通過蟲洞進行太空旅行聽起來是個很有趣的想法。誰不想擁有能在短時間内跳上船、找到最近的蟲洞并到達遙遠地方的技術呢?這一技術将使太空旅行變得非常容易。當然,這個想法經常出現在科幻電影和書籍中。這些“時空隧道”可以讓角色在瞬間穿越時空,而不必擔心物理問題。
蟲洞是真的嗎?它們可能隻是一種文學手段,讓科幻小說情節繼續發展。如果它們确實存在,它們背後的科學解釋是什麼?答案有點模棱兩可。它們可能是廣義相對論的直接結果,廣義相對論最初是由阿爾伯特·愛因斯坦在20世紀初提出的。然而,這并不一定意味着它們存在,也不意味着人們可以乘坐宇宙飛船穿過它們。為了理解為什麼會出現通過蟲洞可以進行太空旅行這一想法,了解一些科學知識是很重要的。
蟲洞是什麼?
蟲洞被認為是一種穿越時空,連接空間中兩個遙遠點的方式。一些流行小說和電影中經常會用到。典型例子如電影《星際穿越》,其中的角色使用蟲洞作為通往銀河系遙遠部分的入口。然而,沒有觀測證據表明它們存在,也沒有經驗證據表明它們不在某個地方。關鍵是要找到它們,然後弄清楚它們是如何工作的。
穩定蟲洞存在的一種方式是由某種外來物質創造和支持。說起來容易,但是這種奇異的材料是什麼呢?制作蟲洞需要什麼特殊屬性?從理論上講,這種“蟲洞物質”必須具有“負”質量。這就是它聽起來的樣子:具有負值的物質,而不是普通的、具有正值的物質。這也是科學家們從未見過的現象。
蟲洞有可能利用這種奇異的物質自發地出現。但是,還有另一個問題——沒有任何東西可以支撐它們。因此,它們會立刻坍縮。對于當時碰巧經過這裡的任何船隻來說,都不是較好的選擇。
黑洞和蟲洞
如果自發的蟲洞不可行,有沒有其他方法來創造它們?理論上說可以。這要感謝黑洞,它們與一種被稱為愛因斯坦-羅森橋的現象有關。蟲洞本質上是由黑洞的時空扭曲造成的。具體地說,它必須是史瓦西黑洞(史瓦西黑洞就是所謂的“尋常黑洞”。它是直接由較大的恒星演化而來的。恒星到晚期時核燃料消耗殆盡,輻射壓(光壓)急劇減弱,星體在其自身引力的作用下坍縮。若質量(指原恒星的質量)大于3倍的太陽,其産物就是黑洞。在宇宙空間裡,此類黑洞具多數,其最大質量一般不超過50.2倍的太陽),它的質量是靜态(不變)的,不旋轉,沒有電荷。
那麼,這是怎麼做到的呢?本質上說,當光落入黑洞時,它會穿過蟲洞,然後從另一邊通過一個被稱為白洞的物體逸出。白洞類似于黑洞,但它不是吸進物質,而是排斥物質。光會以光速從白洞的“出口”被加速,使它成為一個明亮的物體,因此有了“白洞”一詞。
當然,這一想法很快被現實打了臉:一開始就試圖穿過蟲洞是不現實的。這是因為這段旅程需要墜入黑洞,這是一種非常緻命的經曆。任何經過視界的東西都會被拉伸和擠壓,包括生命在内。簡單地說,在這樣的旅行中是不可能生存下來的。
克爾奇點和可穿越蟲洞
還有另一種情況,克爾黑洞可能會産生蟲洞。它看起來會與天文學家認為構成黑洞的普通“奇點”大不相同。克爾黑洞會形成環狀結構,有效地平衡巨大的引力和奇點的轉動慣量。
因為黑洞的中間是“空”的,所以人們有可能穿過那個點。環中間的扭曲時空可以作為蟲洞,允許旅行者穿越到空間的另一個點。這個點也許在宇宙的另一端,或者在另一個宇宙中。克爾奇點比其他蟲洞有明顯的優勢,因為它們不需要使用外來的“負質量”來保持穩定。然而,這些還沒有被觀察到,隻存在于理論中。
我們哪天可以用蟲洞?
撇開蟲洞機制的技術方面不說,即使有一些物理基礎的支持,或者說如果蟲洞确實存在,也很難說人們是否能夠學會使用它們。另外,人類甚至還沒有星際飛船,所以想辦法利用蟲洞旅行真的是本末倒置。
還有一個明顯的安全問題。在這一點上,沒有人确切地知道在蟲洞裡面會發生什麼。我們也不知道蟲洞能把飛船送到哪裡。它可能在我們自己的星系,也可能在遙遠的宇宙的某個地方。另外,還有些事情值得思考。如果蟲洞把飛船從我們的星系帶到數十億光年之外的另一個星系,那就需要考慮整個時間問題。蟲洞能瞬間傳送嗎?如果是這樣,我們什麼時候才能到達那遙遠的彼岸?旅行是否忽略了時空的膨脹?
因此,雖然蟲洞存在并作為穿越宇宙的入口是可能的,但人們要想找到方法應用蟲洞的可能性是相當小的。
作者: thoughtco/Carolyn Collins Petersen
FY: 董美慧
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