100億光年!《星際穿越》的蟲洞通往多遠的宇宙?

2020-08-10 宇宙接觸

​在《星際穿越》中,地球上出現了大規模的「枯萎病」,包括農作物在內的大量植物逐漸走向滅絕。人類不僅面臨飢餓,而且還面臨窒息,地球已經變得無法適宜人類的生存,離開地球迫在眉睫。

於是,人類去宇宙中尋找第二個宜居的星球,以期能夠延續人類文明。那麼,《星際穿越》中的人類是去哪裡尋找宜居的外星世界?他們去的地方離開銀河系了嗎?

在太陽系中,除了地球之外,沒有一顆星球是適合人類生存的。雖然木衛二、土衛六等衛星上有可能存在生命,但這些星球遠離太陽,溫度非常低,也沒有可供呼吸的氧氣,人類無法在這樣的世界中生存。因此,人類只能放眼太陽系外。

銀河系中估計有上千億顆恆星,幾乎每顆恆星周圍都有行星,而像地球這樣主要由巖石和金屬構成的巖質行星多達上百億。就在4.2光年之外,離太陽最近的恆星——比鄰星,它的宜居帶中運行著一顆質量略大於地球的巖質行星——比鄰星b

也就是說,銀河系中不缺行星,其中很可能存在不少環境與地球相似的外星世界,人類可以在上面生存。但問題是,人類該如何去找那些宜居的系外行星?

《星際穿越》中的人類宇航科技與現實中相比,差別不大,最多只領先我們幾十年。宇宙飛船飛到土星需要22個月的時間,如果按照土星與地球的最近距離為8天文單位(約12億公裡)來計算,飛船的平均速度約為21公裡/秒。

如果以這個速度飛到比鄰星b,所需時間將會達到6萬年。如果比鄰星b不是宜居的,去往更遠的恆星系統還要更多的時間。顯然,這是不現實的,地球上的人類已經撐不了幾十年了,而且宇宙飛船上的補給系統也無法維持數以萬年的時間。

好在「他們」及時在土星周圍放置了一個蟲洞,這才讓星際穿越成為了可能。根據愛因斯坦的廣義相對論,負物質可以打開時空通道,連接兩個遙遠的宇宙時空。蟲洞就像「任意門」一樣,可以直接通往遙遠的地方。

宇宙飛船穿過土星附近的蟲洞後,太空人到達100億光年外的外星世界。銀河系的直徑最多只有20萬光年,所以100億光年的距離早已不在銀河系之內,而是在遙遠的河外星系之中。

如果沒有蟲洞,就連飛出半徑1光年的太陽系都是難事。而有了蟲洞,即便是100億光年的距離,也能在很短的時間內到達。可以說,利用蟲洞是進行星際飛行最為有效的方式。

不過,蟲洞在目前仍然停留於科幻階段。霍金猜測,即便真的能夠製造出蟲洞,其尺寸會非常小,而且還極其難以維持穩定。想要打開能夠用於星際飛行的蟲洞,只能藉助於目前仍然知之甚少的負物質。

除了蟲洞之外,相對論還提供了其他星際穿越的方式。例如,我們可以藉助於時間膨脹效應,在速度越接近光速的宇宙飛船上,時間流逝速率越趨於零,這樣亞光速飛船上的太空人可以在有限的時間裡飛到遙遠的宇宙中。或者還可以藉助曲速引擎,以實現不違背相對論的超光速飛行。

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