如果我們能走捷徑穿越時空,參觀另一個星系呢?科幻電影已經想像了多年的可能性, 但蟲洞是真的嗎?
想像一下,如果我們能跳到我們最近的大星系鄰居仙女座,看看我們的銀河系是什麼樣子從外面。
或者,想知道最近發現的地球外行星是否適合居住?發送探針檢查!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?
理論物理學家自20世紀30年代起就假設了這種穿越時空的捷徑的存在,最初稱它們為白孔,並最終稱之為愛因斯坦-羅森橋。白洞的作用就像黑洞的相反,它通過發射能量,同時不允許任何東西進入。(黑洞,當然,允許物質和能量進入,但是,很像加州酒店,一旦你進入,你永遠無法離開。由於&34;這個名字有點乾澀,它們更通常被稱為蟲洞。)
你可以把蟲洞想像為一種在時空連接兩個點的隧道。隧道可能是一個直滑道或採取更蜿蜒的道路。如果蟲洞是&34;,它充當穿越時空的快捷方式,連接兩個點,否則將相距甚遠。蟲洞可以連接一個宇宙中的不同點,也可以連接不同的宇宙。
描繪蟲洞的最常見方式是想像你拿著一張代表正常空間的紙。把穿越太空就像沿著紙條旅行一樣。現在,在每一端標記一個點,將紙彎曲為兩半,將這兩個點放在一起,但不要讓它們接觸。如果您要在正常空間(即沿著紙張一起旅行),從其中一個標記到另一個標記的行程將比有隧道或&34;通過它們之間的空位連接紙張上的兩個點時更長。
現在最大的問題是蟲洞真的存在嗎?
從未直接或間接觀察到蟲洞,但蟲洞確實存在,因為它們出現在愛因斯坦廣義相對論場方程的解中。對於不每天處理雅各比矩陣的我們這些來說,這意味著我們可以將宇宙分解成許多不同的部分,然後用數學方程來描述這些碎片是如何結合在一起的。
這些場方程就像腳手架或宇宙所建。描述大相對論或重力如何工作的方程不需要蟲洞存在,但它們確實允許它們存在。換句話說,一個可能的解決方案,以大相對論場方程是一個蟲洞,連接兩個點在時空。
蟲洞不僅純理論化,在愛因斯坦的場方程之外的數學中,也有一些已知的問題使蟲洞成為現實。首先,它們不穩定,這意味著它們會迅速崩潰。因此,如果隧道繼續在隧道周圍坍塌,任何可能成為時空的旅客都永遠無法進入隧道的另一端。然而,一切都不會丟失,因為物理學家已經發現,調用外來物質的存在可以打開蟲洞。外來物質,不要與暗物質混淆,是一種物質的形式,具有負能量密度和負壓,被排斥而不是被重力吸引。到目前為止,外來物質通常以粒子的形式出現在量子實驗中,所以沒有人知道是否有足夠的外來物質來製造蟲洞可以存在於一個地方。
即使我們可以用外來物質的重力排斥能力來支撐一個蟲洞隧道,其他理論家,如史蒂芬·霍金,也提出,一旦任何東西,甚至單個粒子進入蟲洞,數學要求蟲洞崩潰。這對星系間空間和時間旅行來說並不是好兆頭。
蟲洞是科幻小說愛好者(想想接觸或唐尼·達科)和理論物理學家的熱門主題,因為這樣的捷徑會打開一個可能性的宇宙。我們可以在人類有生之年前往另一個星系,或探索平行宇宙的存在。蟲洞不僅僅允許太空旅行的可能性,而且允許穿越時間。
你會用蟲洞做什麼?