通過“愛因斯坦—羅森橋”會實現時空旅行嗎?

愛因斯坦,不用多說,古往今來最偉大的物理學家之一,是他將物理帶到了一個嶄新的高度!那麼對於他的理論,很多人都是半知半解的,今天在這裡我想特別介紹一下非常神秘的愛因斯坦—羅森橋,我會盡量用通俗易懂的語言來給大家描述。

通過“愛因斯坦—羅森橋”會實現時空旅行嗎?

一、什麼是“愛因斯坦羅森橋”?

介紹這個之前我們不得不先來了解一下黑洞。

前段時間我們剛剛拍攝了黑洞的照片。

通過“愛因斯坦—羅森橋”會實現時空旅行嗎?

當大質量恆星演化末期由於自身的聚變產生的粒子熱運動斥力不足以對抗自身重力的情況下,發生收縮、塌陷,產生超新星爆炸,收縮成一個體積很小的中子態星體,由於自身強大的萬有引力,中子間的排斥力也無法阻擋從而被持續擠壓碾碎,最終形成一個密度高到一個難以想象的點——奇點!由於強大的引力,事件視界以內連光都不能逃逸,這就形成了一個無法直接觀察的區域—黑洞!

這裡說明一下,不是所有的恆星末期都會變成黑洞,這是由自身引力大小決定的,有些星體可能引力不足以抗衡到碾壓斥力而影響它的最終形態。通過計算我們可以得知小質量恆星演化過程為:演化末期——膨脹為紅巨星——白矮星——黑矮星(1.4倍太陽質量以內)。中質量恆星演化過程為:演化末期——膨脹的紅巨星或紅超巨星——超新星爆炸——中子態星體(質量在1.4—3.2太陽質量之間)。其典型直徑不超過30公里。大質量恆星,大中子態星(質量在3.2倍太陽以上時)還會繼續坍塌繼而形成黑洞。總而言之,形成黑洞的決定性因素是看星體能否坍縮到史瓦西半徑以內。

黑洞的發現證明愛因斯坦廣義相對論在極端條件下仍然成立。另外,黑洞的引力透鏡效應說明了黑洞周圍的強引力場引起時空強烈彎曲。

黑洞是已經被我們發現了的,下面我們再來看一下另一個神秘天體——白洞。

通過“愛因斯坦—羅森橋”會實現時空旅行嗎?

白洞是物理學家們根據愛因斯坦廣義相對論所預言的和黑洞性質相反的特殊天體,和黑洞一樣,白洞也是一個強引力源。可以把周圍的物質加速吸引到周圍。另外一個和黑洞相反的,白洞對外界的斥力達到無窮大,(說到這裡可能大家有點懵,白洞到底表現的是斥力呢還是引力?這就和我們的分子間表現的力一樣,有一個臨界距離,比如,在視界以外表現為強引力,視界以內,由於內部特殊的運動向外噴射高速高密物質)即使是光筆直向白洞的奇點衝去,會被其彈回,所以它不可能進入白洞視界一步。黑洞主要是吸收物質和能量,白洞則表現為放出物質和能量。白洞理論主要可用來解釋一些高能天體物理現象,比如科學家觀察到的一些類星體爆發出的一些高能粒子流:X射線、宇宙線、射電爆發、射電雙源等。被認為是白洞內射出的高速高密物質和被它吸引加速而來的物質發生碰撞而產生的。

通過“愛因斯坦—羅森橋”會實現時空旅行嗎?

簡單來說,白洞可以說是時間呈現反轉的黑洞,具有和“黑”洞完全相反的性質,所以叫做“白”洞。由於白洞也是一個強引力源,在這裡時空曲率在這裡呈現負無窮大!

最後,我們所說的愛因斯坦—羅森橋其實就是宇宙中可能存在的連接兩個不同時空的狹窄隧道。由強大引力場造成強烈時空彎曲可以是黑洞和白洞,所以蟲洞可以是鏈接黑洞——黑洞(這無疑是一個“宇宙監獄”),也可以是黑洞——白洞。也被稱為“時空蟲洞”。

二、愛因斯坦—羅森橋有什麼性質?

蟲洞沒有視界,它有的僅僅是一個和外界的分解面。蟲洞通過這個分解面和超空間連接,但是在這裡時空間曲率不是無限大。就好比在一個在平面中一條曲線和另一條曲線相切,在蟲洞的問題中,它就好比是一個四維時空和一個三維的空間相切,在這裡時空曲率不是無限大。因而我們現在可以安全地通過蟲洞,而不被巨大的引力所摧毀。

通過“愛因斯坦—羅森橋”會實現時空旅行嗎?

如果恆星形成了黑洞,那麼時空在史瓦西半徑,也就是視界的地方是與原來的時空完全垂直的。在不是平坦的宇宙時空中,這種結構就意味著黑洞的視界內的部分會與宇宙的另一個部分相結合,然後在那裡產生一個洞。這個洞可以是黑洞,也可以是白洞。而這個彎曲的視界,叫史瓦西喉,也就是一種特定的蟲洞。

通過“愛因斯坦—羅森橋”會實現時空旅行嗎?

如果這個不好理解的話大家這樣看,我們的海面和海底可以看做兩個時空,通過形成的漩渦(蟲洞)可以使兩個時空局部拉近甚至打通。這跟我們的黑洞強引力場形成的空間彎曲造成引力透鏡效應是一樣的!

再形象一點,我們有一根木棍,我們從木棍的一端到另一端,正常走肯定距離很遠,如果我們使木棍彎曲然後兩端結合到一起這樣距離就近了,蟲洞的強引力場引起的空間彎曲也是異曲同工之妙!

三、蟲洞也許能幫我們實現星際旅行

由最新的科技尚不能觀察到宇宙的邊界,由此可見我們的宇宙是非常大的,然而,根據愛因斯坦狹義相對論中提出的光速不變原理,使得我們的極限速度最多隻能光速(除了光子我們的實物還遠遠達不到這個速度),然而各種星體間的距離動則多少多少甚至上億光年。對於我們的科技來說甚至離開太陽系都有點藝想天開。如果真的發現了蟲洞甚至通過它實現星際旅行,這對於我們探索宇宙,尋找地外文明就不再是天方夜譚。

通過“愛因斯坦—羅森橋”會實現時空旅行嗎?

蟲洞是1916年由奧地利物理學家路德維希·弗萊姆首次提出的概念,1930年由愛因斯坦及納森·羅森在研究引力場方程時假設的,認為透過蟲洞可以做瞬時的空間轉移或者時間旅行。

通過“愛因斯坦—羅森橋”會實現時空旅行嗎?

所以,我們看到,如果能通過蟲洞,我們便可以實現如科幻電影中的“時空穿梭”!當然這只是理論的說法,至今還沒有觀察到蟲洞。也許是科技還沒到那一步,也許還有其他原因……也有人說量子世界中經常存在空間裂縫,使得我們的量子世界和宏觀世界截然不同的規則。經常存在測不準情況,還有量子糾纏等現象,既然不能違背狹義相對論中的光速不變原理,會不會在兩個糾纏量子之間存在某種類似時空蟲洞之類的連接?這個問題交給大家去討論!


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