蟲洞就是時空隧道?霍金:在四維空間的量子領域中,物質自由穿越

2020-12-25 娛樂小基站

史蒂芬·霍金是著名的物理學家、宇宙學家,雖然他自己無法移動、說話,但他的思想是自由的。以他為代表的宇宙學家經常思考宇宙的奧秘,例如,時間旅行是否可能?人類能打開通往過去的大門,還是能找到通往未來的捷徑?人類能否利用自然規律,最終成為時間的主人?

時間旅行曾經被認為是一種科學幻想,包括霍金在內的許多科學家都拒絕對此發表評論,因為擔心這會被視為怪胎,但後來霍金不再那麼謹慎了。「事實上,我更像是建造巨石陣的原始居民。我沉迷於時間,」霍金說,「如果我有一臺時間機器,我會去拜訪瑪麗蓮·夢露,我會去伽利略看他用望遠鏡對著天空,也許我會去宇宙的盡頭去探索宇宙末日的故事。」

以上這些有可能嗎?我們需要從物理學家的角度把時間看作一個四維空間,這並不像聽起來那麼複雜。一切事物,包括輪椅上的霍金,都存在於三維空間中。空間中的所有物體都有寬度、高度和長度。時間概念也是如此,例如,一個人可以活80年;巖石可以存在更長的時間,也許有幾萬年;太陽系可以存在數十億年。所有物體在時間上都有長度,就像在空間中一樣。

時間旅行,就是要在四維空間裡進行的旅行,讓我們通過一個日常旅行的例子來說明。想像一下,你開著一輛快速行駛的汽車,只沿著一條直線行駛的話,那我們就是在一維空間旅行。左轉或右轉就變成了二維空間。在山路上開車,左右起伏大,再加上高度,就像是在三維空間開車。但是我們怎樣才能在時間之中旅行呢?換句話說,我們怎樣才能找到四維空間的路徑呢?

讓我們想像一下,科幻小說的情節,穿越時空,通常需要一個巨大的,超級耗能的機器,它開闢了一條通向四維空間的道路。一個勇敢的,也許有點魯莽的時間旅行者走進這個時間隧道,看到很多奇怪的東西,然後又回到現在。這些看起來有些牽強,也許根本不是這樣,但這個想法本身並不瘋狂。

物理學家們一直在思考時間隧道的相關問題,從不同的角度來看,我們都想知道是否有這樣一個進入過去和未來的入口,在很多人看來,時間通道可能就是蟲洞。

事實上,蟲洞可能就在我們周圍,它們非常危險,很難找到,蟲洞很可能出現在物體的每個角落和裂縫中。也許這個概念很難接受,我們可以通過類比更好地接受它。

在絕對微小的尺度上,沒有物體是平面的,如果你在小範圍內觀察它,你會發現任何物體上都有許多裂縫。即使像水晶一樣光滑的物體也充滿了褶皺和空間。在三維空間中,這種情況很常見。

四維空間中的「時間」也是如此,也就是說,在我們看來,時間是連續的。當我們達到比分子和原子更小的尺度時,我們可以觀察到一個稱為量子泡泡的時空域,這就是蟲洞存在的地方。穿過時空的微小粒子,我們就能夠在量子世界中不斷地來回移動,這個地方就連接著兩個不同的空間和時間。

這些真實的時間隧道可能只有幾千分之一釐米,我們現有的科學技術無法探測到物質在四維空間中跳動。如果霍金是對的,那麼人類時空旅行將有一個可行的理論基礎。

這些目前都還只是猜想,所以我們只能無限地想像它存在的可能性,但劉慈欣《三體》中的說法令很多人認同。

劉慈欣的成名小說《三體》,當中有一個涉及4維空間的劇情,說,這時候進入者在四維空間裡發現三維空間的一切事物變換都在他們眼裡,猶如"天眼"一般,能看到千萬事。

在了解了四維空間的情況後,入侵者進行了深入思考,試圖找到一條拯救人類的途徑。最後,他們意識到四維空間中的高智能生物屬於矽基生命。最後,他們找到了摧毀四維空間的方法,成功地回到了自己的三維世界。

在國外的一部科幻電影《星際穿越》中,我們也看到了它對高維空間的理解,並通過電影手法表現出來,讓觀眾感受到高緯度空間的存在更加立體。

劉慈欣還認為,在進入四維空間之後,我們將掌握時間,因此壽命的長短將掌握在我們自己手中,數千年來多少帝王企望的長生不老或將實現。

當然,目前這些都只是猜想,但不能否認的是,劉慈欣所寫的《三體》絕對是科幻界的裡程碑之作,它不僅僅是一本精彩的小說,同時也具備著很高的現實意義和參考價值。

正是這些顛覆的新概念,挑戰人類想像力極限的思想實驗,《三體》的鐵桿粉絲中不僅有雷軍,還有馬雲、馬化騰,甚至曾經的美國總統歐巴馬。

歐巴馬尤其喜歡劉慈欣的《三體》。曾在讀完第二部《三體》後,讓白宮工作人員發郵件給劉慈欣催更,喜劇的是劉慈欣以為是有人搗蛋,把郵件當作垃圾屏蔽了,直到後來白宮通過官方渠道聯繫上他,他才知道真的是白宮發來的郵件。

歐巴馬不僅催更,當他以私人名義來訪中國的時候,別人都是給單價30萬的錢求能與他合影,他卻點名要見劉慈欣。

《三體》不僅科幻方面的概念設計做得好,人文哲學的思考也貫穿其中,小說中很多經典的話,初讀時簡直是振聾發聵:

失去人性,失去很多,失去獸性,失去一切。

給歲月以文明,而不是給文明歲月,給時光以生命,而不是給生命以時光。

弱小和無知,不是生存的障礙,傲慢才是。

《三體》一共有三部,《地球往事》、《黑暗森林》、《死神永生》,筆者最愛第二部與第三部,初讀時簡直興奮到停不下來。即使晚上睡覺時,滿腦子也都是宏偉飄渺的宇宙,新奇的科幻概念,巧妙的故事構思。

最讓筆者震驚的是第三部中,被三體人截獲後「復活」的雲天明,寫給人類的3個童話故事。

童話裡藏著地球文明獲救的方法,但初讀第一遍不到結尾你根本不知道答案是什麼。最後跟著作者的筆伐,一點點解開謎底的時候,有種看偵探小說爽到爆的感覺。

但凡看過這三個故事的人,沒有不佩服劉慈欣的。

日本文化界世界頂級遊戲製作人,讀完《三體》後,不吝言詞的稱讚它為「超級不可能」小說:

在普遍性、娛樂性、文學性這『三體』重力絕妙平衡的拉格朗日點上誕生的、奇蹟性的『超級不可能科幻小說』!

因此,我想給沒看過《三體》的朋友隆重推薦這本書,它確實值得一讀。

有人擔心科幻中的物理概念會不會看不懂導致影響閱讀體驗。其實完全不用擔憂這個,我是物理學外行,依然能輕鬆讀懂,我剛上初中的侄子在閱讀的時候也毫無壓力。

馬上聖誕節、元旦節,新年都要到了,送自己、朋友、親人禮物時,強烈建議送這套科幻盛宴。

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  • 什麼是蟲洞?什麼是時間隧道?時間可不可以旅行?霍金這樣解釋
    史提芬霍金說過:雖然我行動不便 說話需要電腦的幫助,但我的思想是自由的,自由地探索宇宙及探究宇宙問題。在彎曲的山路上爬上爬下,但來的高度變化這個就是第三維空間,那我們如何到達第四維空間呢?我們幻想一下,一個龐大的機器能製造出第四維時空隧道,這個就是第一條時間隧道。我們可以通過這一條時間隧道到達另一個世界。這種想法並不瘋狂,因為物理學家都在考慮時間隧道。如果真的存在的話,我們命名為「蟲洞」。事實上,蟲洞就在我們身邊。只是因為蟲洞非常細小,我們看不到。
  • 四維時空不是四維空間,四維空間也不是四維時空,為什麼
    雖然愛因斯坦的物理方法是基於數學方法的,但是物理的四維時空與數學的四維空間並不同。最簡單的理解,我們從未看到過四維空間的物質,也不可能看到,因為那是數學定義下的虛擬空間,現實意義並不存在。三維坐標系的定義是什麼?三個相互垂直的無限長的坐標軸組成的體系。即然坐標軸無限長。那麼無限長之外的世界,就是基於三維體系基礎的四維世界。這明顯是玄學問題,不是數學問題了。
  • 科幻電影中的穿越時空的橋段,在未來是否真的能實現?
    就在他們準備戰鬥的時候,導演和觀眾開了個玩笑:在關鍵時刻,尼米茲讓他們穿越時空隧道回到現代。   什麼是時空隧道?廣義相對論認為,空間並不像我們想像的那樣均勻和平坦,而是在重力場作用下可以變化的。當摺疊空間時,如果在摺疊的兩端打一個孔,可以找到通向空間的捷徑。這個洞是蟲洞。
  • 我們有三種方法可以穿越時空,但科學家警告,最好不要回到過去!
    那麼過去未來真的是無法穿越的嗎?我們也知道,這是目前最火的一個話題,在無數的影視劇中,時空穿越是最令人著迷的。那麼真的有辦法實現時空穿越嗎?科學家們認為,從理論上來講,我們有三種方法可以實現時空的穿越。光速旅行提到時空穿越,相信大家首先想到的是光速旅行。
  • 從科學角度來說,怎樣才能穿越時空回到過去?
    每個人都有一個「穿越夢」,但在殘酷的時間線裡面,這彷佛是個不可能完成的事情。小說裡面跳個樓、被雷劈、被車撞就能穿越的事情,現實中估計沒人敢嘗試。其實從科學角度來說,理論上,有些做法能做到「穿越時空」的效果。
  • 時間穿越能實現嗎?專家找到3種方法,霍金卻警告別回到過去!
    時間穿越能實現嗎?專家找到3種方法,霍金卻警告別回到過去!人類是三維空間中的生物,可以沿著維度前進和後退,無需受到限制,想做任何事都可以隨心所欲。人類是一種求知慾極高的高等生命體,對未知領域懷著濃烈的好奇心,拋開三維空間不談,四維空間是一種怎樣的存在呢?這一問題常年困擾著科學家,很顯然四維空間比三維空間高了一個維度,雖然只高了一個維度,卻有著明顯的差異。在霍金生前,對時間有過自己獨到的見解,在他的認知中,時間完全可以穿越,時間穿越是有方向性的,只能朝著未來穿越,無法逆流。
  • 通過2014美國震撼大片《星際穿越》,我來解讀蟲洞理論、對摺理論、五維時空
    男主發出信息後,五維時空消失,男主昏了過去。 人類建造了巨大的空間站,這是很大的新型城市,運行在太空中,有陽光,有草地。 昏厥的男主,在強大外力的安排下,再次穿越蟲洞,從那一端回到了這一端,亦即回到了太陽系,人類飛船發現了他,將他帶回空間站。
  • 未來人類像恐龍一樣被滅絕,有沒有可能穿越蟲洞,拯救自己
    最好的辦法就是像《星際穿越》中一樣,穿越蟲洞,在多維空間當中穿梭,實現遠距離航行。為何要研究多維空間多維空間的概念其實很早之前就被提及,甚至一度成為騙子的代名詞。1887年,英國著名的騙子斯萊德就利用多維空間的理論,和家屬進行通靈,而且當時很多物理學家還為他做信用背書,比如韋伯、湯姆遜還有瑞利等。
  • 穿越到未來的3種方法!霍金認同時間穿越,但警告不要回到過去
    根據愛因斯坦的相對論,就像三個空間維度那樣,時間被認為是第四個維度,它們共同構成了我們所生活的四維時空。在三維空間中,我們可以沿著任意維度前進和後退,完全不受限制。
  • 理論證實:人類穿越蟲洞時空旅行是可行的
    蟲洞(Wormhole)是連接兩個遙遠空間和時間的狹窄隧道,可以進行瞬時穿越,是由愛因斯坦及納森·羅森在1930年研究引力場方程時提出的假設,故而又被稱為愛因斯坦-羅森橋。雖然物理學家支持蟲洞的概念,但是直到現在,大多數科學家都認為蟲洞太小且不穩定,通過蟲洞穿越時空毫無意義。
  • 宇宙弦+黑洞,搭建可以穿越的蟲洞!
    對於所有普通的物質,這個數是大於等於0的,這就是類光能量條件:根據拓撲宇宙監督原理,如果宇宙中的物質的能量動量張量不破壞類光能量條件,那麼時空不能有特殊的拓撲結構。也就是說,時空在拓撲上應該等價於四維歐氏空間、四維球面等簡單的幾何體,而不應該出現類似自行車內胎這樣的奇怪拓撲結構。而可穿越蟲洞,就屬於一種奇怪的拓撲。
  • 蟲洞揭示了一種在實驗室中操縱黑洞信息的方法
    但是,一個被稱為AdS/CFT通信的想法表明,霍金輻射的光子可能能夠編碼黑洞內部的信息,從而將這些信息帶回整個宇宙。AdS/CFT的通信是理論物理學家胡安·馬爾達塞納在1997年提出的假設,被廣泛認為是研究量子引力理論最有前途的方向之一。它表明時空的物理結構,比如說,在四維空間中,等同於在三維邊界上的量子理論的運作。
  • 瞬間穿梭宇宙或可能實現,時空隧道將現身,科學家找到方法!
    無論何時,當我們看到宇宙無限的天空,我們總是流連忘返,夢想著有一天我們能在太空中自由飛翔。但宇宙之大令人難以置信,我們如果真的穿越宇宙,可以說是一件不切實際的事,所以很多人為此而苦惱。據科學家目前的研究,宇宙的浩瀚,至少有140億光年,也就是說,即使人類達到了光速,也需要140億年才能穿越宇宙,而人類的歷史實際上只有100萬年。
  • 穿越時空是真的,人類沒有發現穿越者有這幾個原因!
    穿越時空是指在不同的時間段內從一個空間轉移到另一個空間(即切換時間軸),時間旅行在理論上是可行的,人類可以打開通往過去的大門和通往未來的捷徑,為了實現時間旅行,霍金首先建議人們接納時間作為第四維的觀念,他引用了一個很簡單的例子:當人們駕駛汽車時,第一維度是向前直行和向後倒車,第二維度是左轉或右轉
  • 穿越蟲洞 ——後人類的生存空間
    我借用天體物理學中的「蟲洞」概念來講解後現代理念,先從科學角度講一遍蟲洞,再從科學與人文結合角度講一遍蟲洞,最後再回到正題,單從人文角度講一遍蟲洞。這就是整體的思路框架。1.作為科學的蟲洞要用三張PPT講清天體物理學中的蟲洞是不可能的,也不是演講重點,因此我用「大話西遊」的方式講解。
  • 黑洞和蟲洞到底有什麼區別?我們能否利用黑洞到達另一個宇宙?
    簡短地來說:蟲洞是連接兩個不同區域的時空隧道。如果成功製造穩定的蟲洞,便可以從時空隧道的一端穿越到另一端,實現穿越時空。相比之下,黑洞不會帶你通往「哪個地方」,而是貪婪地吞噬萬物。蟲洞的形狀就像一個「漏鬥」(圖示為二維漏鬥)逐漸變細並連接著「喉嚨」部分(該部分雖然細小卻不會被折斷),「喉嚨」部分同樣連接著通往另一端的「漏鬥」。而黑洞的形狀雖然看起來也很像漏鬥,卻在奇點處戛然而止。可進行穿越的蟲洞,需要一定程度的規模和穩定性,以致於蟲洞中不存在事件視界,或者任何導致致命危險的潮汐力。
  • 真能利用蟲洞實現時空穿越嗎?要麼找不到,要麼找到了進不去
    利用蟲洞穿越時空,這是科幻作品中最常見的橋段,不過不同科幻作品對於蟲洞有著不同的描述,有的被描述為連接遙遠空間的橋梁,進入蟲洞便可以跨越數萬光年,前往遙遠的宇宙空間;有的則被描述為時間的紐帶,透過蟲洞,可以前往未來回到過去。
  • 《星際穿越》曝中文特輯 諾蘭造最科學「蟲洞」
    《星際穿越》曝製作特輯 權威專家基普·索恩「現場教學」  此次發布的製作特輯首次將影片的另一位幕後大師曝光在觀眾面前,導演諾蘭更是毫不吝嗇讚美之詞,直言「還好我們有他」。這位讓諾蘭讚不絕口、由衷敬佩的大師便是著名物理學家霍金博士的好友、太空科學領域權威基普·索恩。
  • 霍金曾表示人類生活在四維空間中,如今科學家已找到相關證據?
    提到偉大的科學家霍金,大家都不可能陌生。他是一位偉大的物理學家和天文學家。他不僅提出了奇性定理、黑洞理論、宇宙無邊界論等思想和理論,而且還表達了他對時空的深刻理解。霍金曾經說過,人類不是生活在三維空間,而是生活在四維世界裡。