爱因斯坦说的虫洞是什么(虫洞说的科学理论依据被证实)
爱因斯坦说的虫洞是什么(虫洞说的科学理论依据被证实)
2014年底上映的好莱坞科幻大片《星际穿越》,讲述的是一队宇宙探险家利用新发现的虫洞,在广袤的宇宙中进行星际航行的故事。
在电影中,物理学家罗密欧生动形象地向飞船驾驶员库珀展示了虫洞的原理。
他拿起一张纸来表示宇宙空间,然后用一支笔在纸上的两点之间画上了一条直线。这条直线就是平坦时空中两点之间最短的旅途。
罗密欧随后将纸对折起来,然后用笔「噗」的一下洞穿了纸面,这样他就造出了一个连接两点间更短的旅程。旅行者不再需要从纸面上到达目的地,而只需要从铅笔创造出的洞里穿过去。
众所周知,以人类目前宇宙飞船的速度,想离开太阳系进入星际空间其实是非常困难的。
举例来说,太空探测器旅行者1号在1977年发射升空,直到现在它才抵达太阳系的边缘。
但是,即便将来人类的宇宙飞船能够达到接近光速的速度(相对论认为,速度永远无法超过光速),太空旅行依然显得困难重重。
那么有没有便捷的途径呢?爱心斯坦的广义相对论给了我们希望,其理论所预言的虫洞就是通往星际空间的便捷通道。
时空洞(Wormhole)又称爱因斯坦-罗森桥。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年爱因斯坦及纳森·罗森在研究引力场方程时发现。
对于弯曲时空来说,在理论上可以有一个连接宇宙中两个遥远地点的捷径,就像一座山的两端可以通过隧道进行连接一样。因此,他们认为透过虫洞可以做瞬时的空间转移或者做时间旅行。
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。
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的奇异物质,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。
迄今为止,科学家们还没有观察到虫洞存在的证据。
《星际穿越》中的宇航员库珀在黑洞中所处的“超维度”空间,其实就可以被看作是对“镜像宇宙”的一种解读。从宇宙进入“镜像宇宙”,本身就是一次“时空穿越 ”。
“银河系虫洞说”源自在暗物质研究上取得的突破。暗物质是指不与电磁力产生作用、无法通过电磁波的观测进行研究的物质。
与“虫洞”不同的是,人们已经通过引力效应证实了宇宙中有大量暗物质存在。的里雅斯特国际高等研究院课题组在2013年绘制了一份非常详细的银河系暗物质分布图。
将其与最新研究得出的宇宙大爆炸模型结合后,发现银河系中不仅具备存在“虫洞”的条件,甚至整个银河系都可能是个巨大的“虫洞”。
按照意大利天体物理学家保罗·萨鲁奇等人建立的理论模型来看,这样的假设确实有可能得到证实。
而其更大的意义在于,它将促使科学家对暗物质研究进行“更为准确的重新思考”:暗物质是否就是“另一个维度”的存在?或者,它本身就是一个星际交通的运输系统?
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。
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