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虫洞可以使我们进入未来回到过去

  

  尽管虫洞从未被证实存在,爱因斯坦的广义相对论已经预测了这些通过时空的理论上存在的通道。

  美国《生活科学》网站报道,在很多科幻电影的故事线里,时光机器的概念往往会催生一种难以置信的设备。然而,根据爱因斯坦的广义相对论——解释宇宙中引力的作用——现实生活的时空穿梭可能并非模糊的幻想。

  根据爱因斯坦的广义相对论,向未来穿越是可能的,这无可争议。事实上,物理学家通过操纵类似电子的微小粒子——μ介子周围的引力,已经实现了发送这些粒子至未来。但这并不是说这种科技将人类发送至未来100年将很快实现。

  然而,科学家对穿越回过去则知之甚少。即便如此,美国奥斯汀地球科技国际高级研究所的天体物理学家艾瑞克·W·戴维斯(Eric W. Davis)认为这仍然是可能的。他表示,穿越过去所需要的仅仅是一个虫洞,后者是相对论里预测的穿越时空的理论通道。“利用可穿越虫洞,你能穿越到过去或者未来。”

  虫洞在哪里?

  虫洞从未被证实过存在,即使发现了虫洞,它们很可能非常小以至于一个人都装不下,更别说星际飞船。即便如此,戴维斯发表在美国航空航天学会期刊上的文章,提出了利用时光机器和虫洞或可能穿越回过去。

  广义相对论理论和量子理论似乎都提供了沿着物理学家所谓的“封闭类似时间曲线”,或者切断时间和空间的通道——也即时间机器旅行的好几种可能性。事实上,戴维斯表示,科学家目前对物理学定律的理解促使了时光机器的出现,后者提供了大量的时空几何学解决方案,展示了时空传说以及/或者时空机器的特性。

  例如,虫洞能够让一艘宇宙飞船以超光速的速度从一个点穿越到另一个点。这是因为宇宙飞船通过虫洞穿越了时空的捷径,从而比光更快到达目的地。同时,它并没有违反所谓的宇宙光速极限定律,因为事实上宇宙飞船从未以超光速行驶。

  理论上来说,虫洞不仅可以切割空间,还能切割时间。“在我们的物理学二维时空里,时光机器是不可避免的。”戴维斯在文中这样写道。“可穿越虫洞(对虫洞的预测)将孵化大量对时光机器的后续研究。”

  然而,戴维斯补充说道,将虫洞变成时光机器并非易事。这是因为根据广义相对论,一旦创造了虫洞,它的一端或两端将需要通过时间加速到达既定位置。

  面临的挑战

  至于物理学法则是如何阻止通过虫洞进行时空旅行的,目前存在好几种理论。“我们不仅假定在我们有生之年里(穿越回过去)是不可能的,还假定当完全理解了物理学定律后,后者会将其完全排除。” 美国俄亥俄州克里夫兰市欧柏林大学的天体物理学家罗伯特·欧文(Robert Owen)这样说道。欧文专门研究黑洞和引力理论。

  根据科学家目前的理解,保持虫洞稳定以实现时空穿梭需要大量的外来物质,而科学家对后者的理解非常有限。广义相对论无法解释外来物质——根据广义相对论,外来物质并不存在。但外来物质的确是存在的,这就是量子理论所研究的地方。和广义相对论一样,量子理论是解释宇宙的系统,相当于科学家观测宇宙的一个透镜。

  然而,科学家观测到的外来物质数量极其少——完全不够打开一个虫洞。物理学家必须找到产生大量外来物质的方法,如果他们希望实现这种准超光速旅行,引申开来也就是时空旅行。此外,其它物理学家利用量子力学假定通过虫洞时空旅行将创造某种量子逆反应。

  在量子逆反应里,将虫洞变成时光机器将产生大量能量堆积,最终在虫洞被用作时间机器之前将其摧毁。然而,用于计算量子逆反应的数学模型只考虑了一维时空。“我非常自信,因为(广义相对论)理论尚未失败,因此它预测的时空机器、弯曲驱动和虫洞仍然有效且可以测试,无论量子理论对这些客体的描述如何。”

  这论证了时空旅行理论中的关键问题之一:物理学家将他们的论证根植于广义相对论或者量子理论,而这两种理论都是不完整且无法全部包含整个复杂神秘的宇宙。

  在物理学家研究出时空旅行之前,他们必须寻找一种合适的方法调和广义相对论和量子理论,以形成引力的量子理论。这种理论将作为进一步研究时空旅行的基础。因此,欧文辩论称现在还无法确定时空旅行是否可能。

  “基于虫洞的时空机器观点考虑了广义相对论,但它却忽视了量子力学,”欧文补充说道。“然而,在计算中考虑量子理论则展示了时空机器似乎并非是我们所预想的那种方式。”

  戴维斯相信,从理论的角度看,科学家已经发现了有关时间机器所需要的一切,他呼吁物理学家将关注点集中在超光速旅行上。“除非有人已经制造出了虫洞或者弯曲驱动,否则有关时空机器并没有什么值得激动的。”实现这一点需要普遍接受的量子引力理论,这是一项巨大的挑战,所以人们现在还是不要急着制定时空旅行计划。

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  据腾讯科学:天体物理学家称虫洞可能是一种天然的时间机器,虽然超越虫洞的行为从没有出现过,而且虫洞本身是否真实存在也没有直接证据证实,我们只是根据爱因斯坦的广义相对论预言对这一奇特的时空进行研究。时间机器只在科幻片中出现,事件逆着时间箭头方向前进几乎不可能发生,但是爱因斯坦的时空理论允许时间旅行,相对论中预言的某些特定时空可以使时间倒退,通过时空弯曲将两个遥远的空间连接在一起,使得三维空间的旅行变得非常迅速,数万光年的旅程会被大大压缩。

  天体物理学家埃里克·戴维斯认为如果我们能维持一个虫洞的连续开放,就可以回到过去或者进入未来世界,但是虫洞在哪儿?我们目前还没有发现虫洞在现实宇宙中存在的证据,如果虫洞确实存在,那么可能连一个人也装不下,更何况是一艘飞船。对此,物理学家们提出了一种被称为“封闭类时曲线”的理论,暗示时间机器是可以被制造出来。利用虫洞穿越时空可以满足光速上限论的要求,超光速运行实际上就时空扭曲的结果,通过高度扭曲时空达到超光速的效果。

  按照目前科学家的研究,维持一个虫洞的连续开放需要大量的“奇异外来物质”,这种物质我们对其知之甚少,其中将涉及到量子理论,而广义相对论无法解释这些奇异物质。天体物理学家罗伯特·欧文认为物体在进入虫洞试图进行时间旅行时,会有多种物理定律限制其工作,似乎是自然界的某种机制将虫洞关闭。根据量子理论,维持虫洞的时间机器可能导致大量的能量聚集,最终会“摧毁”虫洞,因此我们必须在虫洞关闭之前完成时间旅行。在研究虫洞之前,科学家们需要花时间去处理广义相对论和量子理论之间的问题,新的理论将作为时间旅行的基础。

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