蟲洞能被創造出來?這是科學家們的幻想嗎?

2020-09-15 綠水煎茶

在《星際穿越》這部電影中,在影片的最後,關於蟲洞的出現,給出的解釋是「他們」就是「我們」。那麼這就是未來高維的人類放置了蟲洞嗎?如果按這種說法來看,創造蟲洞也許在科學上是可能實現的。


那麼什麼是蟲洞呢?

百度百科中說「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開啟。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通道,所以也叫&34;。

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」。


蟲洞等於黑洞嗎?

很多人都是蟲洞、黑洞傻傻分不清。可能都是未知所以讓人們感到神秘,讓人感到疑惑。

蟲洞是時空中的隧道,理論上可以允許時空中的任何地方旅行,甚至進入另一個宇宙。愛因斯坦的廣義相對論理論考慮到了蟲洞的可能性,儘管蟲洞是否真的存在是另一回事。


原則上,所有的蟲洞都是不穩定的,當它們打開時就會關閉。保持它們開放和可穿越的唯一方法就是使用一種奇異的物質形式,即所謂的「負質量」這種奇異物質具有奇異的性質,包括從標準的引力場中飛出而不是像普通物質那樣落向它。沒有人知道這種奇異物質是否真的存在。

在許多方面,蟲洞類似於黑洞。這兩種類型的物體都非常密集,對於它們大小的物體都有強大的引力。主要區別在於,從理論上講,任何物體在進入黑洞的事件視界後都不能返回,而任何進入蟲洞的物體在理論上都可以逆轉這一過程。

當兩個黑洞彼此螺旋接近時,它們的軌道速度就會增加,就像旋轉的花樣滑冰運動員把手臂拉近身體一樣。反過來,引力波的頻率上升。這些引力波產生的聲音是一個啁啾,很像一個人在滑動哨子上快速增加音調,因為任何頻率的增加相當於音調的增加。

如果你觀察一個黑洞螺旋進入一個蟲洞,你會看到類似於兩個黑洞相遇的啁啾聲,但是黑洞發出的引力信號會很快消失,因為它在蟲洞的另一邊輻射出大部分引力波。(相比之下,當兩個黑洞碰撞時,會產生巨大的引力波。)


蟲洞可以被創造嗎?

在霍金關於蟲洞的理論中,蟲洞的直徑只能容得下通過基本粒子,而且非常不穩定,這裡不穩定的意思就是蟲洞隨時可能消失。如果你想星際旅行首先得被打散到夸克或者更小的單位然後一個個通過。之後有的科學家提到了可以用負量能量撐大蟲洞使得其可以容得下飛船通過,這個是符合理論的,負能量實際也是存在的,但是及其稀少,至於如何製造負能量目前沒有結論。

至於人造引力,引力是取決於質量的,質量並不能憑空生成,人類能做的只有拼接和壓縮,比如用無數小行星拼成一個大行星,理論上可能的。另外如果把地球壓縮到一座山大小,地球就會變成一個黑洞,但是目前人類做不到這一點,氫彈什麼的是遠遠不夠的。

空間彎曲不一定就是路途變長,也可能變短,不一定是因為引力,空間如果膨脹不均勻也可能造成扭曲。

最後,針對流行的黑洞蟲洞說:的確理論上存在這種可能,蟲洞的兩端是黑洞,或者另一個白洞。那麼即使人造了一個黑洞,黑洞的中心就是蟲洞入口,這樣的蟲洞也是沒法用的,因為在進入蟲洞之前,你早已被黑洞的巨大引力撕裂,而且這個黑洞很有可能是死胡同,它的終點就是奇點,沒有出口!


蟲洞可能存在嗎?

對於這個問題, 我們也許永遠都無法確切地知道結果, 因為宇宙實在太大了。 但是維持可觀測蟲洞所需的數量近乎於天方夜譚的負能量物質幾乎為我們提供了答案。

迄今為止, 人類從未在任何宏觀尺度上發現過負能量物質, 所有產生負能量物質的實驗方法利用的都是微弱的量子效應。 為了能夠維持一個可穿越蟲洞, 必須存在某種機制把量子效應所產生的微弱的負能量物質匯集起來, 達到足夠的數量。

但是負能量物質可以被匯聚起來嗎? 最近十幾年來物理學家們在這方面做了一些理論研究, 結果表明由量子效應產生的負能量物質是不可能無限制地加以匯聚的。 負能量物質匯聚得越多, 它所能夠存在的時間就會越短。

因此一個蟲洞沒有負能量物質是不穩定的, 負能量物質太多了也會不穩定! 那麼到底什麼樣的蟲洞才能夠穩定的呢? 初步的計算表明, 只有線度比原子的線度還要小二十幾個數量級的蟲洞才是穩定的!這又回到了我們文章的開頭,如果你想通過,那麼先變成基本粒子吧……


總結

看「雷神2」的時候發現了蟲洞的一個問題,在地球上不同勢能的地方開一個互通的蟲洞,那麼入口在低處(低勢能),出口在高處(高勢能)的蟲洞就可以使有質量的物體無限加速。

所以理論上如果蟲洞存在,也應該只能連接兩個在宇宙中勢能完全相同的空間位置。宇宙中雖然不是沒有勢能完全相同的地方,但基本上無法計算,所以即使蟲洞可以由人類創造,先不提需要多少能量,人類也無法控制到達宇宙什麼位置,失去了蟲洞存在的意義。

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  • 蟲洞理論是如何提出來的,蟲洞裡面會有什麼?
    而關於「蟲洞」的預測,是基於愛因斯坦的廣義相對論推導出來的,具體來說就是從廣義相對論中推導出黑洞和白洞這兩個特解,然後人們基於黑洞和白洞的特性,在此基礎上想像出存在著一種特殊的「時空通道」來連接黑洞和白洞,因此從實質上來說,蟲洞與黑洞和白洞有著本質的區別,它不是一種物質,也不是一種天體的結構。
  • 我們能看見蟲洞嗎?
    什麼是蟲洞宇宙中的蟲洞是科學家推測可能存在的一種特殊隧道,它的兩頭連接著兩個遙遠的時空,理論上說,如果能從蟲洞的一端穿越到另一端,就能實現超越光速的時空旅行。——談談量子力學》##愛因斯坦提出廣義相對論後,各地的科學家都對這一理論展開了積極研究,來自奧地利的物理學家Ludwig Flamm就是在這一過程中想到了類似蟲洞的概念。
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  • 蟲洞是什麼?我們真的可以穿越時空嗎?
    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?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
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