这里是付费版音频节目《卓老板聊科技第二季》每期知识精华总结
看完想订阅，请点击左下角 “阅读原文”，微信直接支付199元（因微信限制，可能需要先分享朋友圈，再点朋友圈中的链接才能购买），全年104期正刊+140期答疑，推荐下载“得到”APP购买
一、爱因斯坦-罗森桥
1、广义相对论场方程的计算中会出现奇点，爱因斯坦对奇点很不喜欢，在中年以后希望用坐标变换的方式去掉奇点，这项工作是爱因斯坦和罗森一起完成的，从图形上看，确实奇点消失了，变成了负无穷到正无穷的“桥梁”。
2、但这仅仅是数学处理上的技巧，爱因斯坦本意是想借此描述粒子物理，但因为粒子物理的基本理论还没建立，所以当时即便是再厉害的角色也没法统一引力和粒子。
3、但这项工作引起很多人兴趣，比如能否穿越时空呢？实际并不能完成穿越时空的动作，物质掉入爱因斯坦-罗森桥后还会和掉入黑洞的效果差不多。
4、白洞也是场方程的一种解，只不过初始条件在现在宇宙中不存在，而且时间反演上的几率也极低，就算几率可以，凡是黑洞和白洞都存在视界面，从外部观察者看，都没有东西可以进出，所以不具备穿越时空的现实意义。
二、虫洞的第一次提出：尺寸非常小
1、约翰·惠勒是第一个提出虫洞概念的，惠勒也是第一个提出黑洞的人，这个人对洞很有感觉。惠勒第一次描述的虫洞只有普朗克尺度大小。在这个尺寸下空间的拓扑会发生变化。
2、普朗克尺度是10^(-34)米的尺寸，实际物理测量中只有测到10^(-14)m，物理理论可以描述的尺寸也到不了这么小。
3、空间的拓扑是一个几何概念，机箱和篮球是拓扑等价的，但是和带把的杯子就不等价，因为杯子多了一个孔。
4、在普朗克尺度下的时空拓扑改变并没有理论描述，也没有实验验证，并且因为尺寸太小也无法完成物体的时空穿越。
三、可穿越虫洞从科幻小说中诞生
1、萨根的本职工作是天文学家，但也是业余科幻小说作家，他在1984年写《接触》的时候涉及到了人类去26光年以外的织女星，方法是通过黑洞穿越到织女星。但是他不确认这个方法在物理上可行不可行。于是向索恩咨询。
2、索恩否定了这个穿越的方法，他想起了20年前惠勒做的虫洞研究，于是决定重新研究一下，是否存在一个人可以穿越的虫洞，后来1985年《接触》发表，大卖，1997年拍成了电影。索恩和自己的研究生莫里斯在1987年发表了关于可穿越虫洞的研究。
3、索恩和莫里斯当年很谨慎，只是把这篇文章发表在一个中学物理教师看的杂志上，让这份杂志大放异彩。
四、可穿越虫洞的现实意义
1、索恩和莫里斯是从时空结构反推物质分布，这种逻辑不同于广义相对论研究的常用方法，一般是通过观察物质分布，然后推导空间是如何弯曲的。
2、这样的逻辑在数学上没有问题，但是物理上会导致一些问题：有可能推导出的物质分布在物理现实中不可能存在。
3、索恩的虫洞确实不符合物理现实，违反了所有场方程的能量条件，只有负能量物质出现才可以存在。负能量物质的意思是比空无一物的真空物质还少，这个说法不但物理上不现实，语法上都不正确。
4、但卡西米尔效应后来证实了确实存在负能量物质，但是非常弱。
5、索恩的研究生，同时后来也是霍金的研究生佩奇看到了索恩的虫洞后就发现，利用霍金的全局方法处理索恩的虫洞就能得到更好的结果，这个结果和度规的选择无关。最终得到结论：宇宙中不存在这样的虫洞，除非有负能量物质。
五、要穿越时空，需要大量负能量物质
1、要撑开1cm直径的虫洞，需要地球质量的负能量，要撑开1公里直径的虫洞需要一个太阳质量的负能量物质。超撑开1光年直径的虫洞，需要的负能物质的总量是银河系所有发光物质的100倍才行。
2、因为物质接近负能量物质会被撕裂，所以要穿越时空，必须要求负能量物质组成的虫洞足够大，半径为1光年的虫洞才能保证原子不撕裂。
3、要想理解宇宙学的知识需要仔细学数学，要想大致了解宇宙学的知识建议看有数学推导公式的科普书。
联系客服
