全民神魔vip价格表:什么是虫洞?

来源:百度文库 编辑:中科新闻网 时间:2024/04/24 02:36:24

虫洞的出现,几乎何以说是和黑洞同时的。

在史瓦西发现了史瓦西黑洞以后,理论物理学家们对爱因斯坦常方程的史瓦
西解进行了几乎半个世纪的探索。包括上面说过的克尔解、雷斯勒——诺斯特朗
姆解以及后来的纽曼解,都是围绕史瓦西的解研究出来的成果。我在这里将介绍
给大家的虫洞,也是史瓦西的后代。

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虫洞在史瓦西解中第一次出现,是当物理学家们想到了白洞的时候。他们通
过一个爱因斯坦的思想实验,发现时空可以不是平坦的,而是弯曲的。在这种情
况下,我们会十分的发现,如果恒星形成了黑洞,那么时空在史瓦西半径,也就
是视界的地方是与原来的时空完全垂直的。在不是平坦的宇宙时空中,这种结构
就以为着黑洞的视界内的部分会与宇宙的另一个部分相结合,然后在那里产生一
个洞。这个洞可以是黑洞,也可以是白洞。而这个弯曲的视界,叫史瓦西喉,也
就是一种特定的虫洞。

自从在史瓦西解中发现了虫洞,物理学家们就开始对虫洞的性质感到好奇。

我们先来看一个虫洞的经典作用:连接黑洞和白洞,成为一个爱因斯坦——
罗森桥,将物质在黑洞的奇点处被完全瓦解为基本粒子,然后通过这个虫洞(即
爱因斯坦——罗森桥)被传送到这个白洞的所在,并且被辐射出去。

当然,前面说的仅仅是虫洞作为一个黑洞和白洞之间传送物质的道路,但是
虫洞的作用远不只如此。

黑洞和黑洞之间也可以通过虫洞连接,当然,这种连接无论是如何的将强,
它还是仅仅是一个连通的“宇宙监狱”。

虫洞不仅可以作为一个连接洞的工具,它还开宇宙的正常时空中出现,成为
一个突然出现在宇宙中的超空间管道。

虫洞没有视界,踏有的仅仅是一个和外界的分解面。虫洞通过这个分解面和
超空间连接,但是在这里时空曲率不是无限大。就好比在一个在平面中一条曲线
和另一条曲线相切,在虫洞的问题中,它就好比是一个四维管道和一个三维的空
间相切,在这里时空曲率不是无限大。因而我们现在可以安全地通过虫洞,而不
被巨大的引力所摧毁。

那么虫洞都有些什么性质呢?

利用相对论在不考虑一些量子效应和除引力以外的任何能量的时候,我们得
到了一些十分简单、基本的关于虫洞的描述。这些描述十分重要,但是由于我们
研究的重要是黑洞,而不是宇宙中的洞,因此我在这里只简单介绍一下虫洞的性
质,而对于一些相关的理论以及这些理论的描述,这里先不涉及。

虫洞有些什么性质呢?最主要的一个,是相对论中描述的,用来作为宇宙中
的告诉火车。但是,虫洞的第二个重要的性质,也就是量子理论告诉我们的东西
又明确的告诉我们:虫洞不可能成为一个宇宙的告诉火车。虫洞的存在,依赖于
一种奇异的性质和物质,而这种奇异的性质,就是负能量。只有负能量才可以维
持虫洞的存在,保持虫洞与外界时空的分解面持续打开。当然,狄拉克在芬克尔
斯坦参照系的基础上,发现了参照系的选择可以帮助我们更容易或者难地来分析
物理问题。同样的,负能量在狄拉克的另一个参照系中,是非常容易实现的,因
为能量的表现形式和观测物体的速度有关。这个结论在膜规范理论中同样起到了
十分重要的作用。根据参照系的不同,负能量是十分容易实现的。在物体以近光
速接近虫洞的时候,在虫洞的周围的能量自然就成为了负的。因而以接近光速的
速度可以进入虫洞,而速度离光速太大,那么物体是无论如何也不可能进入虫洞
的。这个也就是虫洞的特殊性质之一。

但是虫洞并没有这么太平。前面说的是在安静的相对论中的虫洞,在暴躁的
量子理论中,虫洞的性质又有了十分重要的变化。

我们想先来看在黑洞中的虫洞,也就是史瓦西喉和奇点周围形成的子宇宙。

黑洞周围的量子真空涨落在黑洞巨大引力的作用下,会被黑洞的引力能“喂”

大,成为十分的能量辐射。这种能量会毫不留情地将一切形式的虫洞摧毁。

在没有黑洞包围的虫洞中,由于同样的没有黑洞巨大引力的“喂养”,虫洞
本身也不可能开启太久。虫洞有很大几率被随机打开,但是有更大的几率突然消
失。虫洞打开的时间十分短,仅仅是几个普朗克时间。在如此短的“寿命”中,
即使是光也不可能走完虫洞的一半旅途,而在半路由于虫洞的消失而在整个时空
中消失,成为真正的四维时空组旅行者。

而且,在没有物体通过虫洞的时候,虫洞还比较“长寿”,而一旦有物体进
入了虫洞,如果这个物体是负能量的,那么还好,虫洞会被撑开;但是如果物体
是正能量的,那么虫洞会在自己“自然死亡”以前就“灭亡”掉。而在宇宙中,
几乎无时无刻不存在能量辐射通过宇宙的每一个角落,而这些辐射都是正能量的,
因此几乎可以肯定,在自然情况下是不存在虫洞的。

那么虫洞是如何产生的呢?

虫洞的自然产生机制有两种:

其一,是黑洞的强大引力能;

其二,是克尔黑洞的快速旋转,其伦斯——梯林效应将黑洞周围的能层中的
时空撕开一些小口子。这些小口子在引力能和旋转能的作用下被击穿,成为一些
十分小的虫洞。这些虫洞在黑洞引力能的作用下,可以确定它们的出口在那里,
但是现在还不可能完全完成,因为量子理论和相对论还没有完全结合。