蟲洞理論付諸實施:NASA宣布研發蟲洞旅行技術

2021-01-19 外星探索

美國航空航天局近日宣布,他們計劃研發曲速旅行和蟲洞旅行技術,使遠距離宇宙航行成為現實。他們此次研究將涉及未知的物理領域,展開革命性的太空探索。隨著我們對引力、時空和量子真空理解的增加,也許不久以後我們就能派遣機器人執行星際穿越任務了。該項目將對實驗室物理產生重大影響,並激發人們創造出一系列前所未有的機器。

蟲洞理論

時空洞(Wormhole)又稱愛因斯坦-羅森橋,也譯作蛀孔或蠹孔。是宇宙中可能存在的連接兩個不同時空的狹窄隧道。蟲洞是1916年由奧地利物理學家路德維希·弗萊姆首次提出的概念,1930年由愛因斯坦及納森·羅森在研究引力場方程時假設的,認為透過蟲洞可以做瞬時的空間轉移或者做時間旅行。

由阿爾伯特·愛因斯坦提出該理論。簡單地說,「蟲洞」就是連接宇宙遙遠區域間的時空細管。暗物質維持著蟲洞出口的敞開。蟲洞可以把平行宇宙和嬰兒宇宙連接起來,並提供時間旅行的可能性。蟲洞也可能是連接黑洞和白洞的時空隧道,所以也叫"灰道"。

理論上,蟲洞是連結白洞和黑洞的多維空間隧道,就像是大海裡面的漩渦,是無處不在但轉瞬即逝的。這些時空漩渦是由星體旋轉和引力作用共同造成的。就像漩渦能夠讓局部水面跟水底離得更近一樣,能夠讓兩個相對距離很遠的局部空間瞬間離得很近。不過有人假想一種奇異物質可以使蟲洞保持張開,也有人假設如果存在一種叫做幻影物質(Phantom matter)的奇異物質的話,因為其同時具有正能量和負質量,因此能創造排斥效應以防止蟲洞關閉。
迄今為止,科學家們還沒有觀察到蟲洞存在的證據。為了與其他種類的蟲洞進行區分,一般通俗所稱「蟲洞」應被稱為「時空洞」。

蟲洞,真的存在嗎?

在電影《星際穿越》中,未來地球已經被狂躁的沙塵暴摧毀;太空人庫珀奉命飛往外太空,通過土星附近的一個蟲洞飛往宇宙另一端,尋找人類適合居住的新星球。片中土星旁邊一個美麗的球狀物體就是蟲洞,宇宙過於廣闊,從地球到達新的星球,飛船僅僅超越光速還不夠,還需要一個扭曲時空的蟲洞。

李磊:蟲洞是在廣義相對論中容許存在的一種特殊結構,它可以把時空中的兩個點直接連接起來,不管這兩點在空間距離上或時間間隔上相距多遠。對它的簡單理解,就如同一張紙上相隔較遠的兩個點,通過摺疊將兩點重合在一起。

利用蟲洞的特性,我們就有可能在較短的時間內完成遠距離的空間旅行,或者進行時間旅行。不過,我們還沒有在天文觀測中找到蟲洞存在的實驗證據。在理論上也還存在各種各樣的困難。例如,製造和維持蟲洞可能需要具有負能量的物質。

如果定義真空所具有的能量為零,那麼我們通常提到的所有物質和它們的運動形式都具有正能量,負能量就是能量比真空還低。現在知道,只有量子物理中的卡西米爾效應可以提供非常微弱的負能量。所以,蟲洞能否存在或製造出來,在理論上還要等待完全量子化的引力理論來作出判斷。

周飛亞:蟲洞為啥叫蟲洞?從蘋果表面的一個點到另一個點,走的是一條弧線,但假如有一條蟲子在兩點之間蛀出一條通道爬過去,就可以走距離短得多的直線了。而我們所在的三維宇宙,就是蘋果的表面。

這個形象的概念,在1957年正式誕生,1985年首次出現在科幻小說中—這部大名鼎鼎的小說,就是卡爾·薩根所作、後來被拍成了電影的《接觸》。值得一提的是,正是《接觸》的流行,使物理學家對蟲洞產生興趣,進行了更深入的研究—作為科學與文學的結晶,科幻,就是以這樣的方式反哺著「父母」。

如今,在物理學意義上的蟲洞有著多種模型,而在科幻小說和影視中,蟲洞大都是以「交通要道」的面目出現的。這樣的設定,表現了人們探索的欲望和對星空的嚮往。古往今來,人類一直在不斷開拓自己的領地,向著未知的遠方進發。我們的腳步,從非洲的一個原始部落邁出,踏遍了一塊大陸,再跨越海洋或天空,覆蓋了整個地球,最終將目光投向了浩渺宇宙。從這個意義上來說,蟲洞,不僅僅是一條捷徑,更代表了一個夢想。它所通往的,不僅僅是明確的目的地,更是無限新奇的未知世界。

有趣的是,在蟲洞概念誕生的同一年,蘇聯發射了人類的第一個太空飛行器,向遙遠的外太空邁出了第一步。這,難道不是一個必然的巧合嗎?

對於如何解決這一難題,霍金認為蟲洞是最有可能實現的。他說道:'其實蟲洞就在我們的周圍,只是因為他們太 小我們根本無法看到,它存在於空間的任何角落中,儘管你可能覺得難以理解。任何物質都是存在洞口的,不管他多麼大或者多麼小,這是一個基本的物理原理,它也是適用於時間的,即使時間如何的 流逝,他也是存在縫隙、皺紋和空隙的。也許將這些縫隙放大,放大再放大,那麼它就會變得讓我們所能觀察到。時間的裂縫就是蟲洞。它能夠連接兩個不同的地方以及兩個不同的時代。

這項最新研究觀點使科學家們置疑是否蟲洞可能存在於不同的普通恆星和中子星。由於蟲洞中的奇特物質能夠像恆星之間的液體一樣 流動,兩顆恆星將出現不同尋常的脈動方式,這種脈動將釋放不同類型的能量,比如:超強能量。科學家提出的兩種蟲洞,一個用於在我們所處的宇宙進行星際和星系際旅行,一個用於往返於不同宇宙 之間。

蟲洞是一條可以進行時空穿梭的神奇隧道,讓星際甚至星系際旅行不再是一個夢想。科學家認為蟲洞極其不穩定,如果沒有一種帶有負能量的奇異物質讓洞口保持張開狀態,蟲洞會在瞬間突然閉合。然而,根據德國和希臘物理學家進行的研究,蟲洞無需藉助這種奇異物質便可處於張開狀態。這一研究發現意味著人類可能在將來的某一天在太空中發現蟲洞。也許,一個先進程度遠超過人類的文 明已經藉助蟲洞構成的星系際地鐵系統往返於不同星系之間。

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  • 蟲洞旅行理論上並非不可能,人類可穿越蟲洞?
    蟲洞旅行是太空科幻小說中最常見的元素之一,假想中的太空飛船可以通過穿越蟲洞來實現超光速旅行(FTL,faster-than-light),瞬間到達在空間上離自己非常遠的地方。由於廣義相對論認為宇宙中不存在比光速還快的速度,所以蟲洞旅行在廣義相對論下是不存在的。然而近幾年的物理研究認為,這種蟲洞或許存在於以量子物理為主的微觀層面上。最近的一項研究又給這一觀點添加了新依據。
  • 物理學家新研究:蟲洞旅行理論存在可能
    蟲洞旅行是太空科幻小說中最常見的元素之一,假想中的太空飛船可以通過穿越蟲洞來實現超光速旅行(FTL,faster-than-light),瞬間到達在空間上離自己非常遠的地方。由於廣義相對論認為宇宙中不存在比光速還快的速度,所以蟲洞旅行在廣義相對論下是不存在的。
  • 人類可穿越蟲洞?物理學家新研究:蟲洞旅行理論上並非不可能
    蟲洞旅行是太空科幻小說中最常見的元素之一,假想中的太空飛船可以通過穿越蟲洞來實現超光速旅行(FTL,faster-than-light),瞬間到達在空間上離自己非常遠的地方。由於廣義相對論認為宇宙中不存在比光速還快的速度,所以蟲洞旅行在廣義相對論下是不存在的。然而近幾年的物理研究認為,這種蟲洞或許存在於以量子物理為主的微觀層面上。最近的一項研究又給這一觀點添加了新依據。
  • 星際旅行的最佳方法蟲洞
    一些科學家猛烈抨擊索耶的理論,稱它違反物理學的一個基本定律——能量守恆。然而,也有一些科學家團隊(包括懷特團隊)對測試索耶理論有一定興趣。美國宇航局拒絕記者對懷特的採訪申請,但該局在一份聲明中表示:「儘管詹森太空中心一個團隊的超光速理論研究成為頭條新聞,但這屬於一種概念性調查。」換句話說,打好行囊、準備深空旅行其實為期還遠。
  • 一種新的物理學理論認為穿越蟲洞旅行是可能的
    蟲洞是科幻小說中的一個流行特徵,太空飛行器可以通過這種方法實現光速(FTL)旅行,實現從時空的一個點移動到另一個點。這種負能量的存在可以支持穩定蟲洞的存在,蟲洞是時空中各個點之間的橋梁,在某些事物有機會穿越它之前不會崩潰。基於作為粒子物理學標準模型一部分的物質,此類蟲洞存在是可能的。唯一的問題是,這些蟲洞只能存在於微觀層面,並且只能存在很小的距離。對於人類旅行而言,蟲洞必須很大,這需要超出標準模型的物理條件。
  • 《星際穿越》中的時光旅行:蟲洞理論上能夠實現這一切
    在很多的科幻小說中,時光旅行永遠都是非常熱門的話題,比如說14年非常火爆的電影《星際穿越》就講到了時空旅行,還有很多人記憶非常深的電影《終結者》系列,都讓人感嘆時空旅行的奇妙,對時空旅行充滿了幻想,那現實生活中真的有可能實現時空穿越嗎?
  • 關於蟲洞和時間旅行……
    要記得,如果有兩個同卵雙生的雙胞胎,其中一個待在家裡,而另一個以接近光速的速度外出旅行然後回到家,那麼雙胞胎中外出旅行的那個人就會比待在家裡的那個人年輕。運動中的時鐘轉得慢。如果具備了高度文明的工程資源,我們就可以設想以某種方式抓住蟲洞的一個洞口,並且讓其開始這樣的旅行。當然,要抓住蟲洞洞口這樣飄忽不定的東西並非易事,但是有兩種方式可以實現。
  • 科學:什麼是蟲洞?時間旅行?蟲洞真的是穿越時空的科學通道嗎?
    說到時間旅行,我們首先需要解釋一個概念:蟲洞。什麼是蟲洞?.蟲洞,也稱為愛因斯坦-羅森橋,是連接宇宙中兩個不同時空的一個可能的狹窄隧道。蟲洞是愛因斯坦和內森·羅森在1930年研究引力場方程時假設的。他們認為蟲洞可以進行瞬間的空間轉移或時間旅行。蟲洞和穿越時空是理論物理學家的假設,也就是說,在理論上,或者在數學方法中,存在這種特殊現象。然而,到目前為止,科學家們還沒有觀察到蟲洞的存在,也沒有證明時空旅行真的發生了。
  • 理論證實:人類穿越蟲洞時空旅行是可行的
    研究人員使用數學理論來解釋形成蟲洞的可能性,甚至設想出蟲洞的形狀。這是一個有點令人困惑的概念,但蟲洞本質上是一種摺疊空間和時間的理論方法,所以空間中的兩個位置可以連接在一起,就像在一張紙上的兩個點之間畫一條線,把紙摺疊起來使這些點相互接觸,然後用筆穿過頁面,形成的孔即代表蟲洞。愛因斯坦理論認為,時空可以糾纏得如此緊密,以至於兩個點可以共享同一物理位置,然後只需要在兩者之間有一個短的蟲洞來進行瞬時旅行。
  • 理論證實:人類穿越蟲洞時空旅行是可行的
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  • 經典科幻電影中的蟲洞與時空旅行
    時間機器建立在蟲洞的基礎之上,有了這類「通道」理論,時間旅行才有可能實現:時間機器是科學幻想的產物,如果從廣義相對論的角度看,確實給出了諸如封閉類時曲線等與蟲洞有關的理論。廣義相對論中通過黑洞等天體預言了宇宙中存在時空奇點,如果我們要想像這樣的結構,那可能是一個巨大的無限平面,且是無邊界的狀態,每一處的曲率都是為零。
  • 克爾黑洞能產生可穿越蟲洞,但人類想利用蟲洞旅行可謂本末倒置
    蟲洞被認為是一種穿越時空,連接空間中兩個遙遠點的方式。一些流行小說和電影中的角色使用蟲洞作為通往銀河系遙遠部分的入口。然而,沒有觀測證據表明它們存在,也沒有經驗證據表明它們不在某個地方。穩定蟲洞存在的一種方式是由某種外來物質創造和支持。說起來容易,但是什麼是奇異的材料呢?製作蟲洞需要什麼特殊屬性?從理論上講,這種「蟲洞物質」必須具有「負」質量。
  • 蟲洞理論:《星際穿越》真正的科學養分
    原標題:蟲洞理論:《星際穿越》真正的科學養分   《星際穿越》科學顧問基普·S·索恩名聲大噪。他的研究成果《蟲洞、時間機器和弱能量條件》基於數理上的自洽性而非現實可能性,對愛因斯坦場方程進行了嚴密推導,成為第一篇被國際頂級物理學雜誌《物理學評論》發表的、帶有「時間機器」字眼的論文。而此前,保守的物理學家視「時空旅行」為無稽之談。
  • 如何才能穿越蟲洞?
    蟲洞是1916年由奧地利物理學家路德維希·弗萊姆首次提出的概念,1930年由愛因斯坦及納森·羅森在研究引力場方程時假設的,認為透過蟲洞可以做瞬時的空間轉移或者做時間旅行。蟲洞旅行是太空科幻小說中最常見的元素之一,假想中的太空飛船可以通過穿越蟲洞來實現超光速旅行(FTL,faster-than-light),瞬間到達在空間上離自己非常遠的地方。由於廣義相對論認為宇宙中不存在比光速還快的速度,所以蟲洞旅行在廣義相對論下是不存在的。
  • 星際穿越丨基普·索恩:蟲洞、時間旅行和其他
    1988年,基普·索恩博士發表了一篇引起轟動的論文,指出利用時空隧道「蟲洞」或許有可能實現回到過去的時間旅行。那麼,自然界是否「容許」回到過去的時間旅行呢?回答這個問題又必須先知道什麼?為此,索恩博士接受了記者的訪問。
  • 時間旅行與蟲洞的奧秘
    星際旅行與時間旅行總是出現在各式各樣的科幻電影裡,今天作者就與大家一起來探秘時間旅行與蟲洞。根據相對論,沒有物體比光運動的更快,因此如果我們向我們最近的比鄰星發射航天飛船,由於兩者之間約4光年那麼遠,所以我們預料至少要8年才能等飛船歸來。
  • 蟲洞理論是怎樣的?未來時空旅行是否能實現?科學家表示還需努力
    蟲洞理論是否可行還需要進一步的科研研究來驗證,而這名宣稱來自未來的美國男子,最終也親自澄清是他自編自演的謊言。隨著現代科學技術的發展,時空穿梭、星際旅行不僅在科幻電影中被不斷地演繹,現實中科學家也在不斷地進行著科學研究。而普通的人們對此的關注也樂此不疲。
  • 蟲洞理論:這才是《星際穿越》真正的科學養分
    薩根不是相對論專家,他對自己設置的利用黑洞作為時空旅行手段的技術細節並不是太有把握,為了尋找科學上能站住腳的依據,他向著名物理學家基普·索恩(Kip. S. Thorne)求助。但無論如何,薩根不曾預料到,他當初的這一提問會在科學領域內打開這樣的局面,引發物理學界對時空旅行新的關注,其中,維持蟲洞持續開放的奇異物質的相關研究甚至成為該領域內的一個重要課題。科學家認為,相對於產生能量的「正物質」,「反物質」也擁有「負質量」,可以吸去周圍所有能量。像「蟲洞」一樣,「負質量」也曾被認為只存在於理論之中。
  • 蟲洞是真的嗎?真的存在穿越時空的蟲洞嗎?
    太空探索的主要挑戰從來不是我們的想像力,甚至我們有能力提出新技術,使太空飛行成為可能,但空間的廣闊。新地平線號宇宙飛船花了9.5年時間才能到達冥王星,而冥王星仍在太陽系內。最近的星星(在太陽之後)在26萬億英裡之外!如果宇宙給我們一條捷徑,那不方便嗎?什麼是蟲洞?
  • 時間旅行或能成真?科學家發現,一些大質量黑洞事實上是蟲洞
    這些橋梁在時空上連接了兩個不同的點,理論上創建了一條捷徑,可以減少旅行的時間和距離。這些快捷方式被稱為愛因斯坦-羅森橋或蟲洞。」的存在,而且已經有大量的科幻作品在利用「蟲洞」進行時空穿梭,不過,迄今為止,科學家尚未發現任何一個「蟲洞」,而且根據一些理論權威的說法,即使確實存在「蟲洞」,人類也不能利用它們進行時間旅行或者時空穿梭,「因為物理定律不允許。」