蟲洞是描述愛因斯坦一般理論的方程式的特殊解決方案相對論通過隧道連接兩個遙遠的點或時間。理想情況下,該隧道的長度比這兩個點之間的距離短,這使得蟲洞是一種快捷方式。儘管它們是科幻小說的主食,並且捕捉到了流行的想像力,但據我們所知,蟲洞只是假設的。它們是對一般相對性的合法解決方案,但科學家從未想過一種在真實宇宙中保持穩定蟲洞的方法。
誰發現蟲洞?
最簡單的蟲洞解決方案是通過阿爾伯特·愛因斯坦內森·羅森(Nathan Rosen)在1935年,這就是為什麼蟲洞有時被稱為“愛因斯坦 - 羅森橋”的原因。愛因斯坦和羅森從數學解決方案開始黑洞,由奇異性(無限密度的點)和事件範圍(圍繞該區域的區域)組成奇異性除此之外,什麼都無法逃脫)。根據宇宙的物理,他們發現他們可以擴展該溶液以包括黑洞的極性相反:白色孔。
這些假設的白洞也包含一個奇異性,但它們與黑洞相反:沒有什麼可以進入白洞的事件範圍,而白洞內部的任何材料都會立即彈出。
愛因斯坦和羅森發現,從理論上講,每個黑洞都與白洞配對。因為這兩個孔將存在於太空中的不同地方,所以隧道(一個蟲洞)將橋接這兩個末端。
是什麼使蟲洞可以穿越?
但是,用黑色和白色孔產生的蟲洞並不是很有用。一方面,白洞將不穩定。如果要將粒子朝白孔的事件範圍扔掉,則粒子將永遠不會到達事件範圍,因為沒有什麼可以進入白洞。因此,系統的能量將繼續增加到無窮大,最終炸毀了白洞,根據科羅拉多大學物理學家安德魯·漢密爾頓的說法。
其次,即使存在白洞,進入這種蟲洞的唯一方法是越過另一側的黑洞的事件範圍。但是,一旦一個物體越過事件視野,它就永遠無法離開。因此,物體可以進入蟲洞,但永遠不會逃脫。
最後,蟲洞本身將不穩定。穿過蟲洞隧道的單個光子或光的粒子會向系統帶來如此多的能量,以至於隧道會裂開,破壞蟲洞,根據歐洲南部天文台。
然而,在1970年代,物理學家弄清了製造穩定或“可穿越”的數學,蟲洞,根據加利福尼亞大學的說法,聖塔芭芭拉物理學家黛安·王。訣竅是將蟲洞隧道的入口移到黑洞的事件視野外,並穩定隧道本身,以使經過的物質不會立即導致災難性的崩潰。
穩定蟲洞的關鍵要素是所謂的外來物質,或某種形式的物質質量為負質量。不幸的是,對於這種蟲洞,科學家從未找到質量負數的證據,這將違反保護勢頭,其中指出,如果不施加力,則勢頭應保持恆定;放置在正質量對象旁邊的負質量物體將立即加速,而沒有能量來源。
蟲洞是什麼樣的?
如果確實存在這樣的蟲洞,那看起來很奇怪。入口將是一個球體,例如行星的表面。如果您研究了它,您會看到另一側的光線出現。蟲洞隧道可能有任何長度,在沿著隧道行駛時,您會看到您來自宇宙地區的景色扭曲的景色以及前往的地區。
蟲洞和時間旅行
從理論上講,蟲洞也可以充當時間機器。特殊相對論決定移動時鐘緩慢運行。換句話說,幾乎以光速奔跑的人不會像站著不動的人那樣快地進入自己的未來。
如果科學家能夠以某種方式構建一個蟲洞,最初,這兩個末端將及時同步。但是,如果將一端加速到幾乎是光速,那一端就會開始落後於另一端。然後可以將兩個入口聚集在一起,但其中一個入口將是另一個入口根據麻省理工學院的物理學家安德魯·弗里德曼(Andrew Friedman)。
要回到過去,您只需走過一端即可。當您退出蟲洞時,您將在自己的過去。
蟲洞如何形成?
目前尚無已知的構造蟲洞的方法,蟲洞純粹是假想的。儘管不太可能存在異國情調的物質,但可能還有另一種穩定蟲洞的方法:負能量。
真空時空充滿了量子場,這是產生我們經歷的力和粒子的基本量子構建塊,並且這些量子場具有內在的能量。可以構建場景,其中特定區域中的量子能低於其周圍環境,從而使該能量在當地一級負面。這種負能量以卡西米爾效應的形式存在於現實世界中,其中兩個平行金屬板之間的負量子能引起板吸引,根據加利福尼亞大學河濱數學家約翰·貝茲(John Baez)的說法。
但是,沒有人知道是否可以使用這種負量子能來穩定蟲洞。它甚至可能不是“正確的”負能量,因為它僅是相對於周圍環境的負面的,而不是絕對的。
蟲洞可能自然發生在微觀尺度上量子泡沫,由於那些相同的量子能,時空的浮躁性質在非常微小的尺度上。在這種情況下,蟲洞可能不斷出現。但同樣,尚不清楚如何將這些蟲洞“擴展”到足夠大的尺寸以使您遍歷並保持穩定的尺寸。