黑洞和虫洞:通往其他宇宙的隧道?
据Sputnik报道:黑洞和虫洞(又称爱因斯坦-罗森桥)早已成为许多科幻电影和电视剧的习惯性符号。在这些作品中,air 空旅行者使用它们在宇宙中快速移动。穿越空的旅行在多大程度上显得真实?俄罗斯“5-100工程”大学的物理学家向Sputnik通讯社电台和广播站介绍了它。
什么是黑洞?
物理学家通常把引力如此之强,任何物质或能量一旦落到那里就无法挣脱的时间空区域称为黑洞。黑洞被空之间的边界所限制,任何物体或光线都无法冲出边界。这样,黑洞外的观测者就无法知道黑洞内部发生了什么的任何信息。
俄罗斯人民友谊大学(PFUR)引力与宇宙学研究所教授基里尔·布朗尼科夫表示,根据相对论,黑洞的几何形状由爱因斯坦场方程描述,方程之间的关系是一种扭曲的时间空度量,它度量的是空实体被填充时的性质,而引力是时间/[/k0]。
布朗尼科夫说,“学者们从理论上描述了几种类型的黑洞。两者的区别在于有无旋转、电荷等可能的参数。一些人认为,当相当大的恒星在其演化的最后阶段受到挤压时,黑洞可能会出现。”
布朗尼科夫说,你看不到黑洞,因为外部观测者无法直接从视界获得一些信息。所以黑洞只能间接的表现自己——从它身边经过的光线的弯曲,周围物质落在它身上发出的电磁辐射等等。
学者们仍然不明白黑洞的内部区域是什么样的。根据相对论,一个黑洞应该有无限大的时间空曲率、密度和物质压力。但许多研究人员认为这是不可能的。
布朗尼科夫指出,“我们在这里遇到了我们经典的时间概念空的适用边界,步入了一个尚未构建的量子引力的未知领域。”。
当穿越事件视界时,洞察黑洞内部的观察者来到了一个新的膨胀的宇宙。
寻找黑洞
地基宇宙干涉仪的观测项目RadioAstron于2019年初结束。这台干涉仪的分辨率比著名的哈勃望远镜高几千倍。“射电天文学”项目拥有数十台最强大的地面射电天文望远镜和宇宙天文台,它们通过特殊的算法相互连接。
莫斯科物理技术学院(MIPT)宇宙相对论天体基础与应用研究实验室主任尤里·科瓦列夫(Yuri Kovalev)透露,“射电天文学”项目帮助俄罗斯天文学家发现,OJ287类星体中心的巨蟹座中存在两个超大黑洞,它们相隔不远旋转。
他说:“未来,我们计划借助地面-宇宙干涉仪,在更短的波长内研究我们银河系和其他星系的黑洞邻域。这有助于我们检验关于其他物体存在的‘虫洞’理论概念。”
隧道到其他维度
虫洞是宇宙中最令人好奇的物体,学者们对它的存在意见不一。这是时间空配置,以一种独特的隧道的形式存在于我们宇宙的遥远区域之间,甚至是不同宇宙之间。
俄罗斯国立核研究大学莫斯科工程物理研究所(MEPhI)教授谢尔盖·鲁宾(Sergei Rubin)说:“虫洞类似于黑洞,因为它是一个局部物体,引力相当强,曲率在空之间。但与黑洞不同,虫洞没有“陷阱”——事件视界,所以理论上,它们不仅可以进入,还可以离开。换句话说,虫洞是可以被穿透的。”
虽然虫洞并不违反相对论,并且一些宇宙理论已经预言了它,但是扮演这种物体角色的现实候选物体仍然是未知的。此外,虫洞暗示了一种相当非典型的时间空几何结构,要维持这种几何结构,需要具有不寻常性质(例如负能量密度)的材料。
鲁宾强调:“在自然界中发现虫洞或者在实验室中建造虫洞,意味着时间空物理学的真正改变。”
Rubin不同意荷兰尼美辰大学Heino Falcke教授的自信,他认为不久前Event Horizons望远镜项目捕捉到的M87星系中心的巨大黑洞图像可能证实了time 空结构中隧道的存在。维度的准确性不足以得出最终结论。
同时,关于这些物体的理论概念有助于学者对时间空和引力的性质有更深入的理解。
如何进入虫洞?
俄罗斯康德波罗的海联邦大学教授阿特约姆·尤罗夫(Artyom Iurov)认为,并非所有关于通往其他维度的隧道的科幻电影都与现代科学理论相去甚远。
他说:“在好莱坞电影《星际穿越》中,关于黑洞和extra 空的信息符合科学概念。这并不奇怪,要知道电影的科学顾问是诺贝尔奖得主、黑洞物理学专家基普·索恩。”
尤罗夫认为,虽然虫洞可以用物理定律来解决,但它们不可能自己出现,但科技上极其发达的文明可以创造出虫洞。
今天,物理学家们正在考虑建造一个不会很快坍塌的虫洞的可能性,以及如何在不破坏甚至是其中的分子的情况下,让虫洞大到足以容身。
鲁宾说:“假设人类基因组可以通过虫洞发送。根据计算,存在通往额外维度的漏斗,但目前它们极其微小。”
鲁宾认为,假设未来可以通过虫洞把人类从一个濒临灭绝的宇宙送到另一个刚刚开始存在的宇宙。为此,不需要发送人体,只需发送基因组信息,人类文明就可以在新宇宙中以这些信息为基础进行恢复。