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虫洞是什么(数字虫洞是什么)

许多科学家和天文学家都认为虫洞是真实存在的。在天体物理学和理论物理学有很多东西都没有被完全证实,但如科学家们所说,“数学上说得通”,就意味着它们是可能存在的。人们相信,如果虫洞确实存在的话,它们是一个原始的微小虫洞变来的,它在宇宙大爆炸之后宇宙初始时就开始膨胀。

时空的大门——虫洞到底是什么?

流行小说和好莱坞似乎痴迷于空间和时间。从《星际穿越》(Interstellar)和《火星救援》(The Martian)等最近轰动一时的大片,到最近在我们的银河系内外涌现的令人难以置信的发现,所有人的目光似乎都集中在浩瀚的太空上。虽然我们对宇宙的探索永远不会结束,但有一些在历史上令人费解的命题却激起了我们的兴趣。最著名的例子之一就是虫洞的概念。

时空的大门——虫洞到底是什么?

有些人认为虫洞是穿越宇宙的捷径,而另一些人则认为它们可能是穿越时间的一种方式。事实是它们对一些人来说是迷人的、复杂的、令人困惑的,即使他们看过《星际穿越》。

还是没明白?好吧,让我们来深入地看一看整个宇宙最大的谜团、最激动人心的假设之一。

虫洞的科学

时空的大门——虫洞到底是什么?

图解:虫洞-图片来源:Flickr.com

在不深入研究广义相对论和高级天体物理学的前提下,让我们试着理解虫洞最基本的形式——桥。实际上,虫洞在技术上更被称为爱因斯坦-罗森桥,因为它们最初是由阿尔伯特·爱因斯坦和内森·罗森在1935年提出的。这些跨越时空的桥梁被认为是可能的,因为所有大质量物体对时空都有弯曲效应。

这个命题是两个巨大的物体(嘴)可以弯曲时空到一个点,这样它们可以通过桥(喉)彼此连接。当然,从理论上讲,这将大大缩短宇宙中这两个点之间的旅行时间,这两个点可能相距数十亿光年,或者只有几英尺远。另一个更不寻常的解释是:虫洞不仅可以连接我们现在宇宙中两个遥远的地方,而且可以连接到另一个宇宙!

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这个喉道可以是一条直线,也可以是一条弯曲的路径,穿过一个更高的维度到达非常遥远的“另一边”。一个弯曲的二维平面通常是想象这种情况的最好方法。当两个质量相当大的物体使这个平面向相反的方向弯曲时,理论上就可以建立联系。我们说“理论上”是因为,尽管虫洞符合广义相对论的原则,但还没有发现过虫洞的存在。

现在你可能在想:“如果我们从没找到虫洞,我们怎么知道它们是存在的?”说得好。在天体物理学和理论物理学有很多东西都没有被完全证实,但如科学家们所说,“数学上说得通”,就意味着它们是可能存在的。人们相信,如果虫洞确实存在的话,它们是一个原始的微小虫洞变来的,它在宇宙大爆炸之后宇宙初始时就开始膨胀。

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好吧,那么基于虫洞能够而且确实存在的假设,每个人都在思考的问题是……我们什么时候可以开始使用它们? emmm,虫洞的奇特的性质使得在未来使用它们还是一个非常遥远的想法。在寻找、使用甚至是开发虫洞方面还存在许多基本问题。

虫洞的问题

关于虫洞如何形成的最流行的理论之一是这样一个事实:虫洞可以由两个黑洞组成,作为虫洞的“口”,而这些黑洞的未知中心,可能还有它们的奇点,构成了虫洞的咽喉。当然,这个命题的问题在于,似乎永远不可能研究虫洞的内部,也不可能看到相反的一面,因为没有任何东西能逃脱黑洞内部的引力——甚至光也不能。

爱因斯坦-罗森桥是一个真正的问题,因为它们崩塌和消失得非常快,所以检测、识别和研究它们几乎是不可能的。此外,一些理论家认为虫洞可能正在微观尺度上发生,在我们目前无法观察到的量子层面上突然出现或消失。

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也就是说,当理论物理中出现问题或障碍时,总会有人想出一个解决方案。如果研究和使用虫洞的主要问题是它们的大小和持续时间太短,如果这个问题可以得到解决,那么虫洞的研究就可以取得进展。考虑到这一点,有一种理论认为,“外来物质”可能稳定虫洞,使其可以使用更长的时间,并提供更多的稳定性。外来物质与暗物质不同,但它确实含有大量的负压和负能量密度。这类物质只在有限的真空状态实验中被发现,但如果将其自然或人为地添加到虫洞中,理论上可以使虫洞变宽——甚至保持开放状态——以便太空旅行者或设备能够通过。

除此之外,据预测,在口部和某些虫洞的奇点会有大量的辐射,这被证明是可以立即致死的,并会摧毁任何接近它的东西。强大的引力也可能在任何飞船或人类通过虫洞之前把它们撕成碎片。如果一个黑洞可以撕碎一颗恒星,我不愿想象它会对人类做出什么事。

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虫洞有不同的类型吗?

有许多不同类型的虫洞可能存在,其中一些我们想使其为我所用,而另一些则一定意味着死亡。知道两者的区别可能很重要。

可穿越的虫洞:一种人类可以在这个其中沿着时空桥的两个方向多次旅行,而不会受到任何伤害的虫洞。这类虫洞需要外来物质来保持稳定和开放,因为外来物质会抵抗虫洞立即收缩的自然倾向。

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图解:可穿越的虫洞-一个模拟的可穿越虫洞连接图宾根大学物理研究所前的广场与法国北部滨海布洛涅附近的沙丘(图片来源:维基共享资源)

史瓦西虫洞:这种虫洞只能在一个方向上通过,是爱因斯坦-罗森桥的一个例子。在奇点处被压缩到难以置信的有限密度后,你会在另一个黑洞的入口反向执行同样的过程。

有可能通过虫洞进行时间旅行吗?

虽然关于虫洞的问题还没有定论,因为关于虫洞还有很多未解之谜,但人们普遍认为虫洞不会让旅行者穿越时空回到过去。简单地说,时间旅行似乎在广义相对论的范围内是可能的,但这并不影响量子物理的现实。

虽然发现虫洞将是天文学历史上一个不可思议的时刻,但虫洞的许多其他问题和特性可能会阻止人类在未来几十年里试验任何时间旅行理论。

参考资料

1.WJ百科全书

2.天文学名词

3. sciabc- John Staughton

天体物理学和空间天文学中心

麻省理工学院

CiteSeerX

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