森在研究引力場方程時第一次從理論上假設了蟲洞的存在,因此蟲洞也被稱為“愛因斯坦-羅森橋”,但愛因斯坦本人並不相信宇宙中存在天然蟲洞,因此在想當長的時間內蟲洞都被當成一個數學伎倆。

現在人類雖然知道蟲洞在理論上是被允許的,但是對於怎樣把蟲洞變成現實卻一籌莫展,因為蟲洞依靠的就是時空本身的性質,但是人類目前對所處時空最好的描述也不過是近百年前的廣義相對論,而廣義相對論雖然一直被新的發現驗證著正確性,但人類並沒有開發出相應的基於時空性質的各種技術。

百年前愛因斯坦的相對論已經為人類在理論上大大向前邁進了一步,但百年間與相對論有關的科學技術成果卻寥寥無幾。


宇宙探索未解之迷


《星際穿越》電影的火爆,讓很多人都知道了蟲洞。讓我們拿一張紙,捲成一個筒子,然後把這個筒子逐漸壓扁。由於在壓扁的過程中,筒子的周長是不變的,一個螞蟻繞筒子爬行一圈花費的時間是一樣,即使這個筒子已經壓的很扁了也是如此,而且這個螞蟻還不會感受到筒子變扁了,因為螞蟻在筒子上就是一個二維生物。但是,作為三維生物的我們就會注意到,當筒子壓的越來越扁時,原來筒子上背對面有兩點之間在三維空間的距離就會越來越近,最後會靠在一起,我們用一個釘子直接穿過這兩點就能夠建立一個最短距離的通道了,而且這個距離最短可以等於零。這個通道就是三維空間的生物在二維空間建立的蟲洞,如果讓螞蟻通過這個蟲洞到達筒子的背對面,那就是分分鐘的事情了,不用費力地折騰了。

同樣的道理,如果在四維空間裡做一個蟲洞,那麼我們三維空間的生物就可以通過這個蟲洞瞬間穿越在三維空間距離很遠、但是在四維空間很近的兩地,電影《星際穿越》裡面的蟲洞就是這樣的。道理聽起來很簡單,那麼這樣做科學嗎?真的能夠實現嗎?

“蟲洞”的概念最早於1916年由奧地利物理學家路德維希·弗萊姆提出,並於1935年由愛因斯坦及羅森加以完善,因此,“蟲洞”又被稱作“愛因斯坦—羅森橋”。1935年愛因斯坦和羅森發現,理論上兩個遙遠的黑洞和白洞之間可以建立一個時空隧道,從黑洞進去,瞬間就能夠從白洞出來。前面我們說過,目前不但沒有發現白洞存在的證據,而且也不知道有什麼辦法能夠在宇宙中產生白洞,所以我們當然也不知道宇宙中有沒有產生蟲洞的機制。而且,進一步的研究表明,即使自然界有辦法產生蟲洞,蟲洞也是不穩定的,一旦有物質進入蟲洞,蟲洞就立刻和進入的物質一起毀滅了,所以這樣的蟲洞很顯然沒有辦法用來做穿越,當然,天文學家目前也沒有發現宇宙中哪裡真的有蟲洞。因此蟲洞目前也就只能用在科幻裡面了。

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張雙南


蟲洞(又叫施瓦希蟲洞,或者愛因斯坦-羅森橋)是連接時空中不相干的兩點的一種假想的結構。這種結構是使用雅克比矩陣和行列式解愛因斯坦場方程得到的一個特殊解。

蟲洞一詞實際上是美國理論物理學家約翰·阿奇博爾德·惠勒在1957年的一篇論文上提出的。

蟲洞可以被描繪為具有兩端出口的一個通道,其兩端分別位於時空的不同點上,有可能是不同的地點,也可能是不同的時間點。

蟲洞不違反廣義相對論,但蟲洞是否真的存在,仍然有待證實。穿越蟲洞也不能說是超光速旅行(雖然他從效果上等效於超光速)。

蟲洞可以連接相距非常遠,例如數十億光年的兩點,也可以連接諸如幾米遠的距離,甚至是不同的宇宙,或者不同的時間。可以生動比喻成一個巨型蘋果上有一隻微小的蟲子在爬行,如果他要從蘋果的一側爬到另一側需要繞一個半圓周,但是如果蟲子從蘋果中間啃出一個洞,這可以節省很大的路程——蟲洞一詞就因這樣的攝像場景得名(科學家們的想象力是槓槓的)。


小宇堂


蟲洞,學名愛因斯坦-羅森橋,是連接時空上兩個點的捷徑,超光速旅行和回到過去的熱門候選方法,也是科幻小說中長盛不衰的話題。微觀尺度上的蟲洞在量子真空中不斷出現,消失。但是,這樣的微型蟲洞十分微小,只能讓基本粒子通過,所以這樣的蟲洞對於一心想要跨越星系,穿梭時空的人類來說說,沒有實際的用處。

要創造宏觀尺度的蟲洞並且讓它保持穩定,我們需要負能量。 當然不是這種負能量。

負能量(negative energy)是一種奇特的能量。

不過在介紹什麼是負能量之前,我們需要先了解什麼不是負能量。

負能量不是反物質。基本粒子都有對應的反粒子,相遇時會互相湮滅。比如正電子和電子湮滅時,會變成伽馬射線。負能量也不是暗能量。暗能量是一種充斥於宇宙空間的能量,它以負壓力的方式推動宇宙加速膨脹,但是卻對製造蟲洞無能為力。無論反物質還是暗能量,它們都是正能量。

那麼什麼是負能量呢?

從宏觀上看,真空中一無所有。但是如果你湊近了看,卻會發現這其實是一片活躍的量子海洋。粒子-反粒子對不停地憑空出現,然後湮滅消失。就像你從飛機上看風平浪靜的大海,不會看見任何起伏。但是當你降落到海面,卻會發現海面有波浪,還有泡沫。

在很短的時間內,能量並不守恆。量子泡沫從空間中借來能量,只要很快歸還,大自然一點都不在乎。但是,如果我們有辦法讓這片喧囂的海洋平靜下來,真空就會表現出負能量。

在著名的卡西米爾效應中,我們就可以看到負能量的蛛絲馬跡。


在這個試驗中,兩塊距離很近的平行金屬板限制了它們之間的量子波動,使得金屬板之間的量子波動小於金屬板外的空間,這樣外面的量子波動對金屬板產生了向內的推力。你也可以把它看成金屬板內的空間產生了吸引力,讓兩塊金屬板互相靠近。如果我們認為外部空間的平均能量密度是0的話,兩塊金屬板之間就出現了負的能量密度。

另一個可以看到負能量的地方是黑洞。霍金在上世紀70年代提出了黑洞輻射理論。當一個粒子-反粒子對在黑洞視界邊緣從真空中蹦出來,正打算度過它們短暫的一生,然後相互擁抱,重歸虛無的時候,黑洞用它強大的引力打斷了這一過程。於是,一個粒子掉進了黑洞的無底深淵,而另一個卻得到了足夠的能量,逃離了黑洞。這樣,一個粒子(一份能量)就憑空產生了。基於能量守恆,掉進黑洞的那一個粒子必須帶有負能量。吃掉這個負能量的黑洞質量反而變小了。長此以往,黑洞越來越小,最後在一道閃光中煙消雲散。

讓我們重新回到蟲洞的話題。蟲洞雖然寄託了我們超越光速的夢想,但是卻可望而不可及。物理學家約翰·惠勒和羅伯特·富勒在1968年提出,大型黑洞無法保持穩定。和黑洞一樣,蟲洞也是一種極致的時空彎曲。它會在引力的作用下迅速崩潰,在它轉瞬即逝的生命中,連光都來不及穿過去。

不過不要急於失望,後來的物理學家們(如基普·索恩)發現,負能量可以幫助蟲洞保持穩定。由於負能量可以產生排斥的引力,如果把負能量放置在蟲洞的通道周圍,它就能抵消蟲洞自身的引力,防止蟲洞坍塌。

不止蟲洞,科幻小說中另一個津津樂道的話題——曲率引擎,也離不開負能量的幫助。曲率引擎通過壓縮飛船前方的時空,同時擴展後方的時空,製造一個時空泡,讓空間推動飛船以超光速運動。而要維持時空彎曲,我們需要在飛船周圍佈置大量負能量。

那麼,怎樣才能得到足夠的負能量,來實現我們的超光速夢想呢?既然大自然時時刻刻都在整個宇宙範圍內大量製造負能量,看起來也並不太稀奇。但是問題在於,我們需要把負能量和正能量分離,單獨提取出來。這就走進了物理定律的雷區。

雖然空間中同時存在正能量和負能量,但是它們均勻的混合在一起,處於一種熵值極大的狀態。假如我們能有效地把兩種能量分開,無疑就降低了真空的熵值。我們得到的能量,可以用來驅動機器——這就是由真空能量驅動的第二類永動機。說到這裡你肯定看出來了,從真空中提取負能量的想法違反了熱力學第二定律。要想從真空中源源不斷的獲取能量,我們只能養一隻普朗克長度的麥克斯韋妖精,讓它在正反粒子對出現的瞬間,拿走其中一個。

大自然非常固執的堅持,負能量必須和正能量混合在一起。一份負能量必定和相應的正能量緊密相隨。你想要得到的負能量密度越大,它存在的範圍就越小。比如,在卡西米爾效應中,兩片金屬板距離越近,中間的負能量密度就越高。如果我們用卡西米爾效應的方式製造負能量,它的存在範圍比普朗克長度大不了多少,這樣的微型蟲洞連一個質子都鑽不過去。同時,如果你想要負能量和正能量分離的越遠,你能得到的負能量就越小。即使你願意付出正能量作為代價,要取得宏觀尺度的負能量也十分困難。

我們可以設想用一個盒子來捕捉負能量。由於負能量總是和正能量混合,我們可以設法在負能量波動進入盒子之後,而伴隨它的正能量進入之前關上盒子,這樣就得到了分離的負能量。然而,關上盒子這個動作卻會在盒子裡產生一份正能量,把盒子裡的負能量抵消掉,讓我們費盡心機的捕捉行動無功而返。

所以,負能量雖然無處不在,但是我們卻無法在宏觀尺度上獲取。同時,要維持蟲洞和曲率引擎所需要的負能量卻大得驚人(和大行星的質量差不多)。這個問題讓我們對於蟲洞和曲率引擎的美好憧憬只能停留在科幻小說,也把人類文明限制在可觀察宇宙(甚至太陽系)中,無法邁向無垠的星辰大海。


量子小飛豬



黑洞來客


蟲洞也被稱作“時空洞”。是阿爾伯特.愛因斯坦與納森.羅森在研究引力場方程時提出的一個遐想,假設蟲洞是一種可以連接宇宙中相距較遠的的兩個區域或是連接另一個宇宙的時空隧道。由於是被他二人提出且起到一個連接作用所以也叫做“愛因斯坦-羅森橋”。假設認為若蟲洞真是存在的話是可以完成時空轉移或者是時空旅行的。

蟲洞也被認為可能是連接黑洞(黑洞是一個任何物體只要經過它的視界都會被吸積的宇宙天體)與白洞(與黑洞相反不會吸積它周圍的物體且不斷向外噴射能量的宇宙天體)的時空隧道,所以也被稱為“灰道”。


遇見H未來


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大連富麗庭隕工周


蟲洞稱為時空洞?連接兩個不同的俠窄的時空隧道?就像蘋果往上面兩個點α和b假如在蘋果挖個洞有α和b點其距離縮印為2米從仙女座星系穿在了地球用的時間為15光年了時!比如像在紙上畫個α和b兩個點橫線這一張紙了橫線就決定了蟲洞了厚度



然後紙嚴重穹拆上下俠窄時空隧道連接在一起.紙的穹拆程度決定了蟲洞了厚度!


王濤134438553


打開處在中波波段收音機的電源,收音機就會輻射一種處在中波波段的電磁波。實驗表明一根長3米的導線持續地靠近收音機的可變電容器,導線就會向周圍空間發射持續增強的電磁波。然後當導線持續地遠離收音機的可變電容器,由導線向周圍空間輻射的電磁波就會持續地減弱,直到電磁波最後消失接著再靠近再遠離這樣反覆實驗其結果相同於是判斷導線輻射持續增強的電磁波,說明導線上的電磁能量在新的斥力作用下持續地發生了爆炸,使電磁波增強。導線輻射持續減弱的電磁波,直到電磁波的消失。那導線周圍的電磁波去了哪裡?我的判斷是在導線銅絲的微觀區域由斥力變成了引力,在引力的作用下由導線輻射的電磁波圍繞著導線高速旋轉並持續地壓縮到導線的銅絲的微觀區域,直到導線輻射的電磁波全部消失。並最終全部返回到收音機輻射電磁波的原來空間在這過程中圍繞著導線高速旋轉運動的電磁波就構成了時空蟲洞。這個蟲洞也是一個高維空間。同時也可能是圈量子引力的效應。


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