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什么是虫洞
什么是“虫洞”: 在广义相对论发表后不久,1935年爱因斯坦就在理论上发现了“虫洞”--也就是由两个相连的“黑洞”所构成的时空结构中的“豁口”的存在--一条贯穿空间和时间的隧道。
也就是说,只要能够建造一个稳定的虫洞,就可以跨越时间和空间。
数学家把这种情形称作“多连通空间”(multiply connected space)。
但理论家一直未搞清,虫洞仅允许光线通过?抑或飞船也能穿行?到了1988年,美国加州理工学院的桑恩和摩立斯终于得出了结论:虫洞的两端皆可出入,并非像黑洞那样是一种单向通道,只进不出;再者,旅行者在虫洞内仅受到一般的拉力,不像在黑洞中。
并且,该大学柏克莱分校的吉普·索恩(Kip Thorne)教授还提出:光找到这样一个“虫洞”还不够,还必须使它的开口时间足够长,这样才能让人有足够的时间钻入它。
因为根据量子理论,这个虫洞在强力的作用之下,将于瞬间关闭。
有一种假设是利用开斯米效应(Casimir effect)等量子方式向“虫洞”里灌输反物质(Otone),这样就可以延长虫洞开启的时间。
并且,同样利用反物质将其“扯大”,钻出一条长度约为一光年的“时间隧道”。
这样一条“时间隧道”,便是由“现在”通往“过去”的“快捷方式”。
这需要融合爱因斯坦的“广义相对论”和量子力学理论,创造出一个全新的量子引力论。
著名的洛斯阿拉莫斯国家实验室(Los Alamos National Lab)的科学家已在如何利用虫洞方面进行开拓。
他们对反物质有了更深的研究:一直以来,这种奇怪的反物质只存在于理论之中,而今他们已成功地证明,反物质也存在于我们的现实世界之中。
并且得出结论:虫洞的超强(引)力场,也一样可以通过反物质来中和。
(“正物质”和“反物质”有一很有意思的差别,前者拥有“正质量”,能产生能量,后者具有“负质量”,却可以吸去周围的能量。
)而实际建造一个虫洞要分3步:第一步,寻找或建立一个虫洞,开辟一个隧道用来连接太空中两个不同的区域。
第二步,使虫洞稳定下来。
由量子产生的负能量,虫洞便允许信号和物体安全地穿越它。
负能量会抵制虫洞变为密度无穷大或接近无穷大。
换句话说,它阻止了虫洞演变成黑洞。
第三步是牵引虫洞。
一艘具有高度先进技术的宇宙飞船将虫洞的入口互相分离开。
如果两个埠都放置在空间中合适的地方,那么时间差将保持恒定状态。
假设这一差值是10年,一名宇航员从一个方向穿越虫洞,他将跳到10年后的未来,反之,宇航员若是从另一方向穿越虫洞,他将跳到10年前的过去。
这听起来像科幻,但已是一个美国宇航局拟资助的真实的研究项目。
甚至还有物理学界权威认为,在我们这个世界里虫洞就可能以普朗克长度(约10-33公分)这种极微的尺度下自然存在。
虽然这只有原子核的1/1020那么小,但在理论上,这么小的虫洞,只需要一束能量脉冲便可将之稳住,接着便可将它膨胀到可资使用的大小。
因此,如果已经有某个超文明可以驾驭它的话,那么甚至完全可以在地球表面某一特定区域建造。
1979年, 美国和法国科学家利用仪器,在百慕大魔鬼三角附近海底发现了金字塔。
其由特殊材质所造,塔底边长约300米,高约200米,塔尖离海面仅100米,比埃及金字塔大得多。
塔下部有二个巨大的洞穴,海水以惊人的速度从洞底流过这里。
也就是说,迄今为止人类在地球上所发现的最大的金字塔位于同处于北纬30度的百慕大三角,这就足以证明百慕大魔鬼三角与埃及金字塔之间存在着让人意想不到的密切联系。
从另一方面来考虑,如果未来文明出现了由人工制造的时间隧道,那么必然从远古至未来在外层空间甚至地球表面某一特定区域存在着时间通道的入口。
由百慕大三角区域所发生的大量飞机与轮船神秘失踪事件,并且恰好又有UFO以及USO频繁出没,因此完全有理由将此作为(时间通道入口的)最大嫌疑对象。
(事实上,此处也的确发生过多起时空扭曲事件:1966年1月6日从阿鲁巴岛出发的“尤里西斯”号双桅帆船在百慕大三角神秘失踪,却于1990年突然出现在委内瑞拉加拉加斯市郊的海滩上,船上的三个水手的年龄和生理状况跟24年前并无差异;1955年一架飞越百慕大三角海区时失踪的飞机于1990年完整无损地飞回原定目的地机场,其中一名飞行员的出生证表明他现在已有77岁,但他看起来只有40出头;1954年由洛根和诺顿所乘坐的热气球在魔鬼三角地带神秘失踪,经多方查找,仍无下落。
1990年春在古巴的春季热气球比赛中,那只失踪36年的热气球在消失处又突然出现……) 假如技术上的诸多难题都被克服了,时间机器的生产将会打开充满悖论的潘多拉盒子。
关于跨时间旅行最后还有一个悖论至今没有人可以解决。
举个例子来说,如果一个人真的“返回过去”,并且在其母亲怀他之前就杀死了自己的外祖母,那么这个跨时间旅行者本人还会不会存在呢?对于“外祖母谬论”,现今最受物理学界所推崇的解决方案是“多重宇宙”理论——世界不是只有一个,而是有许多平行的世界。
1957 年物理学家 Hugh Everett 根据量子力学提出“多重世界理论”,认为宇宙从“大爆炸”开始的演化过程上,如分叉路般不断地分裂为二,歧异点是某件关键事件引起的量子转移,而分出的世界便产生差异,成为多重“平行世界”或“等次元宇宙”。
(迄今为止,在理论上又可分为三类:量子力学多宇宙体系、广义相对论多宇宙体系、涡流增压多宇宙体系。
)并且,近年来物理学家Stephen Hawking 又指出:无数个宇宙通过“虫洞”相互连结。
你回到过去,但那不是你自己的世界,而是和你的历史相似的等次元宇宙。
这样,即便你打死了自己的外祖母,她在那个世界也的确死了,但当你回到未来时,她依然活得好好的。
但是,如果真是这样的话,那么大量的有关时间倒流的事实证据也就无从解释了。
要解决此矛盾,需要创造一个全新的假设——“镜子理论”。
打个比方:我们单凭自己的肉眼就能直接看到自己身体表面的大部分部位,但是不通过镜子是永远也无法看到作为产生(自己)视觉感观的物质基础的(自身的)头部,之所以无法看到自身头部是由于视线受到了空间上的限制。
同样道理,所谓的“镜子”代表了与历史相似的“等次元空间”;而“头部”即代表了历史中自己的祖先以及过去的自己(作为构建了“现在的自己”存在因素的物质基础)。
也就是说,通过“时间倒流”,时间旅行者的确能够回到真的历史中,但由于受到了时空上的限制,时间旅行者是永远也无法与历史中自己的祖先以及过去的自己发生直接的接触与联系的。
谋杀自己的外祖母只能在“等次元空间”中存在。
因此:由于过去的物质,现在的物质,将来的物质在某些性状的本质上是有所区别的。
时间旅行者一旦即将与历史中自己的祖先以及过去的自己发生接触,那么作为时间旅行者本人在我们这个世界的历史中所存在的因素就将消失,就像百慕大魔鬼三角突然神秘失踪的轮船和飞机那样,而只能存在于“平行宇宙”中。
这样,既解决了“外祖母谬论”,同时又为远古地球的确受到过未来文明影响提供了理论基础。
什么是虫洞?
“虫洞”(wormhole)作为一个天体物理学中的术语,原是出于比喻。
在英语中,蚯蚓、蛔虫之类的蠕虫,被称为“worm”,而虫子蛀出来的弯弯曲曲的洞——有点象中国古代线装书上被虫蛀出来的洞——则被称为“wormhole”。
所以“wormhole”有时也被译为“蛀洞”或“蠕洞”,但是比较通行的译法是“虫洞”。
在天体物理学中,“虫洞”的意思,按照史蒂芬·霍金在《时间简史》中的通俗解释是这样的:“虫洞就是一个时空细管,它能把几乎平坦的相隔遥远的区域连接起来。
……因此,虫洞正和其他可能的超光速旅行方式一样,允许人们往过去旅行。
”说得更直白一点,就是从理论上说,虫洞可以让人从一个世界(时空)到达另一个世界。
这种想法,当然是科幻电影最欢迎的思想资源之一。
电影《时间线》(Timeline)的故事结构,就是在此基础上建立起来的。
故事开始于现今的某个年代,类似于时间机器的东西已经被人类制造出来。
一位考古学教授正在向学生们讲述英、法之间“百年战争”中的一次战役,另一位年轻的考古学家安德烈·马瑞克则补充了动人的历史情节:英军将仪态万方的法国贵妇克莱尔杀害,并在拉洛克城堡上示众,结果法国骑士们义愤填膺,为替美人复仇奋不顾身,终于攻克城堡。
马瑞克还在考古遗址发现了一个石棺,上面有一位骑士和一位贵妇牵手并卧的石雕,他向同伴感叹,贵妇的雕像多么美丽,以及骑士和她牵手多么浪漫。
奇怪的是,那位骑士雕像是没有右耳的。
接下来的情节就奇峰突起了。
教授在旅行中不慎遭遇了一个虫洞——这个虫洞虫洞所对应的时空点,是中世纪后期,公元1357年的法国,英法“百年战争”正在这里进行着,两国的武士们在这片土地上反复厮杀。
教授失陷在这个时空点上,无法回到现在。
为了将教授从1357年救回来,有关方面决定将五位年轻的考古学家派往这个时空点。
为什么不派特工、特警之类的人物,而要派考古学家呢?有关方面的负责人解释说:“我的人不懂中世纪文化,”结果这五位年轻人就不得不去往一个六百多年前的陌生世界。
他们前往过去世界的途径,仍然是那个虫洞。
经历虫洞的光景,照例是变形、高亮度、最后消失,这是不少科幻电影和小说——比如李连杰主演的《救世主》(The One)——中想象的光景,《时间线》也未能免俗。
至于如何回来,这部电影中的办法是:五位考古学家每人都有一个硬币状挂件,只要在适当的空地上按下挂件上的按钮,就可以回到现在——但这只是理论上如此,实际上他们的挂件大多被英国武士抢走或弄坏了。
通过虫洞前往过去或未来世界,毕竟是一个相当抽象的概念。
《时间简史》之类的书中所画的虫洞图像,通常是两片平行宇宙,代表两个不同的时空,也即两个不同的世界,中间有圆锥状的通道,那个通道就是虫洞,也就是所谓的“爱因斯坦—罗森桥”。
令人惊奇的是,史蒂芬·霍金等人想象的这种图景,竟然和中国古代的宇宙图景异曲同工!古代中国的宇宙学说中,有一派称为称为“盖天”,认为天地就是平行平板,天地之间,北极之下,是一个圆锥形的柱子,这种图景,和中国古代传说中的神木、天柱、登葆山等等,以及古代印度宇宙图景中的须弥山之类,都有相似之处,而后面这些东西,都被认为是天地之间的通道。
所有这些,都和“爱因斯坦—罗森桥”有着某种形式上的相同之处。
从抽象的意义上说,在古人心目中,天地是两个不同的世界,天上是众神所居,地上是凡人所住,天、地之不同,几乎类似于两个不同的宇宙或时空。
至于“天上一日,地上千年”之类的传说,更与不同的时空概念大有巧合。
如果将古代的这些传说,视为某个已经消失(或者离去?)的高级文明留下来的吉光片羽,当然是缺乏根据的。
但是,这些传说中天地之间的通道,它们的形状确实和史蒂芬·霍金等人想象的虫洞十分相似。
当我们再次离开抽象的思辨和联想,回到《时间线》那里,影片中最动人的爱情故事就展开了。
五位年轻的考古学家到达1357年的法国,立刻卷入了英法之间的战争,没多久他们中的一位就被英国武士杀死。
马瑞克遇见了贵妇克莱尔,而且和她相爱了。
但是在拉洛克城堡攻防战中,克莱尔被英军俘获,马瑞克也被击倒在地,英国武士的战斧向他劈头砍来——马瑞克是现代的文弱书生,在古代的专业武士面前哪里是对手?眼看小命休矣,他只能将脑袋向旁边避让,战斧闪电般落下,劈去他的一只耳朵。
他先是痛呼“我的耳朵”,忽然脑海里灵光一闪,想起他发现的石棺上的无耳骑士雕像,大叫一声“那就是我!”顿时天降神勇,奋不顾身,挺剑而斗,竟将英国武士一剑刺死!随后英雄救美,护着克莱尔逃出敌阵。
当同伴们找到失陷的教授,准备返回现在时,马瑞克竟不愿意和他们一同回去——他要和他心爱的克莱尔一起生活。
电影结尾处,考古学家们再次来到先前马瑞克发现的石棺那里——他们现在当然已经知道那个无耳骑士就是马瑞克。
他们仔细释读雕像下面的铭文,发现有如下字样:“安德烈·马瑞克及爱妻克莱尔。
……我选择了一种美妙的生活。
”联想到影片开始时马瑞克对同伴说他要“自己创造自己的历史”,正是暗示这一结局。
而马瑞克的生卒年,现在变成了“生于公元1971年,卒于公元1382年”!这个美妙的结局,再次涉及史蒂芬·霍金《时间简史》中的问题:人回到过去能不能干预历史,改变历史?一种结论是只能旁观,不能干预,不能改变,这被霍金称为“协调历史方法”;另一种就是所谓的“多世界”(“多重宇宙”)理论,人回到过去可以干预历史,改变历史,实际上是产生一个新的世界和历史,这被霍金称为“选择历史假想”。
霍金本人似乎倾向于前一种结论,但是毫无疑问,科幻电影的编剧、导演们,科幻小说的作者们,都是喜欢后一种结论的——谁都看得出,只有采纳后一种结论才编得出好玩的故事嘛。
虫洞是啥,时间简史里的
“虫洞”(wormhole)作为一个天体物理学中的术语,原是出于比喻.在英语中,蚯蚓、蛔虫之类的蠕虫,被称为“worm”,而虫子蛀出来的弯弯曲曲的洞——有点象中国古代线装书上被虫蛀出来的洞——则被称为“wormhole”.所以“wormhole”有时也被译为“蛀洞”或“蠕洞”,但是比较通行的译法是“虫洞”.在天体物理学中,“虫洞”的意思,按照史蒂芬·霍金在《时间简史》中的通俗解释是这样的:“虫洞就是一个时空细管,它能把几乎平坦的相隔遥远的区域连接起来.……因此,虫洞正和其他可能的超光速旅行方式一样,允许人们往过去旅行.”说得更直白一点,就是从理论上说,虫洞可以让人从一个世界(时空)到达另一个世界.首先,虫洞只是根据爱因斯坦动态方程的一个理论解所得到的理论现象,并没有经过证实.其次,对于时空旅行,想象的成分过多,时间的逆行,带来的问题是多方面的,不是一个时空扭曲就可以办到.事实上,霍金并非支持旁观历史,严格来说,他更倾向于根本就无法回到历史,即使有可能从未来的时间回到现在的时间,也极有可能不出现在当前世界,而是另一个平行世界中.最后,类似这样的只存在理论中的现象还有很多,比如白洞,这是比黑洞更加理论化的,因为到目前为止,还没有观测到任何一颗恒星让我们像对天鹅座X-1射线源那类星体的程度,去怀疑它是一个白洞.
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