蟲洞是什麼?我們真的可以穿越時空嗎?

2020-12-04 宇宙天文館

你可能已經在《雷神》、《星際穿越》、《星際迷航》中聽過蟲洞,那麼,蟲洞是什麼呢?奧地利物理學家路德維希·弗萊姆首次提出了蟲洞理論,他認為宇宙中可能存在連接兩個不同時空的隧道,1935年,愛因斯坦和物理學家內森·羅森完善了這一概念,他們將這個隧道命名為愛因斯坦-羅森橋。蟲洞,蟲洞有點像黑洞,它可能看起來像一個圓形的球體,穿越蟲洞,你可能會來到另一個時空,進入另一個星系,那可能是另一個完全不同的宇宙,或者是15世紀的古代中國!

但是蟲洞是真的嗎?

還是只是一種被物理學和數學方程式堆砌出的幻想?如果它是真實的,它的是如何運作的?我們要在哪裡才能找到它?

在人類過去的歷史中,我們把宇宙空間設想得非常簡單,它就像是一個巨大的平面舞臺,在這個舞臺上,恆星誕生,行星運行,如果我們把所有的行星和恆星都消滅掉,這個舞臺也不會發生任何改變,宇宙是永恆的,並且不受任何天體改變的影響。

但愛因斯坦的廣義相對論改變了人們的這一認知。該理論認為,宇宙是由空間和時間共同構成的,並且它們在各處大不相同。宇宙中的存在的物體會影響宇宙本身,導致宇宙扭曲或變形。如果過去人們認為宇宙是堅固牢靠的舞臺,那愛因斯坦理論中的宇宙則像水床一樣,是柔軟的,並且充滿彈性。這種靈活的宇宙空間可以隨意摺疊、撕裂,甚至修補,這就使得蟲洞的存在成為可能。

我們把宇宙描述成一塊彎曲的大平板,蟲洞就是一座很短的橋,連接兩個很遙遠的地方,這能讓你幾乎可以瞬間移動到別處,甚至可以讓你在宇宙中移動得比光速還要快。那麼我們在哪裡可以找到蟲洞呢? 目前蟲洞只是一個經常出現在科幻作品中的理論名詞,僅僅存在於假設中。

廣義相對論只是推測它可能存在,但這並不意味著它肯定存在。從理論上講,蟲洞是可能存在的,並且有以下幾種不同的類型。

第一種蟲洞理論叫做愛因斯坦-羅森橋,這種理論認為所有黑洞都是通往平行宇宙的一個入口,從二維圖像上看,時空是平坦的,但時空中的物體會使之扭曲,如果我們壓縮這個物體,時空的扭曲就會加劇,最後形成黑洞,這一單向通道形成事件視界,所有東西都能進入其中,但沒有任何一個可以逃出來,掉入的物體將被永遠困在中心的奇點當中,但也許,黑洞中心根本沒有奇點,一種可能的情況是,對面的事件視界看起來有點像我們的宇宙,但所有的一切都是鏡像的,而且時間是倒轉的,在我們的宇宙,所有一切墜入黑洞裡,而在平行宇宙中,由於時間是倒轉的,所有一切從鏡像黑洞中噴出,這有點像宇宙大爆炸的景象,鏡像黑洞又被稱為白洞。不幸的是,我們並不能穿越愛因斯坦-羅森橋,穿越到另一端需要花費近乎無窮的時間,這意味著,你可能還未達到對面,就死在隧道裡了。

如果想要快速宇宙,我們則需要另一種可通行的蟲洞——古典的弦理論蟲洞。如果弦論或它的其他分支對我們宇宙的描述是正確的,那我們的宇宙可能存在許多的蟲洞網絡。宇宙大爆炸後不久,最小尺度的量子在宇宙中發散,這可能創造出許多可穿越的蟲洞,而穿過蟲洞的弦被稱為「宇宙弦」。在宇宙大爆炸後萬億分之一秒裡,這些微小的蟲洞的被拉開至光年級的距離,散布在整個宇宙中。 如果蟲洞是在宇宙生命的初期形成的,無論是通過宇宙弦還是其他方式,它們可能散布各處,正等待被我們發現,可能有些蟲洞比我們想像中的還要近。

如果我們太陽系中存在蟲洞,將會是怎樣一幅情景?

如果蟲洞存在於太陽系中,它們應該非常小。因為任何可以容納人類進行時空旅行的蟲洞都需要極大的質量。試想一下,最小的黑洞被認為是原子一般大小,但它的質量可能是一座富士山的質量。而且黑洞的引力可能會重新定向太陽系中所有行星的傾斜和旋轉。但這種影響會很快恢復正常,蟲洞的內壁相互吸引,這導致蟲洞極度不穩定,很容易迅速塌陷。這也是為什麼蟲洞在打開不久就會關閉的原因。除非,蟲洞擁有奇異物質,在理論中,奇異物質是夸克物質的一種特例,有以前從未出現過的奇異屬性,這種物質被認為存在於中子星的核中,奇異物質是一種質量為負的物質,它具有排斥力,可以使蟲洞的內壁保持穩定。不幸的是,奇異物質不太可能存在於我們的宇宙中。

你覺得蟲洞真的存在嗎?我們真的可以進行時空旅行到達另一個平行宇宙嗎?

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