未登录

开通VIP,畅享免费电子书等14项超值服

开通VIP
时空穿越,是我们的美好幻想吗

熟悉相对论的朋友们,都知道狭义相对论和广义相对论中,将时间的流逝与物体的运动速度和所受到的引力场大小联系了起来,从而打破了长期以来人们对于时间是一成不变的传统物理观。物体的运动速度越快、所受到的引力场越强,那么时间的流逝就会越慢。受到相对论的启发,不少科学家和爱好者,提出了一个更为极端的情况,那就是当物体的运动速度、或者受到的引力场强度,达到一定之后,是否会改变时间的流动进程,从而达到时空穿越这个目标呢?

在狭义相对论中,爱因斯坦提出,物体的运动速度对时间的流逝速度产生重要影响,其前提是“时间不变原理”,即光线在传输过程中,其速度不因参照系的改变而发生改变。通过洛仑兹变换,推导出在不同运动速度下,人们所感知的时间流逝速度与实际时间变换的对应关系,即T=t0/√(1-v^2/c^2)。通过这个公式,我们可以看出,当物体的运动速度越接近光速,那么所监测到的时间流逝速度就会越慢,理论上,当运动速度等于光速,那么时间就将停止。

随后,爱因斯坦又提出了广义相对论的概念,使人们对时间的认知进一步拓展,即时间的流逝速度,不仅仅与物体的运动速度有关,还与物体受到的引力有关。如果一个物体的质量特别大,那么对于外界的其它物体,由引力源所产生的引力就会越大,结果就是对周围产生的时空“弯曲”程度就会越明显。

在广义相对论中,爱因斯坦提出了一个全新的时空观,即在传统的时空面构造成一个由三维和时间轴共同组成的“四维时空”,而时空面是弯曲的,在这个封闭的空间中,物体的质量将影响着这个时空面的弯曲程度。据此,爱因斯坦提出了广义相对论中的一个著名方程,即引力场方程,这是一个二阶非线性张量方程,理论上具有很多解,其中一个解就是黑洞。除此之外,后来的科学家还通过引力场方程,理论上发现了关于宇宙大爆炸、宇宙膨胀以及引力波等事实的理论存在。

爱因斯坦提出的相对论,虽然认为时间在不同的运动和引力场景下,会发生相应的改变,但是“光速不变原理”是基础。无论是从相对论本身,还是推导过程中的“副产物”-质能方程,都无一例外阐述了一个观点,那就是光速不可突破,可以无限接近,就是达不到,更不可能被突破,因为根本找不到能够支撑有质量物体达到光速的能量。

著名科学家霍金认为,如果在一个有限的空间内,当能量处处是非负状态时,如果想要达到穿越时空的目的,那么势必要存在一个时间“奇点”,在该奇点上,所有现在的一切物理体系、物理规律都将失效,这种情况下,才有可能实现时间的穿越。然而,从现在的观测条件和理论技术体系下,我们在宇宙中是根本无法找到这样的奇点的,从某种意义上说,时空穿越所必须达到的三个基本条件:有限空间、非负能量和时间机器中,非负能量这一点就很难进行突破。

其实,早在1949年,一位叫做哥德尔的科学家,提出了一个特殊的“宇宙模型”,即不发生膨胀但高速旋转的宇宙,由于高速的旋转,使得宇宙中出现了超强的时空弯曲,形成了所谓的“时间闭环”,如果能够找得到“时间闭环”,那么就有可能进行时空穿越,很可惜,几十年过去了,不但科学家找不到这样的“闭环”形态,而且最后确认的宇宙形态也不是这种结构,至少可观测宇宙不是这样的,我们的宇宙是一个目前处于快速膨胀的宇宙,也没有所谓的快速旋转。

对于“时空穿越”,长时间以来的种种打击,使得人们对之越来越持有怀疑,但是科学探索的脚步一直没有停歇。后来,在1988年的时候,美国科学家罗森带领研究团队,又提出了“虫洞”的理论,认为在宇宙时空中,存在着一种和“黑洞”相对应的“白洞”,黑洞拥有超强的引力、对物体无限吸引,而白洞具有超强的斥力、对物体无限排斥,从黑洞中进入的物体,通过“虫洞”与白洞相连。由于黑洞、白洞和虫洞都具有强大的引(斥)力,对周围时空产生超强的弯曲效果,那么如果我们在宇宙中找到虫洞,那么就相当于把宇宙空间折叠,从而实现从黑洞经虫洞到达白洞的穿越效果。

根据爱因斯坦的广义相对论,无论是黑洞还是白洞,都是引力场方程的极端解,它们完全可以单独存在,即使白洞存在(目前还没有确切的证据),也非一定会与黑洞通过虫洞来连接。

那么,如果存在虫洞,而且还连接着黑洞和白洞,那么它们之间必然会有一个质量非常大、引力非常强、密度非常高的“奇点”,而在奇点之外,还会存在着一个事件视界,凡是处于内部的物质,都将会受到巨大的引力拉扯作用,一个向内吸,一个向外吐,物质的存在形式极有可能被撕扯成亚原子的状态。而如果存在一个“安全”的虫洞,科学家们测算,其直径至少需要1光年。

与此同时,在黑洞和白洞之间,对时空的巨大弯曲,现在看已经违反了平均类光能量条件,如果维持虫洞的稳定,必须提供足量的负能量来支撑,否则物质必然会无限地向着奇点处坍缩。而据科学家们测算,即使一个小型的虫洞,要维持它的存在,所需的负能量,如果转化为对应的物质质量,那么相当于整个银河系所有物质质量总和的100倍以上。从目前的科学技术发展水平看,我们对宇宙中的暗物质、暗能量还知之甚少,更别提发现如此大规模的暗能量聚集区了,因此,虫洞理论目前仅仅是处于猜想阶段,即使想探测,我们都找不到什么途径。

而且最为关键的是,即使找到了连接黑洞和白洞的虫洞,也实现了从中间进行穿越的目标,我们也很难实现时间的穿越,因为在穿越的过程中,仅是实现了空间的弯曲连接,从宇宙的一端进入到另一端,但速度仍然没有突破光速,根本不可能回到过去,只是在“出口”处出来时,我们感觉经历的这一段,所流逝的时间非常短而已。

本站是提供个人知识管理的网络存储空间,所有内容均由用户发布,不代表本站观点。请注意甄别内容中的联系方式、诱导购买等信息,谨防诈骗。如发现有害或侵权内容,请点击一键举报
从APP上打开文章,阅读全文并永久保存 查看更多类似文章
[荐]  原创奖励计划来了,万元大奖等你拿!
猜你喜欢
类似文章
时间·空间·我们的宇宙
【涨姿势】孩子不爱数理化,让他“脑洞大开”的《星际穿越》
[宇宙]原来黑洞不是那么可怕,而是通往另一个宇宙的神奇管道!
爱因斯坦提出的4个科学预言,已经证明了2个,另外两个会成真吗?
白洞和黑洞什么关系?白洞里面有死人吗?
“黑洞”不是洞,科学家认为黑洞是一种让人害怕的时空塌陷
更多类似文章 >>
生活服务
绑定账号成功
后续可登录账号畅享VIP特权!
如果VIP功能使用有故障,
可点击这里联系客服!