06.02 虫洞的可行性:人类何日才能使用虫洞进行时空旅行

“虫洞”的概念在科幻电影和书籍中随处可见。它们允许角色在穿越时空,同时忽略了时间膨胀这样的相对论效应,而时间膨胀会导致角色年龄的不同,等等。虫洞是真的吗?或者仅仅是让科幻小说情节发展的结果呢,如果它们确实存在,是否真的涉及到科学?虫洞是广义相对论的直接结果。然而,这并不一定意味着它们的存在。

简单地说,虫洞是贯穿时空的隧道,连接着空间中的两个遥远的点。如果你看过电影《星际穿越》,或许就能对虫洞有所了解。虽然在爱因斯坦的广义相对论上可以得出虫洞的存在结果,然而,并没有观测证据表明它们存在,或者有什么其他的可操作的实证证据。

虫洞的可行性:人类何日才能使用虫洞进行时空旅行

在大多数建议的表现中,一个稳定的虫洞必须得到一些具有负质量的外来物质的支持,这是我们从未见过的。虫洞也可能会自发地出现,但是因为没有任何东西可以支持它们,它们就会瞬间崩塌消失。因此从经典物理学上分析并不会出现可穿越的虫洞。

但是还有另一种虫洞可能在自然界中出现。那就是一种被称为爱因斯坦-罗森桥的现象,它的本质上是一个虫洞,它是由于黑洞的作用造成的巨大的时空扭曲而产生的。从本质上说,当光线落入黑洞,它会穿过一个虫洞,从一个被称为白洞的物体中逃脱出来。白洞是一种类似黑洞的物体,但它不吸收物质,而是排斥物体上的物质。光会从一个白色的孔加速并释放出来。然而,同样的问题也出现在爱因斯坦-罗森桥上。由于缺乏负质量粒子,虫洞在光能够穿过它之前就会坍塌。当然,想要从虫洞进行时空旅行,就像要掉进黑洞一样,是不现实的。因为这样的旅行是无法生存的。

虫洞的可行性:人类何日才能使用虫洞进行时空旅行

还有另一种情况,可能会出现虫洞。就是克尔黑洞,它会在一个环的形成中定位自己,有效地平衡巨大的引力和奇点的转动惯量。因为黑洞在中间是“空的”,所以可以穿过中间。环中间的时空扭曲可以像虫洞一样,让旅行者穿越到太空的另一个地方。也许在宇宙的另一端,或者在另一个宇宙中。克尔黑洞比其他的虫洞有明显的优势,因为它们不需要存在和使用外来的“负质量”来保持它们的稳定。

虫洞的可行性:人类何日才能使用虫洞进行时空旅行

我们有一天能使用虫洞吗?即使虫洞确实存在,也很难说人类是否能学会操纵它们穿越宇宙。有一个明显的安全问题,在这一点上我们不知道在虫洞里会发生什么。另外,除非你自己特别建造了虫洞(比如构造两个相互连接的克尔黑洞),否则几乎没有办法或者知道虫洞会把你带到哪里(或者什么时候)。

因此,虽然虫洞是可能存在的,并且可以作为通往宇宙中其他区域的入口,但人类能够找到使用它们的方法的可能性非常低。


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