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宇宙当中真的有虫洞吗?

这其实涉及到广义相对论的预言,不过虫洞是目前最不着边际的预言。

1905年,被称为爱因斯坦奇迹年,在这一年里,爱因斯坦陆续发表了多篇极具开创性的论文。

其中就包括大名鼎鼎的狭义相对论,又过了十年之后,爱因斯坦提出了自己的另外一个理论,这个理论被称为广义相对论。其中爱因斯坦还给出了一个名震物理学界的广义相对论场方程。

可说说看起来好像很简单的样子,其实这个方程是真的很难解,是十组非线性偏微分方程。这之后许多科学家纷纷投入解方程队伍当中,爱因斯坦本以为这个方程是够数学家和物理学家忙会好几年的,可没有想到,有个叫史瓦西的人。

他最先解出了一个特殊解,并预言黑洞的存在。

当然,爱因斯坦是不太认可史瓦西的预言,但还是把史瓦西发表了论文(这时候史瓦西在一战战场上),但史瓦西的努力,给了后来研究广义相对论的科学家们很大的信心,大家纷纷开始想要从广义相对论里找宝贝,也确实找到了很多宝贝,说了名震天下的吧,一个是宇宙大爆炸理论。

还有前几年刚发现的引力波。

其实广义相对论是对引力本质进行研究的理论,但是却一一兑现了从方程中的出来的预言。但是其实在这么多预言当中,至今也要还有一个别说被验证,甚至还没有被发现,它就是我们现在称之为虫洞的东西。

最早提出虫洞概念的人是其实是1916年奥地利物理学家路德维希·弗莱姆,后来爱因斯坦和他的助手在研究广义相对论场方程时,假设黑洞与白洞透过虫洞连接,那么是不是可以通过一个叫做虫洞的实现瞬间的转移,所以虫洞也被叫做爱因斯坦-罗森桥。

不过,爱因斯坦当时觉得这东西不太靠谱,就放弃研究了。当然,后来确实有一些科学家也稍微研究了一下,但基本上都放弃了。直到著名的天文学家,科普作家,科幻作家卡尔萨根想要写一本科幻作品,想要使用可以穿越的虫洞,于是联系了物理学家基普·索恩,也就是因为LIGO发现引力波而获奖的教授。卡尔萨根希望基普索恩能够帮助他找到虫洞的理论依据。基普索恩就带着他的研究生开始研究虫洞的选题。后来,他们找到了一些理论根据,发表在了一个不知名的刊物上,而卡尔萨根也写出了著名的科幻小说《接触》,后来也被翻拍成电影《超时空接触》。

这科幻小说当中,女主就是通过了虫洞,实现了穿越,和外星人联系上。我们说回到虫洞,那虫洞到底是什么?基普索恩他们又论证了什么?

简单说,虫洞可能是:

宇宙中可能存在的连接两个不同时空的狭窄隧道。

但很多事情这些事情还需要完整的理论,并且解决几个关键问题。首先,虫洞在哪?然后,虫洞如何才能穿越?

基普索恩以及其他的科学家的陆续研究中,到目前为止的结论是这样的,

首先,虫洞应该是存在于微观世界当中,它其实很小很小,而且转瞬即逝。

其次,如果要实现穿越,其实就需要把虫洞打开,至少要打开到1光年的宽度,这是因为存在潮汐力,如果虫洞太小,很有可能没进去就被撕碎了。

那如何打开虫洞呢?科学家提出了一个“负能量”的概念,他们认为只要往虫洞里灌入负能量,就可以维持住虫洞不消失,并且慢慢打开。当然,真的有科学家通过实验找到了负能量。

这个实验大概是这样的,量子力学理论中,其实真空是不空的,是会有量子涨落的。如果用两块距离特别近的平行金属板,限制金属板之间的量子波动,所以,金属之间的量子波动小于金属板之外的空间。这时候外面的量子波动就会对金属板产生向内的推力,其实等效于金属板内产生了对两个金属板的吸引力。如果外面的空间平均能量密度是0,那两块金属板之间的能量密度就是负的。这也被称为卡西米尔效应。

但是,即使我们找到了负能量,也没办法。因为科学家通过计算发现,如果要打开虫洞达到1光年的尺度,需要灌入的总负能量是整个宇宙总能量的6倍。从这个角度上来看,做成这件事情是几乎不可能的。

所以,虫洞其实是相对论所有预言中,最最最没有进度的一个,我们不仅没有真的找到一个虫洞的存在,也就是说,没有任何观测数据。其实即使是理论上,实现虫洞的超时空穿越也特别梦幻,几乎是不可能发生的事情 。所以虫洞存在么?只能说,目前来看,似乎是找不到它。

最后再说一下,虫洞虽然没有找到,但其实它被广泛地写到了科幻当中。我们刚才提到的基普索恩,他就是星际穿越的科学顾问和编辑之一,星际穿越也用到了虫洞的概念。

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来自:taotao_2016  > 物理
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