虫洞是描述爱因斯坦一般理论的方程式的特殊解决方案相对论通过隧道连接两个遥远的点或时间。理想情况下,该隧道的长度比这两个点之间的距离短,这使得虫洞是一种快捷方式。尽管它们是科幻小说的主食,并且捕捉到了流行的想象力,但据我们所知,虫洞只是假设的。它们是对一般相对性的合法解决方案,但科学家从未想过一种在真实宇宙中保持稳定虫洞的方法。
谁发现虫洞?
最简单的虫洞解决方案是通过阿尔伯特·爱因斯坦内森·罗森(Nathan Rosen)在1935年,这就是为什么虫洞有时被称为“爱因斯坦 - 罗森桥”的原因。爱因斯坦和罗森从数学解决方案开始黑洞,由奇异性(无限密度的点)和事件范围(围绕该区域的区域)组成奇异性除此之外,什么都无法逃脱)。根据宇宙的物理,他们发现他们可以扩展该溶液以包括黑洞的极性相反:白色孔。
这些假设的白洞也包含一个奇异性,但它们与黑洞相反:没有什么可以进入白洞的事件范围,而白洞内部的任何材料都会立即弹出。
爱因斯坦和罗森发现,从理论上讲,每个黑洞都与白洞配对。因为这两个孔将存在于太空中的不同地方,所以隧道(一个虫洞)将桥接这两个末端。
是什么使虫洞可以穿越?
但是,用黑色和白色孔产生的虫洞并不是很有用。一方面,白洞将不稳定。如果要将粒子朝白孔的事件范围扔掉,则粒子将永远不会到达事件范围,因为没有什么可以进入白洞。因此,系统的能量将继续增加到无穷大,最终炸毁了白洞,根据科罗拉多大学物理学家安德鲁·汉密尔顿的说法。
其次,即使存在白洞,进入这种虫洞的唯一方法是越过另一侧的黑洞的事件范围。但是,一旦一个物体越过事件视野,它就永远无法离开。因此,物体可以进入虫洞,但永远不会逃脱。
最后,虫洞本身将不稳定。穿过虫洞隧道的单个光子或光的粒子会向系统带来如此多的能量,以至于隧道会裂开,破坏虫洞,根据欧洲南部天文台。
然而,在1970年代,物理学家弄清了制造稳定或“可穿越”的数学,虫洞,根据加利福尼亚大学的说法,圣塔芭芭拉物理学家黛安·王。诀窍是将虫洞隧道的入口移到黑洞的事件视野外,并稳定隧道本身,以使经过的物质不会立即导致灾难性的崩溃。
稳定虫洞的关键要素是所谓的外来物质,或某种形式的物质质量为负质量。不幸的是,对于这种虫洞,科学家从未找到质量负数的证据,这将违反保护势头,其中指出,如果不施加力,则势头应保持恒定;放置在正质量对象旁边的负质量物体将立即加速,而没有能量来源。
虫洞是什么样的?
如果确实存在这样的虫洞,那看起来很奇怪。入口将是一个球体,例如行星的表面。如果您研究了它,您会看到另一侧的光线出现。虫洞隧道可能有任何长度,在沿着隧道行驶时,您会看到您来自宇宙地区的景色扭曲的景色以及前往的地区。
虫洞和时间旅行
从理论上讲,虫洞也可以充当时间机器。特殊相对论决定移动时钟缓慢运行。换句话说,几乎以光速奔跑的人不会像站着不动的人那样快地进入自己的未来。
如果科学家能够以某种方式构建一个虫洞,最初,这两个末端将及时同步。但是,如果将一端加速到几乎是光速,那一端就会开始落后于另一端。然后可以将两个入口聚集在一起,但其中一个入口将是另一个入口根据麻省理工学院的物理学家安德鲁·弗里德曼(Andrew Friedman)。
要回到过去,您只需走过一端即可。当您退出虫洞时,您将在自己的过去。
虫洞如何形成?
目前尚无已知的构造虫洞的方法,虫洞纯粹是假想的。尽管不太可能存在异国情调的物质,但可能还有另一种稳定虫洞的方法:负能量。
真空时空充满了量子场,这是产生我们经历的力和粒子的基本量子构建块,并且这些量子场具有内在的能量。可以构建场景,其中特定区域中的量子能低于其周围环境,从而使该能量在当地一级负面。这种负能量以卡西米尔效应的形式存在于现实世界中,其中两个平行金属板之间的负量子能引起板吸引,根据加利福尼亚大学河滨数学家约翰·贝兹(John Baez)的说法。
但是,没有人知道是否可以使用这种负量子能来稳定虫洞。它甚至可能不是“正确的”负能量,因为它仅是相对于周围环境的负面的,而不是绝对的。
虫洞可能自然发生在微观尺度上量子泡沫,由于那些相同的量子能,时空的浮躁性质在非常微小的尺度上。在这种情况下,虫洞可能不断出现。但同样,尚不清楚如何将这些虫洞“扩展”到足够大的尺寸以使您遍历并保持稳定的尺寸。