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“虫洞”已经被提出了近百年,为什么至今还没有找到?
虫洞其实只是一个科学假说,还停留在科幻当中,常常会被用来拍摄成科幻题材,目前科学家还没有找到任何虫洞存在的证据,也就是说,我们没有办法证明虫洞是真实存在的。
按照这个科学假说,我们知道,如果虫洞真的存在,我们也很难进入到其中,而且有可能会被潮汐力撕碎,如果真的能够进入,则会穿越到另外一个时空当中。
那具体是咋回事呢?
要了解虫洞之前,我们就得先简单的了解一下牛顿力学和相对论。
话说在1687年,牛顿发表了著名的《自然哲学的数学原理》,这本书可以说是科学史上最重要的著作之一。
在这本书中,牛顿构建了他的理论体系,也就是牛顿力学,并通过万有引力定律统一了宇宙中的物理学规律和地球上的物理学规律。
但任何体系的建构都需要做好各个物理量的定义,尤其是对时间和空间而言。
牛顿也对这两个重要的物理量进行了定义。
我们后来将其概括为牛顿的绝对时空观。
具体来说就是,牛顿认为,时间是均匀流逝的,对于任何人而言,一秒就是一秒,一分就一分,和运动状态无关;同样的,他认为空间也是如此,对于任何人而言,一厘米都是相同的,和运动状态无关。
而且时间和空间是彼此分立。
到了1905年,爱因斯坦提出了著名的狭义相对论,并且统一了时间和空间,他认为时间和空间不应该被分立开来看,而应该并称为时空。
爱因斯坦的数学老师闵可夫斯基在狭义相对论的基础上,提出了时间光锥的概念,解释了物质、信息、能量或者我们说事件的传播是受到光速的约束的。
到了1915年,爱因斯坦又提出了著名的广义相对论,把狭义相对论进一步地进行推广。
在广义相对论当中,爱因斯坦对于引力的本质进行了完全不同于牛顿的诠释,他认为引力的本质是时空的弯曲。
宇宙中的天体其实是都是贴着“测地线”在运动的,测地线的意思类似于平面中两点之间的最短距离。
比如:地球压完了周围的时空,月球就沿着时空的“测地线”在运动。
因为天体都是在四维时空中运动,从我们的角度来看就是月球绕着地球转。
1930年,爱因斯坦和他的助手罗森在求解广义相对论引力场方程时,就得到了一个解。
在后来被称为爱因斯坦-罗森桥,也就是虫洞。
它其实是连接两个遥远时空的隧道。
穿过它就可以直接跨越时空,而不需要受到光速的约束。
到此为止,你会发现,虫洞其实只是爱因斯坦在研究方程时的数学解,和实际的物理现象并没有什么关系。
实际上,当时的物理学也是这么认为的。
因此,关于“虫洞”的研究一直以来就没有什么进展,科学家在天文学观测时,也没有发现任何的虫洞,而且这种情况持续至今。
虽然虫洞并没有被发现,但是有一些科学家却在研究它。
比如:2017年的诺奖获得者基普·索恩,他因为引力波项目而获得物理学奖,是杰出的物理学家,同时它还是电影星际穿越的首席科学顾问,他就曾经从理论上论述了虫洞。
除了基普索恩这样的物理学界大佬研究过虫洞之外,也有一些其他的科学家在研究。
按照目前关于虫洞的理论,我们知道,虫洞可能存在于微观世界当中,而且它从出现到消失是非常快的,可以说是转瞬即逝。
除此之外,如果我们要使用虫洞,就需要利用卡西米尔效应。
也就是要往虫洞里灌负能量(奇异物质)。
通过理论计算,科学家发现,要把微小的虫洞打开到1光年的宽度,才能确保人类在靠近虫洞时不会被虫洞的潮汐力撕碎。
而把虫洞打开到1光年的宽度,至少需要6倍全宇宙总能量的负能量,可以说这对于人类而言根本是不可能做到的事情。
不过,按照虫洞理论的描述,如果人类真的打开了虫洞,并进入到其中,就可以穿越时空。
因此,通过了解虫洞理论,我们就会发现,我们很难能够观测到虫洞的存在,其实我们也无法去使用虫洞。
这也是为什么目前虫洞还停留在科幻的阶段。
因此,我们也就没有办法知道,虫洞里到底有什么了。
虫洞是否真实存在
截止2023年10月15日没有证明虫洞真实存在的证据。
虫洞的概念最早于1916年由奥地利物理学家路德维希·弗莱姆提出,并于1935年由爱因斯坦及纳森·罗森加以完善,因此,虫洞又被称作爱因斯坦—罗森桥。
一般情况下,虫洞是时空虫洞的简称,它被认为是宇宙中可能存在的捷径,物体通过这条捷径可以在瞬间进行时空转移。
但爱因斯坦本人并不认为虫洞是客观存在的。
所以,虫洞在后来的几十年中,都被认为只是数学伎俩。
迄今为止,科学家们还没有观察到虫洞存在的证据。
为了与其他种类的虫洞进行区分,一般通俗所称“虫洞”应被称为“时空洞”。
虫洞的性质:
最主要的一个,是相对论中描述的,用来作为宇宙中的高速火车。
但是,虫洞的第二个重要的性质,也就是量子理论告诉我们的东西又明确的告诉我们:虫洞不可能成为一个宇宙的高速火车。
虫洞的存在,依赖于一种奇异的性质和物质,而这种奇异的性质,就是负能量。
只有负能量才可以维持虫洞的存在,保持虫洞与外界时空的分解面持续打开。
当然,狄拉克在芬克尔斯坦参照系的基础上,发现了参照系的选择可以帮助我们更容易或者难地来分析物理问题。
同样的,负能量在狄拉克的另一个参照系中,是非常容易实现的,因为能量的表现形式和观测物体的速度有关。
这个结论在膜规范理论中同样起到了十分重要的作用。
根据参照系的不同,负能量是十分容易实现的。
在物体以近光速接近虫洞的时候,在虫洞的周围的能量自然就成为了负的。
因而以接近光速的速度可以进入虫洞,而速度离光速太大,那么物体是无论如何也不可能进入虫洞的。
这个也就是虫洞的特殊性质之一。
以上内容参考:网络百科-虫洞
黑洞已经被证实真实存在,虫洞为何至今还存于理论中?
说起来它们似乎都是洞,但它们是两种不同的洞。
一个是真洞,一个是假洞。
要知哪个是真洞哪个是假洞,下面小编就为大家带来详细的介绍,一起来看看吧!它们的相同之处就都是极端引力导致的结果。
这两个“洞”都是爱因斯坦引力场论预言的存在,是无限引力导致的必然结果。
现在黑洞已经证实真实存在,并且被全球科学家联合拍摄了其真容,就是那颗M87黑洞照片。
但虫洞至今还存在于理论中,没有发现真实存在。
由此有了一些争议,有人认为虫洞是不存在的,也有人认为黑洞和白洞就是虫洞的进口和出口。
但问题是,白洞迄今为止也没有被发现。
黑洞形成机制主要是物体质量受到极端压缩,一直压缩到自己的史瓦西半径内,就会成为一个黑洞。
所谓史瓦西半径是爱因斯坦引力场的一个精确解,就是在极端引力下一个必然结果。
这个理论是卡尔·史瓦西在1916年爱因斯坦广义相对论发表不久发现的。
史瓦西半径是每个物体都具有的一个临界点,只要有足够的压力将自己压缩到这个临界点以内,就会成为一个黑洞。
现在宇宙天体达到这种极端压力的有两个途径:一个是大质量恒星核心极端引力收缩压,会导致核心物质极端致密;另一个就是极端致密天体~中子星,质量达到奥本海默极限,也就是约3个太阳质量时,就会继续坍缩成一个黑洞。
形成黑洞的恒星质量一般需要太阳质量的30倍以上,形成中子星的恒星质量一般要达到太阳质量的8倍以上。
30倍太阳质量以上恒星发生超新星大爆炸后,极端压力会将已经极端致密的核心直接压缩进自己史瓦西半径,就可能会留下一个3倍以上太阳质量的黑洞;8倍太阳质量以上的恒星超新星大爆发后,核心可能会留下一个太阳质量1.44倍以上的中子星。
中子星由于具有极端引力,会将周边恒星物质吸附到自己身上,不断增加质量,当质量达到达到奥本海默极限时,依靠中子简并压就无法支撑自身引力收缩压了,就会坍缩成一个黑洞。
当物质被极端压力压缩进入自己的史瓦西半径后,就会出现奇异现象:所有物质将无限坍缩到核心一个体积无限小的奇点上,而在奇点周围形成一个什么也没有的极端扭曲空间,这个球形空间就是史瓦西半径,又叫事件视界。
在这个球形空间里,引力达到无限大,任何物质都无法逃脱,包括每秒约30万千米的光。
史瓦西半径的大小与质量成正比,计算公式为:R=2GM/C^2。
这里的R表示史瓦西半径,G为引力常量,M为物体质量,C为光速。
根据这个公式,可以从物体质量,计算出其史瓦西半径;也可以从观测到的史瓦西半径,计算出物体的质量。
任何物体都有自己的史瓦西半径,如太阳的史瓦西半径为2952米,地球的史瓦西半径约为9毫米,一个原子的史瓦西半径约为1.48*10^-37米。
理论上可以有极小的黑洞,宇宙大爆炸时可能产生过许多极小的原初黑洞,但根据黑洞蒸发理论,越小的黑洞蒸发越快,越大的黑洞蒸发越慢,因此那些原初黑洞很可能蒸发殆尽了,现在宇宙中没有发现这些黑洞,最小的恒星黑洞也大于3个太阳质量。
而1个太阳质量的黑洞蒸发殆尽需要10^64亿年,10亿吨质量的黑洞史瓦西半径只有1.48*10^-18米,蒸发却要万亿年,而千吨级黑洞蒸发只要1秒钟,原子级黑洞瞬间就没了,因此这类小黑洞无法对人类造成影响。
黑洞的主要功能就是吃掉各种物质,而且永远也吃不饱。
越大质量的黑洞吃东西越快,一旦进入了其史瓦西半径极端引力场,任何物质都无法逃脱。
现在已发现最大质量黑洞编号为SDSS J.96+.2,其质量是太阳的1040亿倍,相当半个银河系的质量!被科学家们拍出第一张照片的黑洞叫M87黑洞,是太阳质量的65亿倍,每10年可以吞下一颗太阳质量;最近发现一个340亿倍太阳质量的7黑洞叫J215,每天都可吞噬1个太阳质量。
要知道太阳质量为1.9891*10^30kg,相当33万个地球质量。
虫洞的形成也是基于引力场,但虫洞不像黑洞是一个天体实体,而是一个由于时空强力扭曲形成的空洞,这个空洞是一个时空隧道,让两个相隔遥远的时空变得更近,让时空旅行成为可能。
虫洞的概念最早由奥地利物理学家路德维希·弗莱姆提出,后来由爱因斯坦和纳森·罗森将其纳入引力场理论中,又被称为爱因斯坦~罗森桥。
因此虫洞是一个空洞,是一个时空隧道或者说连接时空的桥梁。
在我们宇宙中,充满着各种各样的天体,它们的质量和运动扰动着周边时空,这些看不见的时空我们可以想象为大海,由于天体的扰动在这片大海中存在着许多漩涡,这些时空漩涡中心有时会产生一个小洞,直通水底,如果人们从这个孔中钻入,就能够更快到达水底。
这种时空漩涡会将两个相隔遥远的空间连在一起,如果能够进入这个时空隧道,就像火车钻山洞一样,无须提升速度,也能够更快到达远方目的地。
还有的认为这种时空隧道可以连接平行宇宙,从而跨越宇宙界限。
到现在为止,虫洞并没有被发现,而黑洞早就已经证实存在了。
2017年,科学家们还为远在5500万光年的M87黑洞拍摄了照片,看到了黑洞的真面目。
黑洞的发现和研究,让爱因斯坦广义相对论的预言又得到了一次证实,让许多科学家获得了诺贝尔奖。
总体上说,黑洞是一个单个天体实体,而虫洞只是一种时空现象。
因此虫洞与黑洞完全不是一码事,就像厨师和理发师一样,一个为人们提供食物,一个为别人剪头,你说谁更厉害?
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