關(guān)于蟲(chóng)洞的物理知識(shí)

　　蟲(chóng)洞(Wormhole),又稱(chēng)愛(ài)因斯坦-羅森橋,是宇宙中可能存在的連接兩個(gè)不同時(shí)空的狹窄隧道。你知道蟲(chóng)洞的物理相關(guān)知識(shí)嗎?接下來(lái)學(xué)習(xí)啦小編為你整理了蟲(chóng)洞的物理知識(shí)，一起來(lái)看看吧。

　　蟲(chóng)洞的概念

　　最初產(chǎn)生于對(duì)史瓦西解的研究中。物理學(xué)家在分析白洞解的時(shí)候，通過(guò)一個(gè)阿爾伯特・愛(ài)因斯坦的思想實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)宇宙時(shí)空自身可以不是平坦的。在不平坦的宇宙時(shí)空中，這種結(jié)構(gòu)就意味著黑洞視界內(nèi)的部分會(huì)與宇宙的另一個(gè)部分相結(jié)合。

　　蟲(chóng)洞連接黑洞和白洞，在黑洞與白洞之間傳送物質(zhì)。在這里，蟲(chóng)洞成為一個(gè)阿爾伯特·愛(ài)因斯坦—羅森橋，物質(zhì)在黑洞的奇點(diǎn)處被完全瓦解為基本粒子，然后通過(guò)這個(gè)蟲(chóng)洞(即阿爾伯特?愛(ài)因斯坦—羅森橋)被傳送到白洞并且被輻射出去。

　　物理學(xué)家一直認(rèn)為，蟲(chóng)洞的引力過(guò)大，會(huì)毀滅所有進(jìn)入它的東西，因此不可能用在宇宙旅行之上。但是，假設(shè)宇宙中有蟲(chóng)洞這種物質(zhì)存在，那么就可以有一種說(shuō)法：如果你于12：00站在蟲(chóng)洞的一端(入口)，那你就會(huì)于12：00從蟲(chóng)洞的另一端(出口)出來(lái)。

　　蟲(chóng)洞的原理

　　早在19世紀(jì)50年代，已有科學(xué)家對(duì)“蟲(chóng)洞”作過(guò)研究，由于當(dāng)時(shí)歷史條件所限，一些物理學(xué)家認(rèn)為，理論上也許可以使用“蟲(chóng)洞”，但“蟲(chóng)洞”引力過(guò)大，會(huì)毀滅所有進(jìn)入的東西，因此不可能用在宇宙航行上。

　　“瞬間移動(dòng)”的可能，如同超時(shí)空轉(zhuǎn)換。

　　隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，新的研究發(fā)現(xiàn)，“蟲(chóng)洞”的超強(qiáng)力場(chǎng)可以通過(guò)“負(fù)能量”來(lái)中和，達(dá)到穩(wěn)定“蟲(chóng)洞”能量場(chǎng)的作用?？茖W(xué)家認(rèn)為，相對(duì)于產(chǎn)生能量的“正物質(zhì)”，“反物質(zhì)”也擁有“負(fù)質(zhì)量”，可以吸去周?chē)心芰俊?/p>

　　像“蟲(chóng)洞”一樣，“負(fù)質(zhì)量”也曾被認(rèn)為只存在于理論之中。不過(guò)，當(dāng)前世界上的許多實(shí)驗(yàn)室已經(jīng)成功地證明了“負(fù)質(zhì)量”能存在于現(xiàn)實(shí)世界，并且通過(guò)航天器在太空中捕捉到了微量的“負(fù)質(zhì)量”。

　　據(jù)科學(xué)家猜測(cè)，宇宙中充斥著數(shù)以百萬(wàn)計(jì)的“蟲(chóng)洞”，但很少有直徑超過(guò)10萬(wàn)公里的，而這個(gè)寬度正是太空飛船安全航行的最低要求。“負(fù)質(zhì)量”的發(fā)現(xiàn)為利用“蟲(chóng)洞”創(chuàng)造了新的契機(jī)，可以使用它去擴(kuò)大和穩(wěn)定細(xì)小的“蟲(chóng)洞”。

　　科學(xué)家指出，如果把“負(fù)質(zhì)量”傳送到“蟲(chóng)洞”中，把“蟲(chóng)洞”打開(kāi)，并強(qiáng)化它的結(jié)構(gòu)，使其穩(wěn)定，就可以使太空飛船通過(guò)。

　　而然，蟲(chóng)洞只能回到過(guò)去。所謂的“瞬間移動(dòng)”，其實(shí)就是利用蟲(chóng)洞兩點(diǎn)之間的時(shí)間差。打個(gè)比方說(shuō)，A點(diǎn)的時(shí)間比B點(diǎn)快;而兩點(diǎn)的時(shí)間就是水，水只會(huì)從高處流到低處;而因?yàn)锳點(diǎn)的時(shí)間比較快，因此A點(diǎn)可以通過(guò)蟲(chóng)洞去B點(diǎn)，因?yàn)槠渲械臅r(shí)間差，所以到達(dá)B點(diǎn)時(shí)，人會(huì)感覺(jué)到好像沒(méi)有用上多少的時(shí)間;同時(shí)地，B點(diǎn)無(wú)法通過(guò)蟲(chóng)洞到達(dá)A點(diǎn)，因?yàn)闀r(shí)間的排擠--中間的時(shí)間差，造成了時(shí)間斷層。至于為什么A點(diǎn)出發(fā)則沒(méi)有斷層--還是因?yàn)闀r(shí)間差。當(dāng)從A點(diǎn)出發(fā)時(shí)，時(shí)間是X點(diǎn);而到達(dá)B點(diǎn)時(shí)，B點(diǎn)的時(shí)間才剛剛是X點(diǎn)，時(shí)間可以被完全地銜接起來(lái)。而唯一從較慢的時(shí)間點(diǎn)前往較快的時(shí)間點(diǎn)，只能利用光速。

　　蟲(chóng)洞相關(guān)理論

　　一是空間中的隧道，它就像一個(gè)球體，你要是沿球面走就遠(yuǎn)了。但如果你走的是球里的一條直徑就近了，蟲(chóng)洞就是直徑!

　　二是黑洞與白洞的聯(lián)系。黑洞可以產(chǎn)生一個(gè)勢(shì)阱，白洞則可以產(chǎn)生一個(gè)反勢(shì)阱。宇宙是三維的，將勢(shì)阱看作第四維，那么蟲(chóng)洞就是連接勢(shì)阱和反勢(shì)阱的第五維。假如畫(huà)出宇宙、勢(shì)阱、反勢(shì)阱和蟲(chóng)洞的圖像，它就像一個(gè)克萊因瓶——瓶口是黑洞，瓶身和瓶頸的交界處是白洞，瓶頸是蟲(chóng)洞!

　　三是你說(shuō)的時(shí)間隧道，根據(jù)愛(ài)因斯坦所說(shuō)的你可以進(jìn)行時(shí)間旅行，但你只能看，就像看電影，卻無(wú)法改變發(fā)生的事情，因?yàn)闀r(shí)間是線性的，事件就是一個(gè)個(gè)珠子已經(jīng)穿好，你無(wú)法改變珠子也無(wú)法調(diào)動(dòng)順序!

　　四是周?chē)怨潭ǚ绞绞芰Γ斐傻木薮笸屏υ斐傻氖芰臻g搬運(yùn)。比如一段真空在水中，以某種形狀突然受到水的填補(bǔ)，巨大的水壓所造成的壓力將其中的東西推出所形成的現(xiàn)象?；蛟S這是可以通過(guò)借用自然中所擁有的力所可以實(shí)現(xiàn)的，就可借水流之力發(fā)電一樣，不過(guò)是再拐個(gè)彎。

　　我們討論的都是普通“完美”黑洞。細(xì)節(jié)上，我們討論的黑洞都不旋轉(zhuǎn)也沒(méi)有電荷。如果我們考慮黑洞旋轉(zhuǎn)同時(shí)/或者帶有電荷，事情會(huì)變的更復(fù)雜。特別的是，你有可能跳進(jìn)這樣的黑洞而不撞到奇點(diǎn)。結(jié)果是，旋轉(zhuǎn)的或帶有電荷的黑洞內(nèi)部連接一個(gè)相應(yīng)的白洞，你可以跳進(jìn)黑洞而從白洞中跳出來(lái)。這樣的黑洞和白洞的組合叫做蟲(chóng)洞!

　　白洞有可能離黑洞十分遠(yuǎn);實(shí)際上它甚至有可能在一個(gè)“不同的宇宙”--那就是，一個(gè)時(shí)空區(qū)域，除了蟲(chóng)洞本身，完全和我們?cè)诘膮^(qū)域沒(méi)有連接。一個(gè)位置方便的蟲(chóng)洞會(huì)給我們一個(gè)方便和快捷的方法去旅行很長(zhǎng)一段距離，甚至旅行到另一個(gè)宇宙?；蛟S蟲(chóng)洞的出口停在過(guò)去，這樣你可以通過(guò)它而逆著時(shí)間旅行?？偟膩?lái)說(shuō)，它們聽(tīng)起來(lái)很酷。

　　但在你認(rèn)定那個(gè)理論正確而打算去尋找它們之前，你應(yīng)該知道兩件事。首先，蟲(chóng)洞幾乎不存在。正如我們上面我們說(shuō)到白洞時(shí)，只因?yàn)樗鼈兪欠匠探M有效的數(shù)學(xué)解并不表明它們?cè)谧匀恢写嬖?。特別的，當(dāng)黑洞由普通物質(zhì)坍塌形成(包括我們認(rèn)為存在的所有黑洞)并不會(huì)形成蟲(chóng)洞。如果你掉進(jìn)其中的一個(gè)，你并不會(huì)從什么地方跳出來(lái)。你會(huì)撞到奇點(diǎn)，那是你唯一可去的地方!

　　還有，即使形成了一個(gè)蟲(chóng)洞，它也被認(rèn)為是不穩(wěn)定的。即使是很小的擾動(dòng)(包括你嘗試穿過(guò)它的擾動(dòng))都會(huì)導(dǎo)致它坍塌。

　　在史瓦西發(fā)現(xiàn)了史瓦西黑洞以后，理論物理學(xué)家們對(duì)愛(ài)因斯坦常方程的史瓦西解進(jìn)行了幾乎半個(gè)世紀(jì)的探索。包括上面說(shuō)過(guò)的克爾解、雷斯勒——諾斯特朗姆解以及后來(lái)的紐曼解，都是圍繞史瓦西的解研究出來(lái)的成果。我在這里將介紹給大家的蟲(chóng)洞，也是史瓦西的后代。

　　當(dāng)物理學(xué)家們想到了白洞的時(shí)候，蟲(chóng)洞第一次在史瓦西解中出現(xiàn)。物理學(xué)家們通過(guò)一個(gè)愛(ài)因斯坦的思想實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)時(shí)空可以是彎曲的。在這種情況下，我們會(huì)十分驚奇的發(fā)現(xiàn)，如果恒星形成了黑洞，那么時(shí)空在史瓦西半徑，也就是視界的地方是與原來(lái)的時(shí)空完全垂直的。

　　自從在史瓦西解中發(fā)現(xiàn)了蟲(chóng)洞，物理學(xué)家們就開(kāi)始對(duì)蟲(chóng)洞的性質(zhì)感到好奇!

　　我們先來(lái)看一個(gè)蟲(chóng)洞的經(jīng)典作用：連接黑洞和白洞，成為一個(gè)愛(ài)因斯坦——羅森橋，將物質(zhì)在黑洞的奇點(diǎn)處被完全瓦解為基本粒子，然后通過(guò)這個(gè)蟲(chóng)洞(即愛(ài)因斯坦——羅森橋)被傳送到這個(gè)白洞的所在，并且被輻射出去。

　　蟲(chóng)洞沒(méi)有視界，它有的僅僅是一個(gè)和外界的分解面。蟲(chóng)洞通過(guò)這個(gè)分解面和超空間連接，但是在這里時(shí)空曲率不是無(wú)限大。就好比在一個(gè)在平面中一條曲線和另一條曲線相切，在蟲(chóng)洞的問(wèn)題中，它就好比是一個(gè)四維管道和一個(gè)三維的空間相切，在這里時(shí)空曲率不是無(wú)限大。因而我們可以安全地通過(guò)蟲(chóng)洞，而不被巨大的引力所摧毀。

　　天體物理學(xué)家認(rèn)為蟲(chóng)洞是一種天然的時(shí)間機(jī)器，維持蟲(chóng)洞的開(kāi)放可以使回到過(guò)去或者進(jìn)入未來(lái)，當(dāng)然還沒(méi)證據(jù)顯示宇宙中存在“宏觀蟲(chóng)洞，

　　天體物理學(xué)家稱(chēng)蟲(chóng)洞可能是一種天然的時(shí)間機(jī)器，雖然超越蟲(chóng)洞的行為從沒(méi)有出現(xiàn)過(guò)，而且蟲(chóng)洞本身是否真實(shí)存在也沒(méi)有直接證據(jù)證實(shí)，只是根據(jù)愛(ài)因斯坦的廣義相對(duì)論預(yù)言對(duì)這一奇特的時(shí)空進(jìn)行研究。

　　天體物理學(xué)家埃里克·戴維斯認(rèn)為如果能維持一個(gè)蟲(chóng)洞的連續(xù)開(kāi)放，就可以回到過(guò)去或者進(jìn)入未來(lái)世界，但是蟲(chóng)洞在哪兒?還沒(méi)有發(fā)現(xiàn)蟲(chóng)洞在現(xiàn)實(shí)宇宙中存在的證據(jù)。

　　奇異外來(lái)物質(zhì)對(duì)其知之甚少其中將涉及到量子理論，因此在研究蟲(chóng)洞之前，必須在蟲(chóng)洞關(guān)閉之前完成時(shí)間旅行。