什麼是蟲洞?
蟲洞,其實就是時空中的「近路」。它是同一個宇宙中兩個時空點之間的捷徑,或者是連結兩個不同宇宙之間的通道。在三維空間中,蟲洞的形狀應該像管子一樣的。當然,在不同維度的時空中,蟲洞的樣子也會不太一樣。
因為它是建立在不違背現在物理學規律的基礎上的。比如說因果規律啊,能量守恆啊。這些物理學的黃金規律,你是不能違背的。在滿足這些規律的前提下,這種所謂的蟲洞是不是存在的?已經證明了,是可以構造的。
蟲洞分成兩種。一種是「不可雙向穿行」的蟲洞,過去以後是回不來的,只能單向穿行。著是在很早的時候提出來的,所謂「愛因斯坦-羅森橋」,就是連接黑洞和白洞之間的蟲洞,它是不可雙向穿行的。
在上世紀80年代,霍金他們所做的那種蟲洞叫「歐幾裡得蟲洞」。它沒有時間這個概念,只有空間這個慨念。因為討論的是歐幾裡得的量子引力理論裡面,會有這種時空拓撲結果。這樣的蟲洞也是不可雙向穿行的。
現在學術界討論的蟲洞要求「雙向可穿行」,人還是要回來的 。這種雙向可穿行的蟲洞,叫「洛倫茲蟲洞」。現在學術界通常認為,蟲洞這個概念,就是指雙向可穿行的蟲洞,它連接著同一個宇宙中兩個遙遠的點,或者兩個不同的宇宙。
什麼是黑洞?
黑洞就是中心的一個密度無限大、時空曲率無限高、體積無限小,熱量無限大的奇點和周圍一部分空空如也的天區,這個天區範圍之內不可見。依據阿爾伯特-愛因斯坦的相對論,當一顆垂死恆星崩潰,它將聚集成一點,這裡將成為黑洞,吞噬鄰近宇宙區域的所有光線和任何物質。
如果是一個不轉動的黑洞,那麼進入黑洞的視界後,他就應該向奇點落下去,最後就會被潮汐力所撕裂。但還有一種情況,如果這個黑洞是轉動的,它就會存在一個內部視界,愛內部視界中還有一個克爾環,穿過這個克爾環,就可以到另一個宇宙中去。要注意的是,這個環本身並不是奇點。奇點只是附在這個環上。
兩者的區別
黑洞和蟲洞都會以類似的方式使周圍的空間發生扭曲,但是不管有多麼相似,它們仍然是有一些不同之處的。
黑洞是質量至少是太陽10到15倍的恆星演化的終點。當一顆恆星經歷過超新星爆炸後,就可能留下一個燃燒殆盡的星體殘骸。由於沒有外部的力量來對抗引力,這個殘骸將逐漸塌陷。換句話說,它全部的質量都會被擠壓向一點,在這個點上,時間和空間都是停止的。黑洞的中心點叫做奇點。在奇點的某個特定距離之內,引力非常強大,以至於沒有任何東西能夠逃逸出來,包括光。
而蟲洞是時間與空間構成的平滑編織物上的一處突起。它的作用可能就像是時空隧道。(這為很多科幻小說提供了素材⋯⋯)根據愛因斯坦的相對論,對於一個正在高速加速的物體來說,時間會過得比較緩慢。如果蟲洞的一端被加速到接近光速,而另一端是靜止的,那麼從加速一端穿越蟲洞到達靜止一端的旅行者就會回到過去。
去年霍金又提出一個假說,他認為,黑洞實際上無法吞噬和消滅物理訊息,就算掉入黑洞,也是可以出來的。只不過,你無法回到我們的宇宙(從本宇宙永遠消失了)……
視頻:超重黑洞