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宇宙「高速隧道」,速度比光速「快」,人類能用它直達宇宙邊緣?
2023/09/07

宇宙間的「高速隧道」,速度比光速還「快」,可以直達宇宙邊緣星際旅行一直是科幻電影的主角,哎?怎麼感覺這句話在往期的文章中說過?其實,本文中的「背景知識」的確已經被我們討論過許多次了, 比如絕對無法超越的光速、只存在理論中的曲速飛船等等

不過,今天我們要來探討的內容,雖然與上面這些概念有千絲萬縷的關系,但它依然擁有十分特殊的地位,并且十分有趣。

愛因斯坦廣義相對論與場方程

1915年,愛因斯坦發表了足以奠定自己在物理學的地位的 廣義相對論

在廣義相對論中,愛因斯坦用幾何語言,將時空曲率和物質及輻射的能量與動量聯系在一起。

這就是著名的 愛因斯坦場方程,場方程將引力定義為一種 幾何效應時空產生的曲率則取決于 物質的能量動量張量。簡單來說,在愛因斯坦構建的新的世界觀中,引力有了完全不同的定義。

曲率是描述時空彎曲的程度,也就是說,在愛因斯坦看來 ,引力,成了一種有質量和能量的物質對周圍時空產生的影響

質量越大的物體,使時空彎曲的程度就會越大,引力也就會越大。

愛因斯坦 場方程搭配上 測地線方程,就可以求出 物體在重力場中的運動軌跡,這和電磁學類似,運用麥克斯韋方程組和勞倫茲力方程,我們就能知道電粒子在電磁場中是如何運動的。

由于我們不知道真正的時空形狀, 假設它是球對稱的,那麼愛因斯坦場方程就能找到精確解蟲洞,就是它的一個特殊解

蟲洞

在許多科幻影視作品和小說中,蟲洞和曲速飛船一樣,是實現星際穿越的一種方法。 曲速飛船是打造一個像泡泡一樣的空間, 實現空間翹曲,那麼 蟲洞就是 在時空中不同點之間打穿一條「高速隧道」,直接經由隧道實現「傳送」

因為蟲洞本身就是對場方程的一個特殊解, 它與廣義相對論對時空的認識和預言并不相悖。理論上,一個蟲洞就可以連接10億光年這樣的超遠距離,也可以僅僅穿越幾米,而且蟲洞不僅 可以在不同的宇宙空間中穿梭,它在理論上 甚至可以實現在 不同的時間點上旅行

1991年,物理學家大衛·多伊奇通過計算發現,虛擬粒子在蟲洞時間機器中循環的破壞性正反饋回路是不可能的。

也就是說,當你在未來的時間點啟動蟲洞希望回到過去時, 你無法回到自己宇宙的過去,只能回到另一個平行宇宙,也就是說,具有極短時間跳躍的蟲洞時間機器, 其實是兩個平行宇宙之間的橋梁

1995年,物理學家馬特·維瑟提出,如果在早期宇宙中生成負質量的宇宙弦, 宇宙中可能存在許多蟲洞

如何打造和穿越蟲洞?

卡西米爾效應指出,在量子場論中, 允許空間中出現能量在給定點為負的狀態,這讓 穩定穿越蟲洞具有一定的可行性。

根據 ER=EPR猜想兩個量子糾纏的粒子彼此之間的連結是一個蟲洞,這是目前科學家已知的蟲洞 自然形成的唯一過程。

假設宇宙大爆炸時出現了微小蟲洞,那麼它或許已經跟隨宇宙的膨脹,成了宇宙中的 巨觀存在

但是,可惜的是,即使它理論存在且有些物理學家認為人工可以開啟蟲洞,但截至目前, 沒有人真的在茫茫宇宙中找到一個蟲洞

許多科學家假設,蟲洞 只是第四空間維度的投影,它或許是一個比我們人類高得多的維度的產物,以至于就算它在宇宙中存在,我們也沒有能力發現它。

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