蟲洞一愛因斯坦羅森橋: 給量子力學的喪鐘, 任意穿越時空的捷徑
兩點之間的最短距離為零。
霍金曾說:
蟲洞
就在我們的周圍,只是小到肉眼也無法看見。宇宙萬物都會出現小孔或裂縫,這種基本規律同樣適用於時間,時間也有細微的裂縫和空隙,比分子、原子還要小的空隙被稱作“量子泡沫”,而蟲洞就存在於“量子泡沫”中。
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對於宇宙的氣勢恢宏猶如古人常勁道寄蜉蝣於天地,渺滄海之一粟般感同身受,因為在宇宙大空間尺度上,我們人類顯得非常渺小又極其的脆弱。常言道我們的身體大部分主要是由水構成的,沒有水分人就是柔軟行走的肉袋,更加沒法靈活地生存,人的生命是如此地短暫,要想在星際間旅行是不可能的事情。
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除此之外這意味著即使我們用最先進的推進方式也無法在一生中將人類運送到其他恆星。這是因為即使是距離最近的恆星如比鄰星(Proxima Centauri)也要4。2光年才能到達,這離我們太遙遠了,我們將需要超長的生命和一艘能夠支撐人類數千年生命的船,就像我們活在當下的地球一樣將世代相傳,生生不息。
但是有一種方法可以繞開人類生命短暫的缺點以及時空距離的BUG。例如蟲洞的概念提供了一種理論上的BUG閘道器超連結,將如此遙遠的空間和時間上的任意兩個點彼此連線起來,就像搭起一座宇宙橋一樣,這是不可能的事情,因為這似乎超出了我們在認識上的常識。
蟲洞像質量一樣扭曲時空結構
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蟲洞也稱為
愛因斯坦
-羅森(Einstein-Rosen)橋,是理論上的時空褶皺,形成了時空結構與其自身的交集,其中一個地點和時間可以直接訪問另一個完全不同的時間和地點。
像《星際穿越》這樣的科幻電影都對蟲洞具有類似的比喻:考慮一張紙,在兩點之間畫一條線,然後摺疊起來,使各點接觸。簡而言之,遍歷蟲洞就像以一種平滑的動作將筆從A推到B一樣穿過紙。
說這個詞容易,但是物理上卻不容易。當愛因斯坦介紹他的廣義相對論時,他向世界展示了-與有吸引和排斥物質的磁力不同-重力本質上是一種扭曲了時空的結構。這對太空中的物體有奇異的影響。例如如果看不見地球和太陽,那麼月球上的宇航員可能會認為月球是在做直線運動,實際上它是在地球的引力作用下沿著曲線做彎曲的軌道運動,這顯示物體質量是扭曲時空結構的結果。
蟲洞理論中的漏洞
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愛因斯坦和另一位物理學家內森·羅森(Nathan Rosen)提出了這樣一種物理可能性:緊密纏結時空,以至於根據“線性”路徑使兩個點共享相同的位置同時也保持相距遙遠(就像上圖所示在紙上平行世界的A和B兩點之間的紅線如何將其摺疊同時碰觸兩個點,紙上的B仍然存在。如果我們掉進蟲洞一側的重力井,就會發現自己身處另一位置-距我們開始的地方有數百萬年或數十億光年之遠,這有違背常識,對我們來說是不可能的。
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儘管蟲洞理論上是可能的,但很長一段時間以來
科學家
對蟲洞理論的可行性充滿質疑和否認,單對蟲洞製造進行工程設計面臨著太多挑戰,似乎難以實現。它們包括重力坍塌,以及普通物質堵塞蟲洞瓶頸部分的可能性、阻止所有物質從一個孔口轉移到另一個孔口等。
一些物理學家懷疑外來物質可能有助於撬開這些恆星星門,但是最近的一項研究提出了一種方法可以在沒有外來物質的情況下保持蟲洞為通行。
蟲洞在空間和時間上連線了兩個點
大型強子對撞器(LHC)研究人員認為將物質看作是由費米子等組成的思考,可以為蟲洞理論開啟新的視窗。透過改變費米子的質量和電荷可能會產生一個遍歷蟲洞。在廣義相對論裡蟲洞具有非可遍歷性,最重要的是最大加速度不會超過20g(地球海平面重力的20倍)。這意味著人類可能會倖免於一次跨星際空間旅行的物理危險。
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還有一個問題存在就是隻有當蟲洞內的總質量大於理論上的上限時(大小由黑洞確定)該方法才能起作用。 這種蟲洞可能是微觀的,對任何人來說都太小了。但是幸運的是另一項數學計算表明黑洞有可能製造出足以容納人類及其星際飛船的蟲洞。
從表面看它們就像是中等質量的帶電黑洞。它們的大尺寸結構來自於要求星際旅行者能夠承受潮汐之力。旅行者花的時間會很短,但從參照系外面觀看卻要花費很長的時間。換句話說雖然經歷黑洞的蟲洞旅行者可能經歷不到一秒的時間,但是如果他們反悔想轉身返回,他們可能會很沮喪地被告知數千年的時間已經過去了
時空結構可以以任何速度崩潰或擴充套件
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迄今為止還沒有人制定一種能夠在星際蟲洞間兩側來回運送人類的宇宙船隻計劃。顯然摺疊時空結構以使其與時空的另一個點相交已經超出了當今的任何科學技術能力
不過最近也有對超光速旅行的研究構想了一種新型超快的“快子”,其使用僅依賴於淨正電荷的來源-能夠以任何速度旅行。
快子是一種“扭曲的氣泡”即時空的緊湊波,它們以恆定的速度保持其形狀。從理論上講我們可以快速移動快子,因為時空的結構本身可以在任何時候擴充套件或收縮,而不是試圖使物理物件(例如人或船)以超過光速的速度移動。
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穿越茫茫太空雖然有違揹物理學定律,這可能是現有理論的不足,需要新的物理學理論來修正革新和顛覆我們的理論認知。關於運動的常識性想法可能會產生怪異和違反直覺的後果,尤其是當我們考慮修改時空結構足以製造蟲洞時。
在宇宙的大空間尺度上到任何有趣的地方去都意味著要穿越難以想象的距離 -作為地球常數所經歷4種已知宇宙自然力的我們是無法想象的,這挑戰了我們對現實認知的先入之見。
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