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虫洞是什么?我们可以使用它们吗?

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1个月前
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通过虫洞进行太空旅行听起来是个很有趣的想法。谁不想拥有能在短时间内跳上船、找到最近的虫洞并到达遥远地方的技术呢?这一技术将使太空旅行变得非常容易。当然,这个想法经常出现在科幻电影和书籍中。这些“时空隧道”可以让角色在瞬间穿越时空,而不必担心物理问题。

虫洞是真的吗?它们可能只是一种文学手段,让科幻小说情节继续发展。如果它们确实存在,它们背后的科学解释是什么?答案有点模棱两可。它们可能是广义相对论的直接结果,广义相对论最初是由阿尔伯特·爱因斯坦在20世纪初提出的。然而,这并不一定意味着它们存在,也不意味着人们可以乘坐宇宙飞船穿过它们。为了理解为什么会出现通过虫洞可以进行太空旅行这一想法,了解一些科学知识是很重要的。

虫洞是什么?虫洞被认为是一种穿越时空,连接空间中两个遥远点的方式。一些流行小说和电影中经常会用到。典型例子如电影《星际穿越》,其中的角色使用虫洞作为通往银河系遥远部分的入口。然而,没有观测证据表明它们存在,也没有经验证据表明它们不在某个地方。关键是要找到它们,然后弄清楚它们是如何工作的。

稳定虫洞存在的一种方式是由某种外来物质创造和支持。说起来容易,但是这种奇异的材料是什么呢?制作虫洞需要什么特殊属性?从理论上讲,这种“虫洞物质”必须具有“负”质量。这就是它听起来的样子:具有负值的物质,而不是普通的、具有正值的物质。这也是科学家们从未见过的现象。虫洞有可能利用这种奇异的物质自发地出现。但是,还有另一个问题——没有任何东西可以支撑它们。因此,它们会立刻坍缩。对于当时碰巧经过这里的任何船只来说,都不是较好的选择。

黑洞和虫洞如果自发的虫洞不可行,有没有其他方法来创造它们?理论上说可以。这要感谢黑洞,它们与一种被称为爱因斯坦-罗森桥的现象有关。虫洞本质上是由黑洞的时空扭曲造成的。具体地说,它必须是史瓦西黑洞(史瓦西黑洞就是所谓的“寻常黑洞”。它是直接由较大的恒星演化而来的。恒星到晚期时核燃料消耗殆尽,辐射压(光压)急剧减弱,星体在其自身引力的作用下坍缩。若质量(指原恒星的质量)大于3倍的太阳,其产物就是黑洞。在宇宙空间里,此类黑洞具多数,其最大质量一般不超过50.2倍的太阳),它的质量是静态(不变)的,不旋转,没有电荷。

那么,这是怎么做到的呢?本质上说,当光落入黑洞时,它会穿过虫洞,然后从另一边通过一个被称为白洞的物体逸出。白洞类似于黑洞,但它不是吸进物质,而是排斥物质。光会以光速从白洞的“出口”被加速,使它成为一个明亮的物体,因此有了“白洞”一词。当然,这一想法很快被现实打了脸:一开始就试图穿过虫洞是不现实的。这是因为这段旅程需要坠入黑洞,这是一种非常致命的经历。任何经过视界的东西都会被拉伸和挤压,包括生命在内。简单地说,在这样的旅行中是不可能生存下来的。

克尔奇点和可穿越虫洞还有另一种情况,克尔黑洞可能会产生虫洞。它看起来会与天文学家认为构成黑洞的普通“奇点”大不相同。克尔黑洞会形成环状结构,有效地平衡巨大的引力和奇点的转动惯量。

因为黑洞的中间是“空”的,所以人们有可能穿过那个点。环中间的扭曲时空可以作为虫洞,允许旅行者穿越到空间的另一个点。这个点也许在宇宙的另一端,或者在另一个宇宙中。克尔奇点比其他虫洞有明显的优势,因为它们不需要使用外来的“负质量”来保持稳定。然而,这些还没有被观察到,只存在于理论中。我们哪天可以用虫洞?撇开虫洞机制的技术方面不说,即使有一些物理基础的支持,或者说如果虫洞确实存在,也很难说人们是否能够学会使用它们。另外,人类甚至还没有星际飞船,所以想办法利用虫洞旅行真的是本末倒置。

还有一个明显的安全问题。在这一点上,没有人确切地知道在虫洞里面会发生什么。我们也不知道虫洞能把飞船送到哪里。它可能在我们自己的星系,也可能在遥远的宇宙的某个地方。另外,还有些事情值得思考。如果虫洞把飞船从我们的星系带到数十亿光年之外的另一个星系,那就需要考虑整个时间问题。虫洞能瞬间传送吗?如果是这样,我们什么时候才能到达那遥远的彼岸?旅行是否忽略了时空的膨胀?因此,虽然虫洞存在并作为穿越宇宙的入口是可能的,但人们要想找到方法应用虫洞的可能性是相当小的。作者:thoughtco/CarolynCollinsPetersenFY:董美慧如有相关内容侵权,请在作品发布后联系作者删除转载还请取得授权,并注意保持完整性和注明出处

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