假設(shè)宇宙中有一個(gè)蟲洞,它會(huì)是什么樣子呢?其實(shí)非常簡(jiǎn)單。它有兩個(gè)洞口,例如有一個(gè)在地球附近,另一個(gè)在約26光年遠(yuǎn)的織女星附近。兩個(gè)洞口通過在高維空間中延仲的隧道相連。這個(gè)隧道可以非常短,例如只有1千米,所以如果我們通過蟲洞從地球抵達(dá)織女星,我們就可把路途從26光年縮減為1千米。所以說,蟲洞可以成為宇宙中的快捷通道。 雖然蟲洞可以縮短旅途的距離,但并不是超越了光速。例如,你通過蟲洞從地球抵達(dá)織女星,很顯然比穿過蟲洞外的時(shí)空抵達(dá)的光線還要快,但是你在穿越蟲洞時(shí)相對(duì)蟲洞的速度是不能超過光速的。 在現(xiàn)實(shí)的三維空問中,蟲洞看起來并不像一個(gè)隧道或一座橋,因?yàn)槟阒荒芸吹剿亩纯冢乃淼朗窃谒木S空問里延伸,你無法直接看到隧道的模樣。其中,洞口看起來像一個(gè)巨大的玻璃球,如下圖: 不止一種蟲洞 另外很重要的事實(shí),是蟲洞不只有一種。一種分類蟲洞的方法是蟲洞的隧道是否是基本穩(wěn)定的,還是不穩(wěn)定的(例如隧道不斷地開啟然后閉合)。第二種分類方式是,需要多少物質(zhì)才能創(chuàng)造出生成蟲洞的引力場(chǎng),一種只需要行星質(zhì)量的,而有一些需要好幾倍恒星質(zhì)量。另外,蟲洞隧道的潮汐力的大小也是一種分類蟲洞的辦法。 接下來的我們來闡述兩種蟲洞。一種是史瓦西蟲洞,它是一種不穩(wěn)定的蟲洞。另一種是穩(wěn)定的蟲洞,它允許物質(zhì)穿過它,所以也可以說是一種可穿行的蟲洞。 不同的時(shí)空與史瓦西蟲洞 物理學(xué)家首先提出來的蟲洞是史瓦西蟲洞,它是廣義相對(duì)論中愛因斯坦方程其中一個(gè)解的產(chǎn)物。 在研究愛因斯坦方程的過程中,物理學(xué)家發(fā)現(xiàn)除了時(shí)空中存在黑洞以外,還必須存在白洞。而白洞正好是黑洞的時(shí)間反演,里面的任何物質(zhì)都會(huì)向外運(yùn)動(dòng),穿過它的邊界(也稱為事件視界)之后就再也無法回到內(nèi)部。除了黑洞和白洞這兩個(gè)時(shí)空區(qū)域,還得有另外兩個(gè)彼此完全隔離的時(shí)空區(qū)域,稱為兩個(gè)不同的“宇宙”。這兩個(gè)宇宙與黑洞和白洞的關(guān)系如下:白洞中的任何粒子和信號(hào)都可以進(jìn)人這兩個(gè)宇宙,但都無法返回到白洞里;兩個(gè)宇宙中的任何粒子和信號(hào)都可以進(jìn)入黑洞,但都無法在從黑洞中逃離,只能撞上黑洞內(nèi)的奇點(diǎn)上;兩個(gè)宇宙彼此完全隔離,也就是它們之間沒有任何信息可以交流。所有四個(gè)區(qū)域可以由下左的時(shí)空?qǐng)D來表示。 下面的時(shí)空?qǐng)D是在一種特殊坐標(biāo)系下的時(shí)空?qǐng)D,圖中的每一個(gè)點(diǎn)代表著一個(gè)二維球面。兩條對(duì)角線代表事件視界,它們把時(shí)空分成了四個(gè)區(qū)域:I和IV分別代表兩個(gè)彼此隔離的宇宙,II代表黑洞,III代表白洞。奇點(diǎn)出現(xiàn)在黑洞和白洞區(qū)域,以雙曲線的形式表示。(你可能注意到了白洞內(nèi)部也有個(gè)奇點(diǎn),這個(gè)很好理解:許多物理學(xué)家認(rèn)為宇宙大爆炸其實(shí)就是一個(gè)白洞,而奇點(diǎn)就是大爆炸之前的那個(gè)密度無窮大的點(diǎn)。) |
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