前沿科技之德科學家發現蟲洞欲造“銀河地鐵”穿越時空

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發表于 2012-3-17 16:44:51 | 只看該作者 |只看大圖 |倒序瀏覽 |閱讀模式

據國外媒體報道，來自德國的物理學家小組通過計算發現“蟲洞”并不是科幻片的專屬，在不需要輸入任何負能量的情況下可建立時空“蟲洞”。來自德國奧爾登堡大學布克哈德·克雷豪斯（Burkhard Kleihaus）博士認為：打開宇宙中的蟲洞甚至不需要正能量，這意味著蟲洞可以不依賴于任何物質完成開啟，可從“虛空”中誕生。我們可以通過“蟲洞”實現時空旅行，瞬間出現在冥王星附近或者距離我們數百萬光年的仙女座大星系。
此前研究人員認為沒有人可以靠近蟲洞，更不用說穿過蟲洞了，因為蟲洞非常不穩定，需要負能量的介入才能打開，而負能量是否存在卻又是一個大問題。這一發現激起了誘人的研究前景，既然蟲洞的產生并不需要正能量和負能量的介入，而是從虛無中誕生，因此我們可以檢測宇宙空間中是否有蟲洞存在。比我們先進的外星文明應該掌握了通過蟲洞在星系間穿梭的龐大“銀河地鐵”系統，而我們人類在發現宇宙中的蟲洞后也可以將其作為通過其他宇宙的通道。
關于蟲洞的奧秘第一次出現在愛因斯坦的相對論中，物理學家在對愛因斯坦方程的史瓦西解研究時發現了可連接遙遠時空的神秘通道。相對論中提及了通過負能量維持時空中隱藏的翹曲，通常在質量較大的星系或者恒星周圍才可出現。在1916年，愛因斯坦在公布出版了他的方程后不久，奧地利的物理學家路德維希弗拉姆（Ludwig Flamm）也預測到了在宇宙中存在的“時空管道”。
但是，愛因斯坦對蟲洞的研究做出詳細解答是在與另一個物理學家納森羅森（Nathan Rosen）的合作中。1935年，他們共同構思了一個由兩個黑洞通過一條時空隧道連接的時空穿梭概念，而這類蟲洞如果用于時空旅行，那么需要保證其中一個黑洞有著特殊的時空結構，以維持時空大門的持續打開。傳統意義上的黑洞具有強大的引力場，任何物質一旦超過事件視界就會被恐怖的引力束縛。在愛因斯坦- 羅森橋（蟲洞）形成的時空通道上，黑洞扮演著重要作用并作為通道的一端。
愛因斯坦與羅森推出的“蟲洞”構想看似出于一個純粹意義上好奇心的原因是他們還有一個不可思議的目的。比如，在平行宇宙中存在一個神秘的通道連接著我們的宇宙與另外一個宇宙，被連接上的那個宇宙卻也擁有著自己的恒星、星系和行星。盡管今天的宇宙學理論家只認為只有一個宇宙存在，但是在愛因斯坦與羅森提出蟲洞的時代卻并不是這樣，那時候的理論家認為宇宙是可無限想象的。
幸運的是，在廣義相對論中允許另一種類型的蟲洞存在。1955年，美國物理學家約翰·惠勒的研究表明在我們的宇宙中存在一個可以快速連接兩個時空區域的通道，實現真正意義上的星際旅行。他將一個朗朗上口的名字“蟲洞”賦予了存在與兩個黑洞之間的時空通道。但問題是惠勒的蟲洞與愛因斯坦羅森橋都存在相同的缺陷，那就是它們都不穩定。典型的案例為：發送單個光子通過這類蟲洞的入口，一旦光子接觸時立刻會觸發形成事件視界，于是看似開放的蟲洞就被封鎖了。
更加怪異的是，美國行星天文學家卡爾·薩根的研究結果顯示，蟲洞是一個可移動的時空區域。因此在他出版的科幻小說中將其賦予了在銀河系間快速運輸的通道?？枴に_根就這個問題詢問了位于帕薩迪納的加州理工學院宇宙理論學家基普·索恩（Kip Thorne），他卻認為蟲洞可能是個騙局。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）計算出創建蟲洞所需要條件，發現在負能量的幫助下可以維持蟲洞的開放，如果存在足夠多的負能量，將會形成排斥引力場而打開蟲洞大門。
負能量并不是一個可笑的想法，真空中兩塊平行金屬板之間就會出現負能量，即會產生比外面真空中還要少的能量。這是因為正常的真空中如同波浪滾滾的大海，形成波浪遠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比外面來得更低。但科學家們計算表面，用真空負能量來維持索恩-莫里斯-耶特塞韋爾蟲洞的開放所需要的負能量相當于銀河系中所有恒星花一年的時間聚集，這顯然是太不可思議了。
直到目前，物理學家想出了一個方法可繞過這些困難：基于愛因斯坦的引力理論所推倒的蟲洞模式，然而事實上不太可能如此，因為該理論在黑洞的核心處是失效的，這個情況與在宇宙大爆炸產生時間起始點上一樣，都是失效的。而量子論很好描述了原子等微觀世界，但它與廣義相對論并不兼容。
1921年，物理學家西奧多·卡魯扎（Kaluza）與奧斯卡·克萊因（Oskar Klein）受到愛因斯坦理論的啟發，將廣義相對論發展到五維的時空，將電磁力與引力統一到這個時空中。但最近弦理論家認為宇宙中所謂的四種基本力都可以用10緯的時空加以解釋。至關重要的是，如果時空的緯度超過了四維，那么蟲洞的開放將基本不可能存在，除非有足夠的負能量進行支撐。在2002年，莫斯科引力與基本計量研究中心的科學家基里爾布龍尼科夫（Kirill Bronnikov）與韓國科學家提出了不需要外來物質進行維持的蟲洞模型。
據位于法國格勒諾布爾亞原子物理學和宇宙學研究所科學家奧雷利安·巴魯（Aurélien Barrau）介紹：通過負能量支持的蟲洞想法更有可能，沒有外部物質支持的蟲洞顯然是非常投機的想法?；餇柌箭埬峥品騾s認為不依賴任何物質以維持的蟲洞看起來有些不可思議，但其可能是最適合的理論，最重要的是我們可以通過這個理論在宇宙空間中尋找這樣的蟲洞，比如空間望遠鏡在掃描恒星周圍時空并觸及到一個蟲洞時，我們就會發現視場中的蟲洞會突然變化，畢竟蟲洞是另外一個宇宙的窗口，具有不同于所在宇宙的特征。
據科學家們計算，巨大的漩渦式蟲洞比較難以觀測到，它們隱藏于宇宙氣體和塵埃中，非常類似于黑洞，比如半人馬座A中的黑洞甚至就是一個蟲洞，我們銀河系中央的黑洞也可能是蟲洞，最新的觀測顯示黑洞周圍形成炙熱的物質吸積圓盤發生強烈的X射線，這些特征與蟲洞類似，如果半人馬座A是一個黑洞，我們應該會觀測到氣體在穿過事件視界之后，X射線突然消失，而且再也不會出現；反之如果半人馬座A是一個蟲洞的入口，那宇宙氣體在穿過其中后依然會出現X射線，因為蟲洞不存在事件視界。
因此，從各種時空理論推倒出的蟲洞理論中，比如愛因斯坦-高斯-博內特理論，都存在不同的蟲洞解決方案連接我們宇宙中的不同部分，這類蟲洞將為未來 “外星地鐵”系統的開辟前景。屆時我們銀河系中的星際地鐵可能會比較擁擠，因為恒星之間的相互間隔僅數光年。也許在某個時刻還可以建立其連接銀河系與仙女星系的地鐵通道。