前沿科技之德科學(xué)家發(fā)現(xiàn)蟲(chóng)洞欲造“銀河地鐵”穿越時(shí)空

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發(fā)表于 2012-3-17 16:44:51 | 只看該作者 |只看大圖 |倒序?yàn)g覽 |閱讀模式

據(jù)國(guó)外媒體報(bào)道，來(lái)自德國(guó)的物理學(xué)家小組通過(guò)計(jì)算發(fā)現(xiàn)“蟲(chóng)洞”并不是科幻片的專(zhuān)屬，在不需要輸入任何負(fù)能量的情況下可建立時(shí)空“蟲(chóng)洞”。來(lái)自德國(guó)奧爾登堡大學(xué)布克哈德·克雷豪斯（Burkhard Kleihaus）博士認(rèn)為：打開(kāi)宇宙中的蟲(chóng)洞甚至不需要正能量，這意味著蟲(chóng)洞可以不依賴于任何物質(zhì)完成開(kāi)啟，可從“虛空”中誕生。我們可以通過(guò)“蟲(chóng)洞”實(shí)現(xiàn)時(shí)空旅行，瞬間出現(xiàn)在冥王星附近或者距離我們數(shù)百萬(wàn)光年的仙女座大星系。
此前研究人員認(rèn)為沒(méi)有人可以靠近蟲(chóng)洞，更不用說(shuō)穿過(guò)蟲(chóng)洞了，因?yàn)橄x(chóng)洞非常不穩(wěn)定，需要負(fù)能量的介入才能打開(kāi)，而負(fù)能量是否存在卻又是一個(gè)大問(wèn)題。這一發(fā)現(xiàn)激起了誘人的研究前景，既然蟲(chóng)洞的產(chǎn)生并不需要正能量和負(fù)能量的介入，而是從虛無(wú)中誕生，因此我們可以檢測(cè)宇宙空間中是否有蟲(chóng)洞存在。比我們先進(jìn)的外星文明應(yīng)該掌握了通過(guò)蟲(chóng)洞在星系間穿梭的龐大“銀河地鐵”系統(tǒng)，而我們?nèi)祟?lèi)在發(fā)現(xiàn)宇宙中的蟲(chóng)洞后也可以將其作為通過(guò)其他宇宙的通道。
關(guān)于蟲(chóng)洞的奧秘第一次出現(xiàn)在愛(ài)因斯坦的相對(duì)論中，物理學(xué)家在對(duì)愛(ài)因斯坦方程的史瓦西解研究時(shí)發(fā)現(xiàn)了可連接遙遠(yuǎn)時(shí)空的神秘通道。相對(duì)論中提及了通過(guò)負(fù)能量維持時(shí)空中隱藏的翹曲，通常在質(zhì)量較大的星系或者恒星周?chē)趴沙霈F(xiàn)。在1916年，愛(ài)因斯坦在公布出版了他的方程后不久，奧地利的物理學(xué)家路德維希弗拉姆（Ludwig Flamm）也預(yù)測(cè)到了在宇宙中存在的“時(shí)空管道”。
但是，愛(ài)因斯坦對(duì)蟲(chóng)洞的研究做出詳細(xì)解答是在與另一個(gè)物理學(xué)家納森羅森（Nathan Rosen）的合作中。1935年，他們共同構(gòu)思了一個(gè)由兩個(gè)黑洞通過(guò)一條時(shí)空隧道連接的時(shí)空穿梭概念，而這類(lèi)蟲(chóng)洞如果用于時(shí)空旅行，那么需要保證其中一個(gè)黑洞有著特殊的時(shí)空結(jié)構(gòu)，以維持時(shí)空大門(mén)的持續(xù)打開(kāi)。傳統(tǒng)意義上的黑洞具有強(qiáng)大的引力場(chǎng)，任何物質(zhì)一旦超過(guò)事件視界就會(huì)被恐怖的引力束縛。在愛(ài)因斯坦- 羅森橋（蟲(chóng)洞）形成的時(shí)空通道上，黑洞扮演著重要作用并作為通道的一端。
愛(ài)因斯坦與羅森推出的“蟲(chóng)洞”構(gòu)想看似出于一個(gè)純粹意義上好奇心的原因是他們還有一個(gè)不可思議的目的。比如，在平行宇宙中存在一個(gè)神秘的通道連接著我們的宇宙與另外一個(gè)宇宙，被連接上的那個(gè)宇宙卻也擁有著自己的恒星、星系和行星。盡管今天的宇宙學(xué)理論家只認(rèn)為只有一個(gè)宇宙存在，但是在愛(ài)因斯坦與羅森提出蟲(chóng)洞的時(shí)代卻并不是這樣，那時(shí)候的理論家認(rèn)為宇宙是可無(wú)限想象的。
幸運(yùn)的是，在廣義相對(duì)論中允許另一種類(lèi)型的蟲(chóng)洞存在。1955年，美國(guó)物理學(xué)家約翰·惠勒的研究表明在我們的宇宙中存在一個(gè)可以快速連接兩個(gè)時(shí)空區(qū)域的通道，實(shí)現(xiàn)真正意義上的星際旅行。他將一個(gè)朗朗上口的名字“蟲(chóng)洞”賦予了存在與兩個(gè)黑洞之間的時(shí)空通道。但問(wèn)題是惠勒的蟲(chóng)洞與愛(ài)因斯坦羅森橋都存在相同的缺陷，那就是它們都不穩(wěn)定。典型的案例為：發(fā)送單個(gè)光子通過(guò)這類(lèi)蟲(chóng)洞的入口，一旦光子接觸時(shí)立刻會(huì)觸發(fā)形成事件視界，于是看似開(kāi)放的蟲(chóng)洞就被封鎖了。
更加怪異的是，美國(guó)行星天文學(xué)家卡爾·薩根的研究結(jié)果顯示，蟲(chóng)洞是一個(gè)可移動(dòng)的時(shí)空區(qū)域。因此在他出版的科幻小說(shuō)中將其賦予了在銀河系間快速運(yùn)輸?shù)耐ǖ馈？枴に_根就這個(gè)問(wèn)題詢問(wèn)了位于帕薩迪納的加州理工學(xué)院宇宙理論學(xué)家基普·索恩（Kip Thorne），他卻認(rèn)為蟲(chóng)洞可能是個(gè)騙局。但在1987年，他的兩位研究生邁克爾·莫里斯（Michael Morris）與烏里耶特塞韋爾（Uri Yertsever）計(jì)算出創(chuàng)建蟲(chóng)洞所需要條件，發(fā)現(xiàn)在負(fù)能量的幫助下可以維持蟲(chóng)洞的開(kāi)放，如果存在足夠多的負(fù)能量，將會(huì)形成排斥引力場(chǎng)而打開(kāi)蟲(chóng)洞大門(mén)。
負(fù)能量并不是一個(gè)可笑的想法，真空中兩塊平行金屬板之間就會(huì)出現(xiàn)負(fù)能量，即會(huì)產(chǎn)生比外面真空中還要少的能量。這是因?yàn)檎５恼婵罩腥缤ɡ藵L滾的大海，形成波浪遠(yuǎn)不適合兩塊平行金屬板之間的空隙，因此金屬板之間的能量就會(huì)比外面來(lái)得更低。但科學(xué)家們計(jì)算表面，用真空負(fù)能量來(lái)維持索恩-莫里斯-耶特塞韋爾蟲(chóng)洞的開(kāi)放所需要的負(fù)能量相當(dāng)于銀河系中所有恒星花一年的時(shí)間聚集，這顯然是太不可思議了。
直到目前，物理學(xué)家想出了一個(gè)方法可繞過(guò)這些困難：基于愛(ài)因斯坦的引力理論所推倒的蟲(chóng)洞模式，然而事實(shí)上不太可能如此，因?yàn)樵摾碚撛诤诙吹暮诵奶幨鞘У模@個(gè)情況與在宇宙大爆炸產(chǎn)生時(shí)間起始點(diǎn)上一樣，都是失效的。而量子論很好描述了原子等微觀世界，但它與廣義相對(duì)論并不兼容。
1921年，物理學(xué)家西奧多·卡魯扎（Kaluza）與奧斯卡·克萊因（Oskar Klein）受到愛(ài)因斯坦理論的啟發(fā)，將廣義相對(duì)論發(fā)展到五維的時(shí)空，將電磁力與引力統(tǒng)一到這個(gè)時(shí)空中。但最近弦理論家認(rèn)為宇宙中所謂的四種基本力都可以用10緯的時(shí)空加以解釋。至關(guān)重要的是，如果時(shí)空的緯度超過(guò)了四維，那么蟲(chóng)洞的開(kāi)放將基本不可能存在，除非有足夠的負(fù)能量進(jìn)行支撐。在2002年，莫斯科引力與基本計(jì)量研究中心的科學(xué)家基里爾布龍尼科夫（Kirill Bronnikov）與韓國(guó)科學(xué)家提出了不需要外來(lái)物質(zhì)進(jìn)行維持的蟲(chóng)洞模型。
據(jù)位于法國(guó)格勒諾布爾亞原子物理學(xué)和宇宙學(xué)研究所科學(xué)家?jiàn)W雷利安·巴魯（Aurélien Barrau）介紹：通過(guò)負(fù)能量支持的蟲(chóng)洞想法更有可能，沒(méi)有外部物質(zhì)支持的蟲(chóng)洞顯然是非常投機(jī)的想法。基里爾布龍尼科夫卻認(rèn)為不依賴任何物質(zhì)以維持的蟲(chóng)洞看起來(lái)有些不可思議，但其可能是最適合的理論，最重要的是我們可以通過(guò)這個(gè)理論在宇宙空間中尋找這樣的蟲(chóng)洞，比如空間望遠(yuǎn)鏡在掃描恒星周?chē)鷷r(shí)空并觸及到一個(gè)蟲(chóng)洞時(shí)，我們就會(huì)發(fā)現(xiàn)視場(chǎng)中的蟲(chóng)洞會(huì)突然變化，畢竟蟲(chóng)洞是另外一個(gè)宇宙的窗口，具有不同于所在宇宙的特征。
據(jù)科學(xué)家們計(jì)算，巨大的漩渦式蟲(chóng)洞比較難以觀測(cè)到，它們隱藏于宇宙氣體和塵埃中，非常類(lèi)似于黑洞，比如半人馬座A中的黑洞甚至就是一個(gè)蟲(chóng)洞，我們銀河系中央的黑洞也可能是蟲(chóng)洞，最新的觀測(cè)顯示黑洞周?chē)纬芍藷岬奈镔|(zhì)吸積圓盤(pán)發(fā)生強(qiáng)烈的X射線，這些特征與蟲(chóng)洞類(lèi)似，如果半人馬座A是一個(gè)黑洞，我們應(yīng)該會(huì)觀測(cè)到氣體在穿過(guò)事件視界之后，X射線突然消失，而且再也不會(huì)出現(xiàn)；反之如果半人馬座A是一個(gè)蟲(chóng)洞的入口，那宇宙氣體在穿過(guò)其中后依然會(huì)出現(xiàn)X射線，因?yàn)橄x(chóng)洞不存在事件視界。
因此，從各種時(shí)空理論推倒出的蟲(chóng)洞理論中，比如愛(ài)因斯坦-高斯-博內(nèi)特理論，都存在不同的蟲(chóng)洞解決方案連接我們宇宙中的不同部分，這類(lèi)蟲(chóng)洞將為未來(lái) “外星地鐵”系統(tǒng)的開(kāi)辟前景。屆時(shí)我們銀河系中的星際地鐵可能會(huì)比較擁擠，因?yàn)楹阈侵g的相互間隔僅數(shù)光年。也許在某個(gè)時(shí)刻還可以建立其連接銀河系與仙女星系的地鐵通道。