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虫洞可以穿越时空、打开另一个世界的大门

时间:2018-06-29 08:08来源:中国国家天文
一个可穿行的虫洞应该满足下面几个条件: 1)虫洞是稳定的,或者至少可以存在很长时问,而不能像史瓦西虫洞那样,还没等物质传过去,它就关闭了; 2)虫洞内部
  一个可穿行的虫洞应该满足下面几个条件:
  1)虫洞是稳定的,或者至少可以存在很长时问,而不能像史瓦西虫洞那样,还没等物质传过去,它就关闭了;
  2)虫洞内部不含有事件视界,这样物质才可以自由地双向穿行;
  3)穿过虫洞得在有限时间内完成。
  另外,如果人要驾驶宇宙飞船穿过虫洞,虫洞内部潮汐力的加速度得足够小,至少得小于人体所能承受的加速度(大约相当于重力加速度的10倍)。1988年,索恩和他的学生麦克·莫里斯详细地探讨了这种虫洞。根据爱因斯坦的引力方程,他们发现这种虫洞如果存在的话,其内部必须存在平均能量密度为负数的物质(下面把它称为“奇异物质”)。
  这种奇异物质并不是十分的古怪,事实上我们在实验室中就可以产生它。例如,真空中彼此平行的两片金属板之间将会存在一种吸引力。因为真空并不是真的空,而是充满了能量的涨落。能量的涨落会产生虚粒子,不过金属板之间只能装下特定波长的虚粒子,这样就会导致金属板之间的真空能量比其他正常空间里的能量低。真空是平均能量为零的空间,这样金属板的空间就是平均能量为负的空间了。金属板之间的物质就可以认为是具有负能量的奇异物质。如果这样的奇异物质贯穿到虫洞之中,虫洞就有足够的时间保持开放状态让物质通过。
  在高维世界打开虫洞
  虽然我们可以利用金属板之间产生一些奇异物质,但那是十分稀少的。而要撑开虫洞,则需要很多奇异物质。撑开一个半径为1厘米的虫洞,需要相当于一个地球质量的奇异物质;撑开一个半径为1千米的虫洞,需要相当于一个太阳质量的奇异物质;撑开一个半径为1光年的虫洞,需要大约银河系发光物质总质量100倍的奇异物质。另外,如果能让一艘载人宇宙飞船穿过的话,虫洞内部的潮汐力引起的加速度不能太大。经过计算发现,人类能承受的虫洞,其半径至少要大于1光年。
  我们完全不知道如何产生那么多的奇异物质。看来,利用奇异物质来打开虫洞并进行星际旅行,难度巨大。
  不过换一个角度来想,可穿行的虫洞真的必须要有奇异物质吗?
  在2002年,一些物理学家发现,高斯一波涅引力理论下的虫洞可以不需要奇异物质就可以保持打开状态,甚至它可以不需要任何物质就可以保持打开。高斯一波涅引力理论其实是一种把高维空间加人到广义相对论中的理论,它把我们的世界描述为一个四维时空的岛,或者一种“膜”,漂浮在更高维的时空中。而虫洞则可以把不同的“膜”世界连接起来,而且它不需要任何物质就可以稳定地存在。
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