蟲洞是什麼?它是否真的存在於宇宙之中?

2021-01-18 天文在線

什麼是蟲洞?如果他們真的存在,他們是怎麼產生又是怎麼運作的呢?

蟲洞是連結兩個空間的隧道。理論上,即使蟲洞的兩端相隔得非常遠,它也可以讓你在極短得時間內跨越遙遠的距離。

蟲洞在二維環境的模擬

如果蟲洞的一端是學校,而另一端是你的家,那麼通過蟲洞往來於你的家與學校間就只一步之遙了。而蟲洞的另一端甚至可以是另一個星系裡的星球,它可以讓你輕鬆的到達那裡。

另一種蟲洞在二維環境的模擬

因此,蟲洞非常有趣,常常出現在科幻小說中。

但問題是,在我們的認知範圍內,蟲洞並不存在於我們的宇宙之中。

我們沒有找到任何證據證明他們存在,對於他們的形成也沒有任何的解說。

但是蟲洞的存在並不違背我們現有的宇宙論,所以我們可以認為蟲洞在理論上是存在的。

蟲洞存在於理論中。

在科學世界裡,一則理論是描述現象能在現實中發生或可能發生的猜想或途徑。你應該聽過一百年前愛因斯坦提出的「廣義相對論」,它介紹了「重力」這種讓我們站在地球上、讓地球繞著太陽轉的東西。這則理論同樣從數學角度描述了蟲洞。

若地面附近有一個蟲洞,它可能是這樣的

那麼理論上,蟲洞是怎麼運轉的呢?

首先,我們思考一種叫「時空」的東西。我們常常把它想像成一張有彈性的網布,宇宙中所有的東西都在這張網布中。

憑藉對「時空」的想像,我們看到了二維平面。在這張網布上行走的人可以選擇兩種行動方向:向前/向後或者向左/向右。在現實中,空間是三維的:你可以上下跳躍。

事實上,還有一個第四維空間:時間。你可能不覺得「時間」是一個維度,但物理學家卻是這麼認為的。把所有空間維度結合起來,得到的就是「時空」。

回到蟲洞的話題,想像我們要在時空網布上旅行,假設是從家裡到另一個遙遠的星球,即使我們乘坐宇宙飛船,這段距離也需要成千上萬年甚至更久才能跨越。

萊斯·博西納斯為NASA設想的蟲洞旅行

但如果我們能夠把這張網布摺疊起來,讓我們的家和這顆星球在一條直線上,再鑽一個連結兩層時空的洞呢?那將是一條能大大縮短旅行時間的捷徑。

那麼,我們可以在兩層時空之間鑽一個洞嗎?

沒有人知道要怎麼做,也沒有人知道蟲洞是否真的能在現實中被製造出來,但單純想一想就非常有趣了,而且這對我們探索宇宙有很大的幫助。

洛倫茲蟲洞(史瓦西蟲洞)的電腦繪圖

相關天文知識

蟲洞(或稱愛因斯坦-羅森橋)是連結時空中兩個點的猜想的結構。它的依據是利用雅可比矩陣和行列式求解愛因斯坦場方程的特殊解。蟲洞可以被看成空間中兩個點之間的隧道(例如不同地點或不同時間點)。更準確地說,它是時空連接體的超驗雙射,是在反德西特空間中顯現出來的卡拉比-丘流形的漸進投影。

蟲洞符合廣義相對論,但他們是否真的存在還是未知。

蟲洞可以縮短距離,大到十億光年、小到幾米距離。它可以連結宇宙或不同的時間點。

參考資料

1.WJ百科全書

2.天文學名詞

3. theconversation

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