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虫洞是什么 虫洞来源是什么?

2023-02-22 10:24:28  来源:汇世网

虫洞是什么(虫洞穿越真实案例)

爱因斯坦提出的虫洞理论到底是什么,虫洞的里面会有什么?

虫洞是爱因斯坦广义相对论预言的一种奇异宇宙现象,虫洞不是一种天体实体,而是一个理想中的时空洞。

广义相对论是关于引力场的理论,爱因斯坦的引力场方程是里面最重要的部分,这个引力场方程表述为:

爱因斯坦场方程:R_uv-1/2*R*g_uv=κ*T_uv(Rμν-(1/2)gμνR=8GπTμν/(c*c*c*c) -gμν)

说明:这是一个二阶张量方程,R_uv为里契张量表示了空间的弯曲状况。T_uv为能量-动量张量,表示了物质分布和运动状况。g_uv为度规,κ为系数,可由低速的牛顿理论来确定。”_”后字母为下标,”^”后字母为上标。

根据这个方程,人们从中引申出了很多解,比如史瓦西真空解,由此得出了宇宙存在黑洞的预言,同样根据这个史瓦西解还得出了白洞、虫洞的预言。根据爱因斯坦引力场方程,还得出了时空弯曲、引力透镜、引力波等预言,这些预言都被后来的观测发现一一证实了。

现在黑洞已经证实,“白洞和“虫洞”的预言尚没有证实。

虫洞又叫爱因斯坦~罗森桥,是指宇宙中可能存在连接两个不同时空的隧道,因此也可以称为时空隧道。这个概念1916年由奥地利物理学家路德维希·弗莱姆首次提出,是1930年爱因斯坦和美籍以色列裔物理学家纳森·罗森,在研究引力场方程时假设的一种天文现象,认为透过虫洞可以做瞬时转移或者时间旅行。

现在这个理论还有很多争议,说法也很多,并被看好是未来解决深空远距离航行,突破光速瓶颈的一个选项。但有一点必须说明,虫洞旅行并不是真正的超光速旅行,只是能够达到超光速的效果,而实际速度并不一定要达到或者接近光速。

因此虫洞旅行与爱因斯坦狭义相对论的光速限制是不矛盾的。

更确切的说,虫洞旅行是抄近道,走捷径。

本来两个星系之间相隔很远,比如银河系和仙女座星系相隔254万光年,即便实现了光速旅行,在地球人看来,前往仙女座星系的人单程也要用254万年,这在人类世界是无法接受的。但这时如果在银河系与仙女座星系之间出现了一个虫洞,人们不需要再走那看来直线实际上是非常弯曲的时空,从这个洞中瞬时就能够到达仙女座星系,这比光速快了多少倍?

但飞船本身并非超光速,完全不受光速藩篱限制。就像我们乘火车过隧道,如果没有这个隧道要弯200公里才能够到山那边,现在有了这个隧道,只需要1分钟就到了山那边。更厉害的比喻就像一张大纸,一只蚂蚁从纸的A面爬到B面同样位置,需要爬半天,这时纸张上出现了一个小孔,蚂蚁从这个小孔一钻就过去了。

上面说的山那边和纸的另一面就是另一个遥远的时空,火车还是那个火车,蚂蚁还是那只蚂蚁,但到达目的地的费时就完全不一样了。这就是虫洞或者时空隧道或者爱因斯坦罗森桥的妙用。

虫洞形成机制。

虫洞形成机制有多种解释,但总体上是根据爱因斯坦引力场理论得来的。早在300多年前,牛顿就发现了万有引力规律,让人们知道了在宇宙中每个角落都充斥着引力,牛顿没有解释引力的根源是什么。

爱因斯坦广义相对论解决了这个问题,用无可辩驳的事实证明了引力是由质量对时空的扰动产生。这个理论认为,任何具有质量的物体,都会对周边的时空造成扰动,就像在水中丢下一颗石子,不管石子的大小都会对水产生扰动,只不过是质量越大的物体产生的扰动越大而已。

这种扰动的表现就是物体在自己周边形成时空扭曲,形成时空漩涡或者陷阱,质量越大的物体时空漩涡或者陷阱就越大,这样两个物体的时空漩涡会相互影响,相互掉到对方的陷阱,就表现出相互吸引的现象,而小天体经过大天体附近时,会掉进大天体的时空陷阱中,就表现出小天体被大天体吸引的现象,这就是万有引力的本质。

宇宙中存在着无数大大小小的天体,因此在宇宙中就存在着各种各样的时空漩涡和陷阱。当一些极大引力场出现时,比如星系、黑洞、类星体等等,会在自己周边形成巨大的时空漩涡,这些时空漩涡相互碰撞很可能形成一些奇异的空洞,这种空洞就是虫洞。

这有点像多股激流碰撞中形成的一些漩涡,这些漩涡有时候可以直通水底。

也有一种说法认为虫洞出现在黑洞和白洞之间,认为黑洞极端的时空曲率使奇点处物质被碾碎为基本粒子,然后从另一个时空的白洞辐射喷出,连接黑洞与白洞之间的就是虫洞。时空通讯不太认同这种观点,因此不展开来说。

黑洞、虫洞、白洞是三胞胎,但还只有黑洞产出。

黑洞、虫洞、白洞都是爱因斯坦引力场论得出的结论,也可以说都是这个方程的解,被视为爱因斯坦的预言。但迄今为止,只有黑洞被证实在宇宙中真实存在,并拍摄到了第一张黑洞照片。当然,黑洞本身是人眼看不到的,但黑洞的引力场效应使它周边会发生许多奇异的天象,人们就是根据黑洞理论并观测这些天象来了解黑洞的,拍摄的照片也是黑洞引力场形成的吸积盘和能量射线,总体上还是间接了解和“看到”黑洞,不过这些间接都与理论相契合,因此是正确的。

虫洞和白洞目前并没有观测到,理论上也还有不少争议。

很多人对虫洞寄予了很大希望,认为虫洞穿越和曲速航行是将来突破速度瓶颈,在恒星甚至星系之间穿梭的一个最好选项。一些理论认为,虫洞两头时间流速是不同的,两边是存在时间差的不同时空,这样从一端洞口进去时是12点,另一端洞口出来时就还是12点,穿越虫洞的人感觉并不耗费时间,是瞬时穿越。

也有人认为,即便虫洞真的存在,也很难利用。因为虫洞很不稳定,随时出现,也可能随时消失,且虫洞都比较小,理论上很难容得下一艘飞船通过。还有理论认为,负能量是撑开虫洞并且固化维持虫洞的工具,只要有足够的负能量,不但可以利用虫洞,还可以人工制造虫洞,就是所谓的时光机。

至于虫洞里面的情况,也有多种说法。

科幻电影中,进入虫洞的飞船周围充斥着由星光和辐射形成光怪陆离的视觉幻象,飞船穿越其中就像在享受一场光彩的盛宴。

但理论认为,进入虫洞并没有那么舒服。虫洞里面的引力场巨大,当接近虫洞时,引力潮汐力就会对飞船和人体产生拉伸作用,最终在巨大引力张力作用下,飞船和人体全部被拉碎成亚原子粒子,从白洞或者虫洞的另一端辐射而出,虫洞穿越过去的只是一堆粒子。

要解决这个问题,就是虫洞必须足够大,大到什么程度呢?根据引力场公式计算,半径至少要达到1光年。1光年是多少?就是9.46万亿千米,旅行者1号以每秒17km的速度走了四十多年,才走了222亿千米,只是1光年的426分之一。

看起来这个光年级尺度的虫洞对我们来说是一个很大的洞,但相比到254万光年距离的仙女座星系,只是一个小小的通道。如果真有这样的通道存在,其引力场效应是非常大的,相隔数百万光年就能够感觉到这种影响,因为要维持这样一个虫洞,所需的负能量将是银河系所有可见天体质量的100倍。

因此理论上,在距我们数百万光年范围的星系没有这种虫洞存在。

当然也有人提出了另外的观点,认为虫洞没有黑洞所具有的极端曲率视界,也就是没有无限引力场范围,这就意味着物质可以进入虫洞,也可以从虫洞中出去。

还有人认为有些虫洞会自我包裹,进入其中的物质或人不会从另一个出口出去,而是返回到自身的入口,但这个过程从外面惯性系看来需要数十亿年。这才是洞中方一日,世上已千年,不,是洞中只一瞬,世上已数十亿年矣。

关键词: 虫洞是什么 虫洞来源是什么 虫洞穿越真实案例 虫洞的里面会有什么

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