人类未来能否利用虫洞来穿越时空?虫洞长什么样?

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2022-08-13 · TA获得超过6868个赞
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虫洞,简单的两个字实际上蕴含着宇宙中最玄妙的内容,它跨越了时间和空间,毫无疑问,它是可望而不可及的,至少目前来说是这样。虫洞只出现在科幻小说和电影中,现实中无法捉摸。那么虫洞的存在是否空穴来风呢?虫洞真的存在吗?如果存在,它长什么样呢?

实际上,有许多科学家对虫洞进行了诸多讨论,但是他们统一的一个论点是虫洞是时空结构中的隧道,因此它是极其不稳定的。甚至可能只要一个光子从隧道里滑下来,虫洞就会瞬间关闭。而虫洞的形状可能超乎我们的想象,而这个形状恰好能够维持虫洞的稳定。

虫洞

一项新的研究表明,一个稳定虫洞的秘密比虫洞存在更加重要。如果虫洞足够稳定,我们就能够保持隧道足够长的时间开放,唯一的问题是虫洞必须小得不可思议。

虫洞,如果它们存在的话,可以让你从A点移动到非常遥远的B点,而不必为从A点到B点的艰难旅行而烦恼。它们是一条捷径,一个欺骗宇宙的密码,可以带我们短时间看到数百万光年外的恒星?如果你有一个虫洞把你和那颗恒星连接起来,你可以在几分钟内到达它。

但虫洞并不仅仅是我们想象中的存在,它们诞生于爱因斯坦广义相对论的数学,我们对引力工作的现代理解都包含在内。在这种理论中,物质和能量能够弯曲和扭曲时空结构,而时空的弯曲和扭曲能够使得物质变相移动。

因此,科学家关于虫洞的统一理解是,虫洞有可能扭曲时空,使其自身折叠,在两个原本遥远的点之间形成一个短距离的隧道。这样物质就可以进行时空跳跃。那么这样的虫洞真的存在吗?

答案令人惊讶。在70年代,科学家发现虫洞是完全可能的,它在广义相对论的框架内是允许的。但问题是:它们在形成后很快就会分崩离析。

稳定的关键

虫洞之所以如此不稳定,本质上是因为它们由两个相互接触的黑洞组成,在它们的奇点处连接形成一个隧道。

但奇点是个密度无限的点,它们被称为事件视界的区域所包围,这是宇宙中的单向区域。如果你越过黑洞的视界,你永远逃不掉。为了克服这个问题,虫洞的入口必须在事件视界之外。这样你就可以穿越虫洞,而不必穿过视界。

但是一旦你进入这样一个虫洞,就会有太多的物质在你周围徘徊,而你存在的引力扭曲了虫洞隧道,导致它自身坍塌,像一条过度拉伸的橡皮筋一样折断,留下了两个单独的黑洞,它们在太空中分开,最终你也难逃厄运。

事实证明,有一种方法可以让虫洞入口远离事件视界,并保持它足够稳定,让你可以通过。那就是需要有负质量的物质存在,负质量和正常质量一样,但有一个负号。如果你在一个地方收集到足够的负质量,你可以用它来打开虫洞。

负质量

但据我们所知,负质量物质并不存在。我们没有证据证明它,如果它真的存在,它将违反宇宙的许多定律,比如惯性和动量守恒定律。例如,如果你踢了一个负重球,它就会向后飞。如果你把一个负质量物体放在一个正质量物体的旁边,而不是吸引它,它们会互相排斥,立即从对方加速到无穷远。由于负质量似乎是宇宙中的禁区,因此这样看来,虫洞似乎也不太可能存在于宇宙中。

但是虫洞主要依赖于广义相对论的数学,就像我说的,这就是我们目前对重力如何工作的理解。也就是说,我们目前对重力如何工作的理解还不完全。

我们知道广义相对论并不能描述宇宙中所有的引力相互作用,因为当引力在小尺度上变得非常强大时(比如黑洞内部的奇点),广义相对论就会崩溃。为了解决这些情况,我们需要求助于引力的量子理论,它将我们对亚原子粒子世界的理解与我们对引力的更大范围的理解融为一体。我们了解的越多,我们就越能了解虫洞的潜在可行性。

伊朗德黑兰大学的一对理论家发表了一项关于虫洞的新研究。他们应用了一些技术来研究量子力学如何改变广义相对论的标准模型。他们发现,在没有负质量物质的情况下,可穿越的虫洞是可以被允许的,但前提是它非常小,最多比普朗克长度大30%,也就是1.61×10^35米。这几乎无法让物质通过。

时至今日,对于虫洞的研究仍然只存在于理论当中,它离我们实在太过遥远。虽然科学家的研究有限,但它确实在虫洞的可行性上打开了一个小小的裂缝,我们可以通过进一步的研究来打开“虫洞”的大门,或许就在未来的某一天。


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