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虫洞真的存在?美科学家找到数学漏洞,证明虫洞存在

2021.03.04

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笔者 东邪

相信不少朋友小时候都看过《哆啦A梦》,并被哆啦A梦的百宝袋吸引住,因为每当大雄遇到了什么难题或需求,哆啦A梦总能够从百宝袋里掏出法宝来解决大雄的问题。在众多出现的宝物中,任意门和时光机器出现的次数应该是最多的,任意门可以用来随意穿梭到同一时间的任何一个地点,而时光机器则能让人回到过去或去到未来。

这些充满脑洞的想法伴随着我们的童年,现在的我们固然意识到任意门和时光机器是不存在的,但历史上有科学家提出了一种宇宙结构,它结合了任意门和时光机器的结构,它就是“虫洞”。根据科学理论,虫洞能够帮助人类从这一时空穿梭到另一时空,或者从这一空间瞬时移动到另一空间,这一理论从上世纪三十年代就被提出了,但科学家至今仍未找到它的下落。

大多数科学家认为,虫洞之所以难以发现,是因为虫洞的尺度非常小,而且稍纵即逝,还未等到人类发现就消失了。但前段时间来自美国普林斯顿大学的研究人员利用数学理论创造了可供人类和航天器通过的虫洞模型。那么他是如何建立这一模型的呢?

虫洞是如何被提出的?

首先我们需要对虫洞有所了解,然后才能理解为什么难以发现虫洞。很多人认为虫洞这一概念是爱因斯坦提出的,实际上早在1916年的时候奥地利物理学家路德维希·弗莱姆就首次提出了这个概念,但他当时没能从数学上证明虫洞存在。到了1930年,爱因斯坦和纳森·罗森在研究引力场方程的过程中提出了虫洞假设,正式对虫洞进行了较为系统的解释和定义。

因此虫洞又称为“爱因斯坦—罗森桥”,它指的是宇宙中可能存在一条连接不同时空的狭窄隧道。如果把宇宙比作人体的话,那么虫洞就是其中的毛细血管,尺度非常小,但又具有不可思议的能力。天体物理学理论认为,暗物质是维持虫洞洞口开张的关键因素,如果能够弄清楚暗物质与虫洞之间的机制,那么有助于人类在宇宙中寻找虫洞,进而证明虫洞的存在。

那么虫洞是如何形成的呢?爱因斯坦提出“虫洞是连接黑洞与白洞的隧道”,这一理论是在研究白洞问题时提出的,因此可知虫洞的形成前提是黑洞和白洞。众所周知,黑洞具有强大的引力,它所形成的引力场让黑洞周围的时空撕裂,从而形成一些小口子。在引力能和旋转能的作用下,这些小口子被逐步击穿,最终形成虫洞。

普林斯顿大学的物理学家发现了什么?

据了解,在该研究中普林斯顿大学的物理学家借助数学理论去分析虫洞,发现虫洞的性质与中等质量的黑洞相似,也就说虫洞可能也拥有自己的视界范围,如果人类靠近这一范围就会被强大的引力所吞噬。虽然已有理论中的虫洞既狭窄又不稳定,但是在最新的数学理论分析中,物理学家发现只要虫洞的尺度足够大,那么人类就能在其强大的引力中存活。

在分析虫洞运行机理的过程中,物理学家发现了物体能够瞬间穿越虫洞的原因,那就是γ因子。至于这个γ因子是如何被引入的,它的具体数值是多少,感兴趣的朋友可以查找该研究的原文,这里超出了笔者的理解范围就不进行描述了。这项研究最大的亮点在于,研究人员将抽象的虫洞模型用立体直观的三维模型进行解释。

拿一张纸,在纸上画两个有一定距离的点,这两个点分别是黑洞和白洞,那么如何让虫洞在白洞和黑洞之间形成呢?方法很简单,先弯曲纸张,让两个点在空间上大致重合,然后再折叠纸张,让两个点紧贴着,最后用一支铅笔击穿这两个点,再把一个点拉远,那么这支铅笔就相当于虫洞。当然这只是一个简单的模型解释,理论上的虫洞要比这复杂得多。

关于虫洞的存在问题,爱因斯坦虽然认为它在理论上是存在的,但在现实宇宙中是不存在的。这一论断让后来许多科学家都专注研究虫洞的存在性,但从目前的研究情况来看,人类还未

真正发现虫洞。

什么样的虫洞能成为可穿越虫洞呢?

关于虫洞,有理论指出并非所有的虫洞都是可穿越的,主要原因是虫洞的尺度极小,即使人类发现了它的存在也很难让飞行器进入洞口。其次就是虫洞的持续时间非常短,导致它十分不稳定。因此一个虫洞要成为可穿越虫洞,首先需要满足的条件就是它必须存在足够长的时间,即虫洞需要稳定存在。那么什么情况下虫洞可以稳定存在呢?

对此物理学家索恩和莫里斯通过研究发现,有一类能量为负的物质能让虫洞维持稳定。理论研究发现,物质进入虫洞是以向内汇聚的形式,离开虫洞是以向外飞散的形式,普通物质只能产生汇聚作用,而负能量物质能产生飞散作用。因此如果要形成可穿越的虫洞,负能量的物质不可或缺。那么在实际研究中,科学家们是否发现过负能量物质呢?

答案是令人失望的,而且物理学上将真空能量定义为零,这是能量的最低限度。而负能量就是比真空还少的能量,这是违背现有理论体系的,因此负能量物质至今仍然是个疑问。许多科学家在研究虫洞问题的过程中提出了多种假设和猜想,这些猜想最终是否成立,或许只有时间能给出答案。

人类对虫洞的研究起源于上世纪初,距今也只有一百多年的历史。而宇宙足足有138亿年的历史,要以一百多年的历史去衡量上百亿年的历史,这是不现实的。因此人类更应该做的是脚踏实地发展科技,争取探索更多的宇宙问题。

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