虫洞和时空隧道之间究竟有着怎样的联系?

如题所述

可以进行时光旅行的时空隧道「虫洞」充斥在许多科幻文学中,这些科幻中存在多少真实性?答案可能比你想象的还多。科学家们正在寻找可以穿越虫洞(如果虫洞存在的话)的方法,来进行比光速还要快的旅行,甚至是在时间里旅行。

物理学家 Eric Davis 写 EMAIL 给Space.com说:「可穿越的虫洞(traversable wormhole)是一种超空间隧道,亦称为喉(throat),连接我们宇宙中的两个远程区域、两个不同的宇宙(如果存在其他宇宙的话)、两个不同时间带(如:时光旅行),或是不同的空间维度。」

Davis 是Tau Zero 基金会成员,专精于研究时空领域,他用爱因斯坦广义相对论方程式来思考是否可能设计出可以穿越的虫洞,制造时空跳跃机。

虫洞是由数学家 Ludwig Flamm于1916年首次提出,他常常运用爱因斯坦的广义相对论来描述重力如何扭曲时空,亦即物理真实结构。物理学家 Kip Thorne(已从加州技术研究所退休)指出虽然连接时空的隧道理论上是可能存在的,但科学家们对于虫洞是否会形成还没有达成共识,也还没有侦测到任何虫洞。

Thorne和几个同事也演示了即使虫洞出现,可能在物体(或人)还没通过之前就已经封闭了。要让虫洞开启足够时间让物体可以穿越,需要一些鹰架支撑,这项工作需要「特殊材料」才有可能做到,普通物质是没有办法的。

Davis 说:「暗能量是自然发生的特殊材料,其负压会产生引力斥力让我们宇宙中的空间向外伸展,进而让宇宙膨胀扩张。」

除了暗能量,科学家们还知道另外一种比普通物质还多上五倍的特殊材料,称为「暗物质」。迄今为止,科学家们还无法直接侦测到暗物质或是暗能量,这些材料还有太多的未知,只能利用查看它们对周围空间的影响来进行了解。

根据在赛普勒斯东地中海大学任职的Ali ?vgün 所说,虫洞可能在暗物质存在的地方形成,因此它们可能出现在有暗物质存在的银河系外部区域,以及其他存在暗物质的星系。?vgün 正努力研究想要证明在高密度暗物质的地区,虫洞存在的可能性。他与同事进行了许多模拟显示出存在于高密度暗物质星系区域的虫洞可以满足科学家们所认知的隧道条件。

vgün说:「但这只是数学上的证明。我希望有一天可以找到直接的实验证明。」

那么,如果人类或仪器穿越虫洞的时候会发生什么事呢?

Davis 说:「什么都不会发生!太空船或旅人在经过这个可穿越的虫洞隧道时,其时空几何需要他们处在没有奇怪或不可接受的重力引力潮汐力作用的状态下。他们从靠近地球这端的「喉」出发,接着经过隧道出现在靠近目标恒星的另一端。」

因为这些理论隧道穿越了时空,因此在外部观察者看起来,旅行者的穿越速度比光速还快(faster than light,FTL);但从旅行者的观点来看,他们的速度没有超过光速。外部观察者会以为旅行者超越光速,是因为旅行者实际上所行经的路径比外部观察者所预期的普通路径还短。

科学家们需要先找到虫洞才有可能使用它们,但到目前为止还没有发现任何虫洞。如果虫洞真的存在,要利用时空定位隧道也许没有看起来的那么困难。

vgün 说:「就像在电影『星际效应』中显现出来的虫洞,未来可能会有一些间接观察虫洞的实验出现。」

他基于这些虫洞理论比较「透过虫洞窥视」与「爱丽丝透过镜子所见」(Alice’s glimpse through the looking glass,英文命名与Lewis Carroll的小说相同),因为与曲面镜反射类似的扭曲现象,让隧道较远一端的空间区域会与入口区大大不同。另一个迹象则是当光通过虫洞隧道时会集中,就像风吹过实体隧道时的情况。

Davis 提到在虫洞近端的样子看起来会像「彩虹散射效应(rainbow caustic effect)」。这样的效应在远方也看得到。

Davis 说:「天文学家们计划用望远镜寻找这种彩虹散射效应,来找出不论是自然形成还是外星人制造的虫洞。我没有听说这计划有没有实施。」

时光旅行

Thorne 的虫洞研究中有一部分提到虫洞可以用来做时光旅行的思想实验。时光旅行的思想实验通常存在着矛盾,最着名的就是祖父悖论:如果有个人回到过去杀了自己的祖父,这个人就不会出生,那么这个不存在的人一开始就不可能回到过去杀了自己的祖父。这似乎显示出回到过去是不可能的,但根据 Davis 所说,Thorne的发现开启了新的科学探索方向。

Davis 说:「整个理论物理学都是在那之后产生的,让其他时空技术发展可以产生出简单不矛盾的时光机。」

虽然利用虫洞进行时光旅行可能会引起科幻迷(或是想要改变过去的人)的兴趣,但Davis 说目前的理论显示出,想要制造虫洞时光机,隧道一端需要加速到接近光速,或是两端都要接近光速。

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第1个回答  2019-08-03
首先,虫洞并不是时空隧道。时空隧道通俗的解释则应该是时间与空间的一种扭曲作用,可以说我们现在生活的是一种空间,时间与空间互相扭曲时就形成了时空隧道,而虫洞只是单纯的空间扭曲而已。
60多年前,爱因斯坦提出了“虫洞”理论。“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。
第2个回答  2019-08-05
爱因斯坦从理论模型中认为虫洞作为时空隧道的的其中一种形态,其实存在的形式只是暂时的。一条虫洞一般不会再同一地点停留很久,可能一秒就会消失,也可能最多只有几分钟的时间吧。正是因为虫洞的存在时间极短,而地球文明现在最远也只能把人类送到月球或者是把飞行器送到太阳系拟定边缘(旅行者一号已经到达以太阳风可刮到最远的地方日球层顶),在受到科学水平的限制如果虫洞出现在浩瀚宇宙的某一区域人类也很难探测到。所以人类还很难证实虫洞的存在吧!
第3个回答  2019-08-04

虫洞是什么?

在2015引力波美国科学家被首次探测到之后,虫洞(也被称为爱因斯坦-罗森桥)就成为了爱因斯坦《广义相对论》中最后一个没被证实可能存在的天体。虫洞被认为是宇宙中的时空隧道,可以实现平行宇宙之间的相互穿梭、同一宇宙之间的超远跨越或者是黑洞与白洞的连接枢纽。这些事情在虫洞的辅助下被认为可以实现真正的实时转移,比如:我们想到另一个平行宇宙寻找另一个自己可能也就是几秒钟的事情(如果平行宇宙存在且存在另一个你的情况下)。爱因斯坦从理论模型中认为虫洞作为时空隧道的的其中一种形态,其实存在的形式只是暂时的。一条虫洞一般不会再同一地点停留很久,可能一秒就会消失,也可能最多只有几分钟的时间吧。正是因为虫洞的存在时间极短,而地球文明现在最远也只能把人类送到月球或者是把飞行器送到太阳系拟定边缘(旅行者一号已经到达以太阳风可刮到最远的地方日球层顶),在受到科学水平的限制如果虫洞出现在浩瀚宇宙的某一区域人类也很难探测到。所以人类还很难证实虫洞的存在吧!

什么是时空隧道?

时空隧道是从一个时间一个地点到另一个时间另一个地点的通道,是一种当前科学界热衷探索的超自然现象。其实科学界认为虫洞只是时空隧道存在的其中一

种形式。黑洞的内部被认为可能就是一种时空隧道,或者说时空隧道在宇宙大爆炸时就行形成了许多,现在正若隐若现的出现在宇宙个处。还可能就存在于我们的身边比如:百慕大三角。

最后我们的科学家有的也认为我们其实生活在宇宙的表面而非内部,这样的话就拿我们地球来说要从地球的一面到达另一面只能从地球表面慢慢抵达,这时如果时空隧道存在的话就可以像是把地球打了一个洞直接从内部通过,这样就相当于走了直线,用时就会大大缩短。

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第4个回答  2019-08-05
时空隧道是从一个时间一个地点到另一个时间另一个地点的通道,是一种当前科学界热衷探索的超自然现象。其实科学界认为虫洞只是时空隧道存在的其中一种形式。
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