蟲洞理論最新突破?Olddemon撩宇宙2022-09-06 12:14:01，我來為大家講解一下關于蟲洞理論最新突破?跟着小編一起來看一看吧!

蟲洞理論最新突破

Olddemon撩宇宙

2022-09-06 12:14:01

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引言

人生中都會有這樣哪樣的遺憾與不舍，對曾經作出的抉擇而追悔不已。可惜，逝者如斯夫，晝夜不舍。時光一去不複返，過去的事無法改變！可是，真的如此麼？

牛頓力學的時空背景是絕對的，他認為時間與空間都是絕對的，而且這兩者互不相幹，且時空的性質不受物質運動的影響。但是自從愛因斯坦的相對論否定了牛頓的絕對時空觀後，時間與空間就被統一了起來（時空）。你定義一個事件的空間坐标，就要同時考慮該事件的時間度量。你定義一個事件的時間度量，同樣也要同時考慮該事件的空間坐标。在宇宙中描述任何一個事件的物理過程，這兩個物理量必須同時考慮（時空密不可分）。且物體的運動狀況會影響時空性質，比如物體的運動速度越快，該物體自身的時間流逝越慢。物體的質量越大，該物體附近的時空彎曲越明顯，空間的彎曲主要體現在空間的幾何形變上，時間的彎曲最直觀體現就是時間膨脹效應。簡而言之，時空性質取決于物質的分布與運動狀況。且根據天文觀測數據看，我們的宇宙在大尺度上還在加速膨脹。所以從相對論角度看，時空既能彎曲，還能膨脹。時空性質具有一定的韌性，我們似乎可以改變時空？

狹義相對性穿越

我們都知道狹義相對論是專門用來處理慣性系統的。所以必須考慮狹義相對性原理（相對性原理與光速恒定）。同時也要考慮狹義相對論所帶來的一系列物理效應。如一個物體運動的速度越快，該物體自身所經曆的時間流逝越慢（時間膨脹效應）。如一個物體運動速度越快，該物體相對于觀測者來說它自身的長度會縮短（相對性尺縮效應）。如一個物體的運動速度越快，該物體自身的質量越大（根據質能轉換關系:動能可以轉換成動質量！動質量加上該物體的靜質量等于該物體的總質量）所以靜止質量不為零的物體都不能達到光速運動，更不能超過光速（質增效應）。因為一個有質量物體運動速度越快，質量越大，所以需要維持該物體進一步加速所需要的能量越多，當有質量物體達到光速運動時，所需要維持該物體光速運動的能量也需要無窮多，這是不可能的。不過我們的運動速度可以無限的接近光速，利用高速運動穿越時空。

假設有一對雙胞胎兄弟，弟弟攜帶着一個手表留在地球上過普通人的生活，哥哥也攜帶着一個手表乘坐宇宙飛船以接近光速在外太空飛行一段時間，當哥哥返回地球時，哥哥還與離開地球時差不多年輕，哥哥當初攜帶的手表顯示時間隻過去了幾天或者幾個月（固有時）。但是此時的弟弟或許已經白發蒼蒼，垂垂老矣，弟弟的手表顯示已經過去了幾十年（我們且假設弟弟的手表質量非常好！幾十年都沒壞）。這就是狹義相對論帶來的時間膨脹效應，哥哥的高速運動隻用了幾天或者幾個月就穿越到了幾十年後未來。不過由于狹義相對論框架下不能達到光速或者超光速運動，所以依靠高速運動隻能穿越到未來！不能穿越到過去。但是有一種曲速引擎技術可以在不違背相對論的情況下達到超光速運動。就是在宇宙飛船的尾部安裝一個曲速引擎，運行時讓宇宙飛船的尾部空間類似海面上的波浪此起彼伏的推着宇宙飛船向前飛行。由于不是宇宙飛船在運動！而是空間推着飛船在運動！所以這種超光速不違背相對論。而根據時間膨脹效應，速度越快，時間流逝越慢，當這個人乘坐曲速引擎宇宙飛船達到光速飛行時，理論上這個人的時間靜止了（固有時），而當他超光速飛行時！理論上他的時間倒流了（固有時），也就是說他回到了自己的過去。

雙生子佯謬時空圖

祖母悖論

狹義相對論框架下之所以不能穿越回到過去，主要因為穿越回過去很可能颠倒因果律。比如一個人在他媽媽還沒有出生之前穿越回到了過去，由于意外不小心殺死了他的外婆，他外婆死了，他媽媽就不會出生，他媽媽不會出生，他本人也無法出生，他本人都無法出生了，又怎麼穿越回到過去意外殺死了他的外婆呢？這就在因果律上形成了一個無法自洽的邏輯矛盾。

祖母悖論所衍生出的平行宇宙

香蕉皮假說

有的物理學家提出了香蕉皮假說。他們認為這個人一旦穿越回到過去，就會因為種種不可預知的意外阻止他殺死自己的外婆，比如當這個人穿越回到過去！在開槍将要殺死他外婆的一刹那，突然一腳踩到了一個香蕉皮摔倒了，導緻他開槍沒有打中他的外婆。或者由于其它原因導緻了他殺錯了人。總之都會出現這樣那樣的不可預知的意外阻止他殺死自己的外婆。讓穿越回到過去在因果性上保持他與他媽媽順利出生。

香蕉皮假說

自恰性原理

前蘇聯有一個物理學家叫諾維科夫，他提出人可以回到過去，不過不能改變過去的任何事情。因為他認為我們的宇宙曆史是被無數次改變過後的終極版本。他相信世界上的一切事件都是概率性的，量子力學的所有可能性都同時發生，不過回到過去殺死外婆引起因果上的矛盾邏輯發生的概率為零！所以這個人一旦可以回到過去就不可能殺死他的外婆。而能殺死他外婆的人！他的外婆也不會把他的媽媽生下來。宇宙與生俱來就帶有這種自恰性。這是宇宙的固有屬性。這就是諾維科夫自恰性原理。

平行宇宙

量子力學裡有很多讓人匪夷所思的物理效應，比如量子疊加态（薛定谔貓态）。有一部分物理學家相信，兩種薛定谔貓态同時存在，存在于我們這個宇宙的貓死（活）了，另一隻貓活（死）了存在于另一個平行宇宙中。這部分物理學家認為，當你打開盒子的哪一刹那，人的意識參與觀測會導緻宇宙分裂成兩個，薛定谔貓态一隻存在于我們宇宙，另一隻存在于平行宇宙。哪麼這種平行宇宙模型同樣适用于穿越回到過去所産生的因果悖論。比如哪人穿越回到過去确定殺死了他的外婆，但同時這個人穿越回到過去的行為導緻了薛定谔貓态，宇宙分裂成兩個，在我們這個宇宙中，他外婆沒被他殺死，他媽媽與他順利出生，在另一個平行宇宙裡他的外婆被他殺死了，他媽媽與他都沒有出生。他在另一個平行宇宙裡也沒有穿越回到過去。

薛定谔的貓态預示着平行時空的可能性

廣義相對性穿越

史瓦西蟲洞

我們都知道廣義相對論的等效原理（慣性質量＝引力質量）。也就是說加速度所帶來的時空變換等效于引力的時空變換。史瓦西蟲洞是最早的蟲洞模型。史瓦西蟲洞的數學模型由愛因斯坦與他的助手羅森在1930年研究引力場方程時所意外獲得的一個真空解。它的存在條件需要一個史瓦西黑洞連接另一個史瓦西黑洞。不過史瓦西黑洞内部存在一個無限緻密的奇點。且讓兩個史瓦西黑洞的奇點互相對接是不可能的，所以這種史瓦西蟲洞即使在數學模型上也是斷裂的！它無法對接，而且天體都具備角動量（高速旋轉），像這種嚴格球坐标對稱黑洞宇宙中幾乎不存在！所以由這種黑洞對接的史瓦西蟲洞也幾乎不可能存在。這種最早的蟲洞模型被稱為（愛因斯坦羅森橋）。

廣義相對論的引力場方程

洛倫茲蟲洞

洛倫茲蟲洞我在上一期文章《深度：黑洞的物理性質與分類》中簡略提了一下。它的形成條件需要一個高速旋轉的克爾黑洞或者克爾紐曼黑洞（具備角動量）。因為一個高速旋轉的黑洞内部中心不再是奇點，而是奇點被角速度拉伸成了一個閉合的線圈（奇環）。理論上在這種黑洞的垂直方向上延時間軸被吸進去，可以穿過奇環中心的孔洞。穿過奇環中心孔洞後就是洛倫茲蟲洞的入口，洛倫茲蟲洞入口在數學模型中被稱為史瓦西喉，這種史瓦西喉嚨是非常狹窄的，它隻能容納一個基本粒子通過，它的另一端很大概率連接着一個白洞（黑洞在時間上的反演）。白洞的内部中心也存在一個奇環。白洞的奇環中心也存在一個孔洞與洛倫茲蟲洞鍊接，洛倫茲蟲洞的出口也是非常狹窄的，它在數學上被稱為黎曼切口。所以一個洛倫茲蟲洞的模型就是被一個高速旋轉的黑洞吸進去，通過奇環中心孔洞進入史瓦西喉，再經過蟲洞部分從黎曼切口出來被白洞噴射出去。洛倫茲蟲洞由于入口與出口過于狹窄，所以又叫蠕蟲洞。利用這種蟲洞穿越時空也是需要經曆時間的，人可以體驗穿越的過程。這種洛倫茲蟲洞屬于持久張開的蟲洞，相對來說穩定一點。所以天文觀測上目前更傾向于這種洛倫茲蟲洞的存在，隻是天文觀測上尚未發現白洞。

洛倫茲蟲洞（蠕蟲洞）數學模型

歐幾裡得蟲洞

歐幾裡得蟲洞又叫磁蟲洞，它與洛倫茲蟲洞最大的區别在于利用這種蟲洞穿越時空不需要經曆時間，你可以從歐幾裡得蟲洞的入口進去一瞬間到達宇宙中很遠的地方作空間傳輸。也可以利用它作時間旅行，不過由于它是瞬間時空傳輸！你無法體驗穿越的過程，它是超距作用。歐幾裡得蟲洞的入口與出口都是一種三維空間的閉合球面。進入這種星空球面入口後，它的内部是五維時空，但是由于人類是三維物體，我們進入這種蟲洞内部後！隻能貼着這種蟲洞的内壁進行穿越，這種蟲洞彎曲的管壁就是我們的三維空間。不能從蟲洞中間的高維時空通過。所以歐幾裡得蟲洞的整體物理性質與洛倫茲蟲洞有本質不同。這種蟲洞的直徑最少要達到一光年。所以理論上可以讓宏觀物體包括宇宙飛船通過，但是由于這種蟲洞太大，自身引力太強，所以也很容易由于自身的引力壓縮導緻崩潰，所以要想讓它持久穩定的張開，必須擁有很多負質量物質的注入，什麼是負質量物質？就是比如有一本負質量物質構成的書立在桌面上，你用手向前推它時，它不會向前倒下去，而是向着你面前倒過來，就是說負質量物質的受力作用是相反的。負質量物質的這種奇異性質剛好可以抵禦蟲洞由于自身引力壓縮而面臨的崩潰，以保持蟲洞的穩定性。不過人類尚未在宇宙中發現這種負質量物質。但是卡西米爾效應可以證實宇宙中存在負能量，哪麼根據質能轉換關系來看，能量與質量隻是同一事物的正反面，能量與質量可以互相轉換，所以理論上也可以把負能量轉換成負質量物質。不過難度很大，且維持這種蟲洞的持久穩定所需要的負質量物質也不是一點點！需要很多，所以難上加難。

前沿物理學中有一部分物理學家正在研究修正引力，通過這種修正引力模型的數學解，撓率可以在不需要負質量物質的情況下也能維持歐幾裡得蟲洞的長久穩定。不過由于修正引力屬于前沿物理研究！具體細節我也不太清楚。這方面就不多贅述，希望以後的物理學家能在這方面取得突破性進展。

歐幾裡得蟲洞（磁蟲洞）

量子蟲洞

這種類型的微觀蟲洞形成條件與原初黑洞很類似，它們都是形成于宇宙的初始階段，不同之處在于原初黑洞形成于極端條件下物質的不均勻高密度堆積。而量子蟲洞屬于空間的固有屬性，在圈量子引力裡，空間在普朗克尺度上存在蛀孔與裂痕。而這種空間固有的蛀孔與裂痕就是量子蟲洞。物理學家相信，在宇宙的初始階段，由于暴漲的極端條件，産生了很多很多這樣的微觀蟲洞。它們至今任然保留在宇宙星空中，等待人類的發現。

結語

時間似乎是最神奇的東西，時間箭頭的單向性也讓人很費解，在我們認知中，空間具備三個維度，維度表示事物的自由度，比如人類處于三維空間中，哪麼對于我們人類來說，三維空間中就具備三個自由度，我們在三維空間中有三個運動方向，可以在三維空間中前後運動（第一個自由度），也可以左右運動（第二個自由度），還可以上下運動（第三個自由度）。但是時間維度似乎是單向性的，在物理學中隻有熱力學第二定律可以描述時間的單向性（宇宙從初始的低熵狀态向高熵狀态演化，宇宙的初始階段就是高溫高能量狀态，隻有高溫高能量狀态才能維持宇宙的總熵最低化，随着空間的不停膨脹，溫度不斷降低，四種相互作用力開始分裂，事物演化的越來越無序，當宇宙中的平均溫度降低到接近絕對零度時，此時宇宙的總熵達到最大化，宇宙就迎來了它最終的死亡：熱寂），所以假設你沒有額外的能量注入，熵隻增不減。人從嬰兒演化成青年，從青年演化成老年，最後衰老病死，對于人體這個孤立系統來說，死亡就是它此時熵達到最大化。再比如一個杯子放在桌子上完好無損！此時這個杯子的熵處于最低化，但是随着時間的推移。它總有一天會掉到地面上摔碎，杯子的碎片永遠不能重新跳回到桌子上還原到它完好無損的狀态，破鏡永遠不能自身重圓，這是熱力學第二定律描述時間單向性的最典型的兩個例子。就像薛定谔所說的哪樣:生命以負熵為食，生命的意思就在于抵抗熵增的過程。

時間之箭預示着時間的單向性

時間可能本質上不是單向性的！隻是人類受限于自身的認知能力，人類隻能體驗時間的單向性，因為任何一個物理定律在時間軸上進行延拓，時間T這個物理量處于虛數時，物理定律依然成立，物理定律在時間軸上的正虛保持不變，就是說自然規律并不排斥穿越未來或者回到過去。

光陰似箭

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