現實生活中的任意門!科學家手把手教你製造一個蟲洞!

現實生活中的任意門！科學家手把手教你製造一個蟲洞！

 Connor Feng • 2019-09-04 22:31:52　來源：前瞻網　E3312G0

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每個人都想要一個蟲洞，不是嗎?誰願意花數萬年的時間長途跋涉到另一顆無聊的恆星去呢?當你有了蟲洞之後，你就可以閃現到最近的蟲洞裡，走上一小段路，最後到達宇宙中某個遙遠的異國他鄉。

不過這個設想有個「小小」的技術難題：蟲洞是由極端彎曲的時空形成的一條捷徑隧道，它極其不穩定，並且有可能會造成災難性的後果，舉個例子，一旦你往蟲洞裡發射一個光子，它就會以比光速還快的速度坍塌。

但是最近發表在7月29日預印本雜誌arXiv上的一篇論文找到了一種方法來建造一個相對穩定的蟲洞，這個蟲洞還是會坍塌，但它的坍塌速度足夠慢，你可以在它坍塌之前將信息——甚至是物體——發送到蟲洞的另一端。

要建造這樣的一個蟲洞，你所需要的只是幾個黑洞和一些無限長的宇宙弦，「非常簡單」。

蟲洞問題

原則上，構建蟲洞非常簡單。根據愛因斯坦的廣義相對論，質量和能量會扭曲時空結構，而物質和能量的某種特殊結構將會導致蟲洞的形成，使宇宙中兩個原本非常遙遠的區域之間形成捷徑。

不幸的是，即使是在理論上，這些蟲洞也是非常不穩定的。即使只有一個光子穿過蟲洞，也會引發災難性的級聯，將蟲洞撕裂。然而，只要有一定數量的負質量——即重量相反的物質——就可以抵消常規物質試圖通過蟲洞所引起的破壞影響，換句話說，物質就有可能穿越蟲洞。

但負質量的物質是不存在的，所以我們需要一個新的計劃。

讓我們從蟲洞本身重新開始，我們需要一個入口和一個出口。從理論上講，把一個黑洞(一個沒有東西可以逃脫的太空區域)和一個白洞(一個沒有東西可以進入的理論太空區域)連接在一起並不是不可能的。當這兩個奇怪的天體結合在一起時，它們就形成了一個全新的東西：蟲洞，所以你可以跳進這條隧道的任何一端，然後完好無損地從另一端跳出來，而不是被重力碾碎。

但是白洞也是不存在的，這就有點棘手了。

帶電黑洞

既然白洞不存在，我們又需要一個新的計劃了。幸運的是，一些聰明的數學公式為我們揭示了一個潛在答案：帶電黑洞。黑洞是可以攜帶電荷的(但因為帶電黑洞的自然形成方式，它們並不常見)。帶電黑洞的內部是一個奇怪的地方，帶電黑洞的點狀奇點會被拉伸和扭曲，從而形成一條通向另一個帶電黑洞的橋梁。

這樣我們就可以用真實存在的東西得到一個蟲洞啦!

但是這個以帶電黑洞為基礎的蟲洞有兩個問題。第一，它仍然很不穩定，如果有人或者某物試圖通過蟲洞的話它一樣會坍塌。第二個問題就是兩個帶有相反電荷的黑洞會相互吸引——無論是從引力還是電場上——如果它們融合了的話你只會得到一個巨大的中性黑洞，換句話說就是沒用了。

宇宙弦

因此，為了使這一切順利進行，我們需要確保兩個帶電黑洞要安全地遠離彼此，並且確保蟲洞的隧道能夠自我維持。對此，一個潛在的解決方案就是宇宙弦。

宇宙弦是一種理論瑕疵，類似於水在結冰時形成的裂縫。這些宇宙殘餘物形成於宇宙大爆炸後最初幾分之一秒的早期宇宙裡。它們確實是非常奇異的東西，它們的寬度不超過一個質子，但一英寸長度的宇宙弦就比珠穆朗瑪峰還要重，你永遠都不會想遇到它們，因為它們會像宇宙雷射劍一樣把你切成兩半，不過你不用太擔心，因為我們也不確定它們是不是真的存在，而且我們也從來沒有在宇宙中見到過它們。

儘管如此，它們也沒有不能存在理由。

當談到蟲洞時，宇宙弦還有另一個非常有用的特性：巨大的張力。換句話說，它們並不喜歡受到阻力，如果你用宇宙弦穿過蟲洞，並且讓宇宙弦穿過兩個黑洞的外邊緣，從其中一個黑洞延伸到無窮遠的話，宇宙弦的張力就可以防止帶電黑洞之間彼此吸引，讓蟲洞的兩端彼此遠離。從本質上講，宇宙弦的兩端就像兩支對立的拔河隊伍，拉住兩個黑洞。

振動

一根宇宙弦可以解決蟲洞其中一個問題(保持蟲洞兩端打開)，但它並不能阻止蟲洞本身的坍塌。所以，我們需要引入另一根宇宙弦，這根宇宙弦也需要穿過蟲洞，但它也要在兩個黑洞之間的正常空間中構成閉環。

當宇宙弦被封閉在一個閉環當中時，它們會劇烈振動，這些振動會攪動周圍的時空，適當的振動會引起宇宙弦鄰近區域產生負能量，這些負能量能夠像蟲洞裡的負質量一樣，可能會穩定蟲洞。

這看起來有點複雜，但在最近的論文中，一個理論物理學家團隊給出了構建這樣一個蟲洞的詳細指導。不過這並不是一個完美的解決方案：最終，宇宙弦的固有振動——也就是保持蟲洞打開的振動——會將能量和質量從宇宙弦上抽離，使宇宙弦變得越來越小。從本質上說，隨著時間的推移，宇宙弦就會因為自己的振動而消失，蟲洞在不久之後也會完全坍塌。但這個東拼西湊的蟲洞可能會保持足夠長的穩定時間，讓信息甚至物體活著到達蟲洞的另一端，有這個效果就已經很不錯了。

但首先，我們還是先要找到一些宇宙弦再說。

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