“虫洞”的概念最早是由奥地利物理学家路德维希·弗雷姆(Ludwig Fraim)在1916年提出的。也是在同一年,爱因斯坦将引力添加到他的系统理论中,并最终提出了广义相对论。顾名思义,虫洞的字面意思是在苹果上从一个点到另一个点。从A点到B点,虫子可以绕苹果的表面,当然,它也可以直接穿过这个“虫洞”,花费的时间短一些。
人们经常提到时间旅行,如果将来最有可能出现这种情况,那就只能通过虫洞。 1930年,爱因斯坦和他的助手罗森(Rosen)研究了广义相对论的场方程,并最终提出了一种特殊的解决方案来支持虫洞的存在。只是当时的这种时空结构被称为爱因斯坦-罗森环,后来逐渐被称为虫洞。
虫洞实际上是由时空弯曲形成的特殊时空结构。科学家还设计了一个模型。我们知道,像黑洞这样的特殊天体,将时空弯曲成漏斗状。然后,如果两个黑洞碰巧是漏斗,则将极端连接在一起以形成类似于虫洞的图案。这样的时空穿梭,只能是囫囵个进去最终变成基本粒子出来。
但是这里有一个不合理的观点:黑洞不能进入也不能出去。因此,科学家们设想了一种特殊类型的天体白洞,这也得到了场方程的支持。白洞的性质与黑洞的性质完全相反。它们将不断喷射高能粒子。简而言之,他们只能进出。然后最终模型变成黑洞-虫洞-白洞。
在星际通道中,虫洞出现了。库伯一行人从位于土星旁边的虫洞穿过去到遥远的星系。当然,事实上,科学家还没有在宇宙中发现任何虫洞的痕迹,这也是爱因斯坦没有做出的唯一科学预测。您不必对虫洞寄予厚望。毕竟,它是时空弯曲形成的时空结构。那么它一定是一个巨大的天体,可以导致这样的结果,因此说即使虫洞存在安然无恙的穿越过去也是不可能的。
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爱因斯坦提出的虫洞理论到底是什么,虫洞的里面会有什么?
虫洞是爱因斯坦广义相对论预言的一种奇异宇宙现象,虫洞不是一种天体实体,而是一个理想中的时空洞。
广义相对论是关于引力场的理论,爱因斯坦的引力场方程是里面最重要的部分,这个引力场方程表述为:
根据这个方程,人们从中引申出了很多解,比如史瓦西真空解,由此得出了宇宙存在黑洞的预言,同样根据这个史瓦西解还得出了白洞、虫洞的预言。根据爱因斯坦引力场方程,还得出了时空弯曲、引力透镜、引力波等预言,这些预言都被后来的观测发现一一证实了。
现在黑洞已经证实,“白洞和“虫洞”的预言尚没有证实。虫洞又叫爱因斯坦~罗森桥,是指宇宙中可能存在连接两个不同时空的隧道,因此也可以称为时空隧道。这个概念1916年由奥地利物理学家路德维希·弗莱姆首次提出,是1930年爱因斯坦和美籍以色列裔物理学家纳森·罗森,在研究引力场方程时假设的一种天文现象,认为透过虫洞可以做瞬时转移或者时间旅行。
现在这个理论还有很多争议,说法也很多,并被看好是未来解决深空远距离航行,突破光速瓶颈的一个选项。但有一点必须说明,虫洞旅行并不是真正的超光速旅行,只是能够达到超光速的效果,而实际速度并不一定要达到或者接近光速。
因此虫洞旅行与爱因斯坦狭义相对论的光速限制是不矛盾的。
更确切的说,虫洞旅行是抄近道,走捷径。本来两个星系之间相隔很远,比如银河系和仙女座星系相隔254万光年,即便实现了光速旅行,在地球人看来,前往仙女座星系的人单程也要用254万年,这在人类世界是无法接受的。但这时如果在银河系与仙女座星系之间出现了一个虫洞,人们不需要再走那看来直线实际上是非常弯曲的时空,从这个洞中瞬时就能够到达仙女座星系,这比光速快了多少倍?
但飞船本身并非超光速,完全不受光速藩篱限制。就像我们乘火车过隧道,如果没有这个隧道要弯200公里才能够到山那边,现在有了这个隧道,只需要1分钟就到了山那边。更厉害的比喻就像一张大纸,一只蚂蚁从纸的A面爬到B面同样位置,需要爬半天,这时纸张上出现了一个小孔,蚂蚁从这个小孔一钻就过去了。
上面说的山那边和纸的另一面就是另一个遥远的时空,火车还是那个火车,蚂蚁还是那只蚂蚁,但到达目的地的费时就完全不一样了。这就是虫洞或者时空隧道或者爱因斯坦罗森桥的妙用。
虫洞形成机制。虫洞形成机制有多种解释,但总体上是根据爱因斯坦引力场理论得来的。早在300多年前,牛顿就发现了万有引力规律,让人们知道了在宇宙中每个角落都充斥着引力,牛顿没有解释引力的根源是什么。
爱因斯坦广义相对论解决了这个问题,用无可辩驳的事实证明了引力是由质量对时空的扰动产生。这个理论认为,任何具有质量的物体,都会对周边的时空造成扰动,就像在水中丢下一颗石子,不管石子的大小都会对水产生扰动,只不过是质量越大的物体产生的扰动越大而已。
这种扰动的表现就是物体在自己周边形成时空扭曲,形成时空漩涡或者陷阱,质量越大的物体时空漩涡或者陷阱就越大,这样两个物体的时空漩涡会相互影响,相互掉到对方的陷阱,就表现出相互吸引的现象,而小天体经过大天体附近时,会掉进大天体的时空陷阱中,就表现出小天体被大天体吸引的现象,这就是万有引力的本质。
宇宙中存在着无数大大小小的天体,因此在宇宙中就存在着各种各样的时空漩涡和陷阱。当一些极大引力场出现时,比如星系、黑洞、类星体等等,会在自己周边形成巨大的时空漩涡,这些时空漩涡相互碰撞很可能形成一些奇异的空洞,这种空洞就是虫洞。
这有点像多股激流碰撞中形成的一些漩涡,这些漩涡有时候可以直通水底。
也有一种说法认为虫洞出现在黑洞和白洞之间,认为黑洞极端的时空曲率使奇点处物质被碾碎为基本粒子,然后从另一个时空的白洞辐射喷出,连接黑洞与白洞之间的就是虫洞。时空通讯不太认同这种观点,因此不展开来说。
黑洞、虫洞、白洞是三胞胎,但还只有黑洞产出。黑洞、虫洞、白洞都是爱因斯坦引力场论得出的结论,也可以说都是这个方程的解,被视为爱因斯坦的预言。但迄今为止,只有黑洞被证实在宇宙中真实存在,并拍摄到了第一张黑洞照片。当然,黑洞本身是人眼看不到的,但黑洞的引力场效应使它周边会发生许多奇异的天象,人们就是根据黑洞理论并观测这些天象来了解黑洞的,拍摄的照片也是黑洞引力场形成的吸积盘和能量射线,总体上还是间接了解和“看到”黑洞,不过这些间接都与理论相契合,因此是正确的。
虫洞和白洞目前并没有观测到,理论上也还有不少争议。
很多人对虫洞寄予了很大希望,认为虫洞穿越和曲速航行是将来突破速度瓶颈,在恒星甚至星系之间穿梭的一个最好选项。一些理论认为,虫洞两头时间流速是不同的,两边是存在时间差的不同时空,这样从一端洞口进去时是12点,另一端洞口出来时就还是12点,穿越虫洞的人感觉并不耗费时间,是瞬时穿越。
也有人认为,即便虫洞真的存在,也很难利用。因为虫洞很不稳定,随时出现,也可能随时消失,且虫洞都比较小,理论上很难容得下一艘飞船通过。还有理论认为,负能量是撑开虫洞并且固化维持虫洞的工具,只要有足够的负能量,不但可以利用虫洞,还可以人工制造虫洞,就是所谓的时光机。
至于虫洞里面的情况,也有多种说法。科幻**中,进入虫洞的飞船周围充斥着由星光和辐射形成光怪陆离的视觉幻象,飞船穿越其中就像在享受一场光彩的盛宴。
但理论认为,进入虫洞并没有那么舒服。虫洞里面的引力场巨大,当接近虫洞时,引力潮汐力就会对飞船和人体产生拉伸作用,最终在巨大引力张力作用下,飞船和人体全部被拉碎成亚原子粒子,从白洞或者虫洞的另一端辐射而出,虫洞穿越过去的只是一堆粒子。
要解决这个问题,就是虫洞必须足够大,大到什么程度呢?根据引力场公式计算,半径至少要达到1光年。1光年是多少?就是946万亿千米,旅行者1号以每秒17km的速度走了四十多年,才走了222亿千米,只是1光年的426分之一。
看起来这个光年级尺度的虫洞对我们来说是一个很大的洞,但相比到254万光年距离的仙女座星系,只是一个小小的通道。如果真有这样的通道存在,其引力场效应是非常大的,相隔数百万光年就能够感觉到这种影响,因为要维持这样一个虫洞,所需的负能量将是银河系所有可见天体质量的100倍。
因此理论上,在距我们数百万光年范围的星系没有这种虫洞存在。当然也有人提出了另外的观点,认为虫洞没有黑洞所具有的极端曲率视界,也就是没有无限引力场范围,这就意味着物质可以进入虫洞,也可以从虫洞中出去。
还有人认为有些虫洞会自我包裹,进入其中的物质或人不会从另一个出口出去,而是返回到自身的入口,但这个过程从外面惯性系看来需要数十亿年。这才是洞中方一日,世上已千年,不,是洞中只一瞬,世上已数十亿年矣。
总之,有关虫洞的理论还处于科幻状态,前程未卜,我们吃瓜群众还是等待科学家们取得突破再说吧。在此之前,我们看看科幻就行了,不必当真。
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爱因斯坦提出的虫洞理论到底是什么,虫洞的里面会有什么?
相信大家在很多科幻片中,都看到过人们可以通过一个“虫洞”实现瞬时的空间变换,从而感觉像是突破了时间的藩篱以及光速的限制,达到高效的时空旅行的目的。而关于“虫洞”的预测,是基于爱因斯坦的广义相对论推导出来的,具体来说就是从广义相对论中推导出黑洞和白洞这两个特解,然后人们基于黑洞和白洞的特性,在此基础上想象出存在着一种特殊的“时空通道”来连接黑洞和白洞,因此从实质上来说,虫洞与黑洞和白洞有着本质的区别,它不是一种物质,也不是一种天体的结构。
爱因斯坦广义相对论改变了人们以往对宇宙时间和空间的认知,从时空统一的角度,将宇宙天体的运动转化为在一定速度下时空不断发生改变和结果。从某种意义上来说,广义相对论解决的是引力场的问题,借以深入阐释物体在引力场中的运动规律。引力场方程可以用如下表达式体现:R_a-1/2g_aR=8πGT_a/c^4,其中R_a指的是奇张量,即空间弯曲程度;g_a指的是时空度规;T_a指的是物质的能量—动量张量。通过这个引力场方程,人们可以对万有引力引发时空弯曲的效果比较形象地进行理解和定量的预测,基于此,类如黑洞、引力透镜、引力波等推导出来的特解已经被实验观测所证实,而关于白洞和虫洞的特解虽然能够预测出来,但至今仍然没有被科学界观测到。
对于黑洞的预测,是基于广义相对论中对于引力产生机制的进一步引申。物体的质量越大,则对周围空间的扭曲作用就会越大,使得这个物体周围其它物体会沿着空间扭曲后的测地线运行。而测地线运行的一个外在明显特征,就是组成物体的微观粒子,受到引力场的作用,使其在沿着测地线运行过程中,都有着向着质心跌落的趋势,感觉就像被一只无形的手把物体牢牢“栓住”一样。
那么,质量越大的物体,那么其产生的引力场对空间弯曲的作用效果就会越明显,当物体质量大到一定程度以后,它对其周围空间产生弯曲的程度,已经达到了可以使光子都无法逃脱引力场束缚的地步,于是就形成了在一定范围之内,包括光线等所有的物质信息都无法展现出来,这个范围界限科学家将其定义为事件视界,能够产生这一现象的天体被称之为黑洞。
对于白洞的预测,是基于广义相对论特别是时间对称性的表述基础上引申出来的一种特殊天体。其特性与黑洞正好相反,其事件视界以内的所有物质,则会“源源不断”地从中心向外释放出来,而事件视界以外的物质,则由于视界及其以内区域所形成的强大排斥力而永远无法进入其中,即使是运行速度最快的光线,也不能照射进去,只能被反弹或者沿着弯曲的“负空间”发生偏移。
由于我们都无法从黑洞或者白洞所在位置 探索 到发出或者消失的光线,因此二者都不能直接通过观测仪器加以确定。科学家们已经通过引力透镜法、吸积盘观测等方法证实了黑洞的存在。而对于广义相对论中预测出来的另一种天体-白洞,目前还没有确凿的证据来证实,不过科学家们根据接收到的光谱多普勒效应,从中发现了在宇宙的某些区域,蓝移趋势明显大于红移的现象,同时还观测到了这些区域有明显的伽马射线暴、X射线暴现象,这些都与白洞的预测模型相吻合,从而使得科学家们认为白洞有极大的可能性是存在的,虽然仍有一些科学家对此表示怀疑。
而对于虫洞的预测,既来源于爱因斯坦的广义相对论对黑洞和白洞性质截然相反的预测,同时也加上了一些科学家的想象,既然黑洞“只进不出”、白洞“只出不进”,那么是否存在着可以连接二者的一个特殊通道,正好将它们首尾相连呢?不过,按照广义相对论的推测,黑洞和白洞并没有必然的联系,它们都只是一种极端引力场中物质运动形式的极端情况,二者完全可以独立存在。于是这个时候的想象对于虫洞的形成起到了至关重要的作用,美籍以色列裔物理学家纳森·罗森在研究引力场方程时,假定了极大质量天体在运行时的特殊情况,即会因为相互碰撞等形式,引发大规模的时空涟漪和空洞,这其中的空洞就可以视为连接两个不同时空的通道,因此虫洞也被称为爱因斯坦-罗森桥。
至于虫洞里面是什么,到目前为止谁也说不清楚,主要原因有两个方面:一方面我们无法确认虫洞是否真实存在,另一方面对于虫洞形成时所连接的不同时空,特别是巨大质量的黑洞和白洞的内部真实景象,我们也无从得知。但是通过不少科学家的理论推测和假设,我们也可以看出一些端倪,比如如果虫洞是连接黑洞和白洞的通道,那么势必它存在的空间范围会始终处于黑、白两洞的事件视界以内,在巨大质量引发巨大引力的作用下,理论上所有进入其中的物体,都将会受到引力的巨大撕扯作用,甚至可以将物质全部转化为亚原子级别。
还有的科学家通过广义相对论,认为在黑洞或者白洞事件视界以内,时空的巨大弯曲程度,足以违反平均类光能量条件,因此必然需要足够的负能量来支撑虫洞的形态,这样才能够确保处于虫洞内的物质,不会在引力作用下完全向奇点处坍缩。根据科学家测算,一个小型的虫洞,其所需要的负能量,所对应的物质质量,要比银河系中所有常规物质总质量还要大上100多倍,因此想要在银河系及其附近星系中发现虫洞,或者我们利用一定的条件制造出黑洞,在相当长的时间内都是非常不现实的。
虫洞被认为是一种穿越时空,连接空间中两个遥远点的方式。一些流行小说和**中经常会用到。典型例子如**《星际穿越》,其中的角色使用虫洞作为通往银河系遥远部分的入口。然而,没有观测证据表明它们存在,也没有经验证据表明它们不在某个地方。关键是要找到它们,然后弄清楚它们是如何工作的。
从理论上讲,这种“虫洞物质”必须具有“负”质量。这就是它听起来的样子:具有负值的物质,而不是普通的、具有正值的物质。这也是科学家们从未见过的现象。 虫洞有可能利用这种奇异的物质自发地出现。但是,还有另一个问题——没有任何东西可以支撑它们。因此,它们会立刻坍缩。对于当时碰巧经过这里的任何船只来说,都不是较好的选择。
本质上说,当光落入黑洞时,它会穿过虫洞,然后从另一边通过一个被称为白洞的物体逸出。白洞类似于黑洞,但它不是吸进物质,而是排斥物质。光会以光速从白洞的“出口”被加速,使它成为一个明亮的物体,因此有了“白洞”一词。
还有另一种情况,克尔黑洞可能会产生虫洞。它看起来会与天文学家认为构成黑洞的普通“奇点”大不相同。克尔黑洞会形成环状结构,有效地平衡巨大的引力和奇点的转动惯量。因为黑洞的中间是“空”的,所以人们有可能穿过那个点。环中间的扭曲时空可以作为虫洞,允许旅行者穿越到空间的另一个点。这个点也许在宇宙的另一端,或者在另一个宇宙中。克尔奇点比其他虫洞有明显的优势,因为它们不需要使用外来的“负质量”来保持稳定。然而,这些还没有被观察到,只存在于理论中。
撇开虫洞机制的技术方面不说,即使有一些物理基础的支持,或者说如果虫洞确实存在,也很难说人们是否能够学会使用它们。另外,人类甚至还没有星际飞船,所以想办法利用虫洞旅行真的是本末倒置。
个人建议:还有一个明显的安全问题。在这一点上,没有人确切地知道在虫洞里面会发生什么。我们也不知道虫洞能把飞船送到哪里。它可能在我们自己的星系,也可能在遥远的宇宙的某个地方。另外,还有些事情值得思考。如果虫洞把飞船从我们的星系带到数十亿光年之外的另一个星系,那就需要考虑整个时间问题。
黑洞、白洞、虫洞都是推算出的星体,具体区别如下。
一、黑洞:
在1915年,爱因斯坦提出了他的史诗级推论相对论,相对论认为时空是可以被扭曲的,在之后的岁月中,无数的科学家对广义相对论进行了反复的解读,随后科学家们发现,在广义相对论的时空中,存在着一个奇怪的性质。就是这个时空中存在着一个特殊的球形半径,这个球形半径内的所有东西无法逃离,就算是这个世界上移动速度最快的东西光都逃不出去。因为光无法逃离,所以这个半径无论从什么方向看都是黑的,被人们称之为黑洞。所以说黑洞就是在不考虑量子力学的情况下,只许进不许出的天体,通俗点讲就是个貔貅。
二、白洞:
白洞是人们在观察黑洞的情况下注意到的,在黑洞的视界上,人们发现时空的性质似乎是可以扭曲的,时间也变得比较奇异。由于时间被扭曲,导致我们无法用我们的任何坐标来标记,所以人们将时空延拓到了克鲁斯卡尔塞凯赖什,在这个条件之下,人们发现了白洞,与黑洞恰恰相反,白洞就是一个只有东西出来没有东西进去的球形半径天体。科学家们认为白洞并不真实存在。
三、虫洞。
虫洞依然建立在克鲁斯卡尔-塞凯赖什时空的理念之上,在这个时空理念之上黑洞以外还存在着其他的洞外区域,可以将黑洞的一端与另外一端相连,类似于隧道。很多科学家认为虽然虫洞类似于隧道,但是除非我们的速度超过光速,否则根本无法穿越虫洞,虫洞可以看作是一个比较特殊的黑洞。虫洞类似于两个互相连接的黑洞,而非一侧是白洞一侧是黑洞,从一侧跳进去就会从一侧弹出来,那样的话星际穿越就真的实现了。
时空洞(Wormhole)又称爱因斯坦-罗森桥,也译作蛀孔。是宇宙中可能存在的连接两个不同时空的狭窄隧道。虫洞是1916年由奥地利物理学家路德维希·弗莱姆首次提出的概念,1930年由爱因斯坦及纳森·罗森在研究引力场方程时假设的,认为透过虫洞可以做瞬时的空间转移或者做时间旅行。
由阿尔伯特·爱因斯坦提出该理论。简单地说,“虫洞”就是连接宇宙遥远区域间的时空细管。暗物质维持着虫洞出口的开启。虫洞可以把平行宇宙和婴儿宇宙连接起来,并提供时间旅行的可能性。虫洞也可能是连接黑洞和白洞的时空隧道,所以也叫"灰道"。
理论上,虫洞是连结两个遥远时空的空间隧道,就像是大海里面的漩涡,是无处不在但转瞬即逝的。这些时空漩涡是由星体旋转和引力作用共同造成的。就像漩涡能够让局部水面跟水底离得更近一样,能够让两个相对距离很远的局部空间瞬间离得很近。
不过有人假想一种奇异物质可以使虫洞保持张开,也有人假设如果存在一种叫做幻影物质(Phantom matter)的奇异物质的话,因为其同时具有正能量和负质量,因此能创造排斥效应以防止虫洞关闭。
基普索恩以及其他的科学家的陆续研究中,到目前为止的结论是这样的。
首先,虫洞应该是存在于微观世界当中,它其实很小很小,而且转瞬即逝。
其次,如果要实现穿越,其实就需要把虫洞打开,至少要打开到1光年的宽度,这是因为存在潮汐力,如果虫洞太小,很有可能没进去就被撕碎了。
那如何打开虫洞呢?科学家提出了一个“负能量”的概念,他们认为只要往虫洞里灌入负能量,就可以维持住虫洞不消失,并且慢慢打开。当然,真的有科学家通过实验找到了负能量。
这个实验大概是这样的,用两块距离特别近的平行金属板,限制金属板之间的量子波动,所以,金属之间的量子波动小于金属板之外的空间。这时候外面的量子波动就会对金属板产生向内的推力,其实等效于金属板内产生了对两个金属板的吸引力。
如果外面的空间平均能量密度是0,那两块金属板之间的能量密度就是负的。这也被称为卡西米尔效应。但即使我们找到了负能量,也没办法。因为科学家计算发现,要打开虫洞达到1光年的尺度,需要灌入的总负能量是整个宇宙总能量的6倍。从这个角度上来看,做成这件事情是几乎不可能的。
所以,虫洞其实是相对论所有预言中,最最最没有进度的一个,我们不仅没有真的找到一个虫洞的存在,也就是说,没有任何观测数据。其实即使是理论上,实现虫洞的超时空穿越也特别梦幻,几乎是不可能发生的事情 。所以虫洞存在么?只能说,目前来看,似乎是找不到它。
最后再说一下,虫洞虽然没有找到,但其实它被广泛地写到了科幻当中。我们刚才提到的基普索恩,他就是星际穿越的科学顾问和编辑之一,星际穿越也用到了虫洞的概念。
不是时空隧道
60多年前,爱因斯坦提出了“虫洞”理论。那么,“虫洞”是什么呢?简单地说,“虫洞”是宇宙中的隧道,它能扭曲空间,可以让原本相隔亿万公里的地方近在咫尺。
早在20世纪50年代,已有科学家对“虫洞”作过研究,由于当时历史条件所限,一些物理学家认为,理论上也许可以使用“虫洞”,但“虫洞”的引力过大,会毁灭所有进入的东西,因此不可能用在宇宙航行上。
随着科学技术的发展,新的研究发现,“虫洞”的超强力场可以通过“负质量”来中和,达到稳定“虫洞”能量场的作用。科学家认为,相对于产生能量的“正物质”,“反物质”也拥有“负质量”,可以吸去周围所有能量。像“虫洞”一样,“负质量”也曾被认为只存在于理论之中。不过,目前世界上的许多实验室已经成功地证明了“负质量”能存在于现实世界,并且通过航天器在太空中捕捉到了微量的“负质量”。
据美国华盛顿大学物理系研究人员的计算,“负质量”可以用来控制“虫洞”。他们指出,“负质量”能扩大原本细小的“虫洞”,使它们足以让太空飞船穿过。他们的研究结果引起了各国航天部门的极大兴趣,许多国家已考虑拨款资助“虫洞”研究,希望“虫洞”能实际用在太空航行上。
宇航学家认为,“虫洞”的研究虽然刚刚起步,但是它潜在的回报,不容忽视。科学家认为,如果研究成功,人类可能需要重新估计自己在宇宙中的角色和位置。现在,人啾弧袄А痹诘厍蛏希��叫械阶罱�囊桓鲂窍担���枰��倌晔奔洌�悄壳叭死嗖豢赡馨斓降摹5�牵�蠢吹奶�蘸叫腥缡褂谩俺娑础保�敲匆凰布渚湍艿酱镉钪嬷幸T兜牡胤健
据科学家观测,宇宙中充斥着数以百万计的“虫洞”,但很少有直径超过10万公里的,而这个宽度正是太空飞船安全航行的最低要求。“负质量”的发现为利用“虫洞”创造了新的契机,可以使用它去扩大和稳定细小的“虫洞”。
科学家指出,如果把“负质量”传送到“虫洞”中,把“虫洞”打开,并强化它的结构,使其稳定,就可以使太空飞船通过。资料由different不同搜集
旋转的或带有电荷的黑洞内部连接一个相应的白洞,你可以跳进黑洞而从白洞中跳出来。这样的黑洞和白洞的组合叫做虫洞。
白洞有可能离黑洞十分远;实际上它甚至有可能在一个“不同的宇宙”--那就是,一个时空区域,除了虫洞本身,完全和我们在的区域没有连接。一个位置方便的虫洞会给我们一个方便和快捷的方法去旅行很长一段距离,甚至旅行到另一个宇宙。或许虫洞的出口停在过去,这样你可以通过它而逆着时间旅行。总的来说,它们听起来很酷。
但在你认定那个理论正确而打算去寻找它们之前,你因该知道两件事。首先,虫洞几乎可以肯定不存在。正如我们上面我们说到白洞时,只因为它们是方程组有效的数学解并不表明它们在自然中存在。特别的,当黑洞由普通物质坍塌形成(包括我们认为存在的所有黑洞)并不会形成虫洞。如果你掉进其中的一个,你并不会从什么地方跳出来。你会撞到奇点,那是你唯一可去的地方。
还有,即使形成了一个虫洞,它也被认为是不稳定的。即使是很小的扰动(包括你尝试穿过它的扰动)都会导致它坍塌。
最后,即使虫洞存在并且是稳定的,穿过它们也是十分不愉快的。贯穿虫洞的辐射(来自附近的恒星,宇宙的微波背景等等)将蓝移到非常高的频率。当你试着穿越虫洞时,你将被这些X射线和伽玛射线烤焦。虫洞的出现,几乎何以说是和黑洞同时的。
物 理 学 家 一 直 认 为 , 虫 洞 的 引 力 过 大 , 会 毁 灭 所 有 进 入 它 的 东 西 , 因 此 不 可 能 用 在 宇 宙 旅 行 之 上 。
黑洞和黑洞之间也可以通过虫洞连接,当然,这种连接无论是如何的将强,它还是仅仅是一个连通的“宇宙监狱”。
虫洞不仅可以作为一个连接洞的工具,它还开宇宙的正常时空中出现,成为一个突然出现在宇宙中的超空间管道。
虫洞没有视界,踏有的仅仅是一个和外界的分解面。虫洞通过这个分解面和超空间连接,但是在这里时空曲率不是无限大。就好比在一个在平面中一条曲线和另一条曲线相切,在虫洞的问题中,它就好比是一个四维管道和一个三维的空间相切,在这里时空曲率不是无限大。因而我们现在可以安全地通过虫洞,而不被巨大的引力所摧毁。
虫洞的存在,依赖于一种奇异的性质和物质,而这种奇异的性质,就是负能量。只有负能量才可以维持虫洞的存在,保持虫洞与外界时空的分解面持续打开。
根据参照系的不同,负能量是十分容易实现的。在物体以近光速接近虫洞的时候,在虫洞的周围的能量自然就成为了负的。因而以接近光速的速度可以进入虫洞,而速度离光速太大,那么物体是无论如何也不可能进入虫洞的。这个也就是虫洞的特殊性质之一。
我们先来看在黑洞中的虫洞,也就是史瓦西喉和奇点周围形成的子宇宙。
黑洞周围的量子真空涨落在黑洞巨大引力的作用下,会被黑洞的引力能“喂”大,成为十分的能量辐射。这种能量会毫不留情地将一切形式的虫洞摧毁。
在没有黑洞包围的虫洞中,由于同样的没有黑洞巨大引力的“喂养”,虫洞本身也不可能开启太久。虫洞有很大几率被随机打开,但是有更大的几率突然消失。虫洞打开的时间十分短,仅仅是几个普朗克时间。在如此短的“寿命”中,即使是光也不可能走完虫洞的一半旅途,而在半路由于虫洞的消失而在整个时空中消失,成为真正的四维时空组旅行者。
而且,在没有物体通过虫洞的时候,虫洞还比较“长寿”,而一旦有物体进入了虫洞,如果这个物体是负能量的,那么还好,虫洞会被撑开;但是如果物体是正能量的,那么虫洞会在自己“自然死亡”以前就“灭亡”掉。而在宇宙中,几乎无时无刻不存在能量辐射通过宇宙的每一个角落,而这些辐射都是正能量的,因此几乎可以肯定,在自然情况下是不存在虫洞的。
虫洞的自然产生机制有两种:
其一,是黑洞的强大引力能;
其二,是克尔黑洞的快速旋转,其伦斯——梯林效应将黑洞周围的能层中的时空撕开一些小口子。这些小口子在引力能和旋转能的作用下被击穿,成为一些十分小的虫洞。这些虫洞在黑洞引力能的作用下,可以确定它们的出口在那里,但是现在还不可能完全完成,因为量子理论和相对论还没有完全结合
资料由different不同搜集
虫洞的出现,几乎何以说是和黑洞同时的。
在史瓦西发现了史瓦西黑洞以后,理论物理学家们对爱因斯坦常方程的史瓦
西解进行了几乎半个世纪的探索。包括上面说过的克尔解、雷斯勒——诺斯特朗
姆解以及后来的纽曼解,都是围绕史瓦西的解研究出来的成果。我在这里将介绍
给大家的虫洞,也是史瓦西的后代。
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虫洞在史瓦西解中第一次出现,是当物理学家们想到了白洞的时候。他们通
过一个爱因斯坦的思想实验,发现时空可以不是平坦的,而是弯曲的。在这种情
况下,我们会十分的发现,如果恒星形成了黑洞,那么时空在史瓦西半径,也就
是视界的地方是与原来的时空完全垂直的。在不是平坦的宇宙时空中,这种结构
就以为着黑洞的视界内的部分会与宇宙的另一个部分相结合,然后在那里产生一
个洞。这个洞可以是黑洞,也可以是白洞。而这个弯曲的视界,叫史瓦西喉,也
就是一种特定的虫洞。
自从在史瓦西解中发现了虫洞,物理学家们就开始对虫洞的性质感到好奇。
我们先来看一个虫洞的经典作用:连接黑洞和白洞,成为一个爱因斯坦——
罗森桥,将物质在黑洞的奇点处被完全瓦解为基本粒子,然后通过这个虫洞(即
爱因斯坦——罗森桥)被传送到这个白洞乃�冢�⑶冶环�涑鋈ァ
当然,前面说的仅仅是虫洞作为一个黑洞和白洞之间传送物质的道路,但是
虫洞的作用远不只如此。
黑洞和黑洞之间也可以通过虫洞连接,当然,这种连接无论是如何的将强,
它还是仅仅是一个连通的“宇宙监狱”。
虫洞不仅可以作为一个连接洞的工具,它还开宇宙的正常时空中出现,成为
一个突然出现在宇宙中的超空间管道。
虫洞没有视界,踏有的仅仅是一个和外界的分解面。虫洞通过这个分解面和
超空间连接,但是在这里时空曲率不是无限大。就好比在一个在平面中一条曲线
和另一条曲线相切,在虫洞的问题中,它就好比是一个四维管道和一个三维的空
间相切,在这里时空曲率不是无限大。因而我们现在可以安全地通过虫洞,而不
被巨大的引力所摧毁。
那么虫洞都有些什么性质呢?
利用相对论在不考虑一些量子效应和除引力以外的任何能量的时候,我们得
到了一些十分简单、基本的关于虫洞的描述。这些描述十分重要,但是由于我们
研究的重要是黑洞,而不是宇宙中的洞,因此我在这里只简单介绍一下虫洞的性
质,而对于一些相关的理论以及这些理论的描述,这里先不涉及。
虫洞有些什么性质呢?最主要的一个,是相对论中描述的,用来作为宇宙中
的告诉火车。但是,虫洞的第二个重要的性质,也就是量子理论告诉我们的东西
又明确的告诉我们:虫洞不可能成为一个宇宙的告诉火车。虫洞的存在,依赖于
一种奇异的性质和物质,而这种奇异的性质,就是负能量。只有负能量才可以维
持虫洞的存在,保持虫洞与外界时空的分解面持续打开。当然,狄拉克在芬克尔
斯坦参照系的基础上,发现了参照系的选择可以帮助我们更容易或者难地来分析
物理问题。同样的,负能量在狄拉克的另一个参照系中,是非常容易实现的,因
为能量的表现形式和观测物体的速度有关。这个结论在膜规范理论中同样起到了
十分重要的作用。根据参照系的不同,负能量是十分容易实现的。在物体以近光
速接近虫洞的时候,在虫洞的周围的能量自然就成为了负的。因而以接近光速的
速度可以进入虫洞,而速度离光速太大,那么物体是无论如何也不可能进入虫洞
的。这个也就是虫洞的特殊性质之一。
但是虫洞并没有这么太平。前面说的是在安静的相对论中的虫洞,在暴躁的
量子理论中,虫洞的性质又有了十分重要的变化。
我们想先来看在黑洞中的虫洞,也就是史瓦西喉和奇点周围形成的子宇宙。
黑洞周围的量子真空涨落在黑洞巨大引力的作用下,会被黑洞的引力能“喂”
大,成为十分的能量辐射。这种能量会毫不留情地将一切形式的虫洞摧毁。
在没有黑洞包围的虫洞中,由于同样的没有黑洞巨大引力的“喂养”,虫洞
本身也不可能开启太久。虫洞有很大几率被随机打开,但是有更大的几率突然消
失。虫洞打开的时间十分短,仅仅是几个普朗克时间。在如此短的“寿命”中,
即使是光也不可能走完虫洞的一半旅途,而在半路由于虫洞的消失而在整个时空
中消失,成为真正的四维时空组旅行者。
而且,在没有物体通过虫洞的时候,虫洞还比较“长寿”,而一旦有物体进
入了虫洞,如果这个物体是负能量的,那么还好,虫洞会被撑开;但是如果物体
是正能量的,那么虫洞会在自己“自然死亡”以前就“灭亡”掉。而在宇宙中,
几乎无时无刻不存在能量辐射通过宇宙的每一个角落,而这些辐射都是正能量的,
因此几乎可以肯定,在自然情况下是不存在虫洞的。
那么虫洞是如何产生的呢?
虫洞的自然产生机制有两种:
其一,是黑洞的强大引力能;
其二,是克尔黑洞的快速旋转,其伦斯——梯林效应将黑洞周围的能层中的
时空撕开一些小口子。这些小口子在引力能和旋转能的作用下被击穿,成为一些
十分小的虫洞。这些虫洞在黑洞引力能的作用下,可以确定它们的出口在那里,
但是现在还不可能完全完成,因为量子理论和相对论还没有完全结合。(资料由different不同搜集)
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简单地说,“虫洞”是连接宇宙遥远区域间的时空细管。暗物质维持着虫洞出口的敞开。它可以把平行宇宙和婴儿宇宙连接起来,并提供时间旅行的可能性。它也可能是连接黑洞和白洞的时空隧道,也叫"灰道"
虫洞有几种说法
一是空间的隧道,就像一个球,你要沿球面走就远了但如果你走的是球里的一条直径就近了,虫洞就是直径
二是黑洞与白洞的联系。黑洞可以产生一个势阱,白洞则可以产生一个反势阱。宇宙是三维的,将势阱看作第四维,那么虫洞就是连接势阱和反势阱的第五维。假如画出宇宙、势阱、反势阱和虫洞的图像,它就像一个克莱因瓶——瓶口是黑洞,瓶身和瓶颈的交界处是白洞,瓶颈是虫洞。
三是你说的时间隧道,根据爱因斯坦所说的你可以进行时间旅行,但你只能看,就像看**,却无法改变发生的事情,因为时间是线行的,事件就是一个个珠子已经穿好,你无法改变珠子也无法调动顺序
60多年前,爱因斯坦提出了“虫洞”理论。那么,“虫洞”是什么呢?简单地说,“虫洞”是宇宙中的隧道,它能扭曲空间,可以让原本相隔亿万公里的地方近在咫尺。
早在20世纪50年代,已有科学家对“虫洞”作过研究,由于当时历史条件所限,一些物理学家认为,理论上也许可以使用“虫洞”,但“虫洞”的引力过大,会毁灭所有进入的东西,因此不可能用在宇宙航行上。
随着科学技术的发展,新的研究发现,“虫洞”的超强力场可以通过“负质量”来中和,达到稳定“虫洞”能量场的作用。科学家认为,相对于产生能量的“正物质”,“反物质”也拥有“负质量”,可以吸去周围所有能量。像“虫洞”一样,“负质量”也曾被认为只存在于理论之中。不过,目前世界上的许多实验室已经成功地证明了“负质量”能存在于现实世界,并且通过航天器在太空中捕捉到了微量的“负质量”。
据美国华盛顿大学物理系研究人员的计算,“负质量”可以用来控制“虫洞”。他们指出,“负质量”能扩大原本细小的“虫洞”,使它们足以让太空飞船穿过。他们的研究结果引起了各国航天部门的极大兴趣,许多国家已考虑拨款资助“虫洞”研究,希望“虫洞”能实际用在太空航行上。
宇航学家认为,“虫洞”的研究虽然刚刚起步,但是它潜在的回报,不容忽视。科学家认为,如果研究成功,人类可能需要重新估计自己在宇宙中的角色和位置。现在,人类被“困”在地球上,要航行到最近的一个星系,动辄需要数百年时间,是目前人类不可能办到的。但是,未来的太空航行如使用“虫洞”,那么一瞬间就能到达宇宙中遥远的地方。
据科学家观测,宇宙中充斥着数以百万计的“虫洞”,但很少有直径超过10万公里的,而这个宽度正是太空飞船安全航行的最低要求。“负质量”的发现为利用“虫洞”创造了新的契机,可以使用它去扩大和稳定细小的“虫洞”。
科学家指出,如果把“负质量”传送到“虫洞”中,把“虫洞”打开,并强化它的结构,使其稳定,就可以使太空飞船通过。
根据上述文章~~可以从理论上判定~~~是可以的
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