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黑洞和蟲洞:通往其它宇宙的隧道?

黑洞和蟲洞:通往其它宇宙的隧道?

黑洞和蟲洞:通往其它宇宙的隧道?

(神秘的地球uux.cn報道)據俄羅斯衛星網:黑洞(black hole)和蟲洞(wormhole,又稱愛因斯坦-羅森橋Einstein—Rosen bridge)很早前就成為許多講述科幻電影和電視的習慣性象征,在這些作品中,航空旅行者利用它們在宇宙中疾速移動。穿越時空的旅行在多大程度上像是真實的?俄羅斯科研教育“5-100項目”大學的物理學家們向俄羅斯衛星通訊社和廣播電臺做了介紹。

什么是黑洞?

物理學家們通常把帶有如此強的重力,以至于任何物質、能量一旦落到那里就無法掙脫的時空區域稱之為黑洞。黑洞在空間上受到邊界的限制,任何物體或射線都無法掙脫到邊界之外。這樣,身處黑洞之外的觀察家們無法獲知黑洞之內情況如何的任何信息。

俄羅斯人民友誼大學(PFUR)重力和宇宙學研究所教授基里爾·布龍尼科夫說,按照相對論,黑洞的幾何形狀是用愛因斯坦重力場方程(Einstein field equations)描繪的,方程之間的聯系是扭曲的時空度量,度量擁有充填時空實體的性質,而重力--是時空曲率的表現。

布龍尼科夫介紹說:“學者們從理論上描述了黑洞的幾個類別。它們的區別在于是否具有或缺乏旋轉、電荷和其它可能的參數。有人認為,黑洞可能是在相當龐大的星體在其進化的最后階段受到擠壓時出現的。”

布龍尼科夫說,無法看到黑洞,因為外部觀察者無法直接從事件視界(event horizon)獲得某種信息。因此,黑洞只能間接表現自己--從經過它旁邊的光線彎曲、從落到它上面的周邊物質發出的電磁輻射,等等。

學者們迄今也不明白,黑洞的內部區域是什么樣的。按照相對論,黑洞內應該有無限大的時空曲率值、密度和物質壓力。但許多研究者們認為,這樣是不可能的。

布龍尼科夫指出,“我們在這里遇到了我們關于時空的經典概念的適用邊界,步入了一個目前還沒有構建出來的量子重力的未知領域。”。

洞悉黑洞內部的觀察員在跨越事件視界時,來到了新的膨脹宇宙。

尋覓黑洞

地面-宇宙干涉儀觀察項目“射電天文”(RadioAstron)于2019年年初結束,這種干涉儀的分辨率比著名的哈勃天文望遠鏡還要高幾千倍。“射電天文”項目有幾十個最強大的地面射電天文望遠鏡和宇宙觀測臺,彼此之間靠專門算法連接。

莫斯科物理技術學院(MIPT)宇宙相對性客體基礎和應用研究實驗室主任尤里·科瓦廖夫透露,“射電天文”項目幫助俄羅斯天文學家們發現,在OJ287類星體中心的巨蟹星座中有兩個超大黑洞,它們在相距不遠處旋轉。

他介紹說:“未來,我們計劃借助于地面-宇宙干涉儀,在更短的波長內研究在我們的銀河系和其它星系中的黑洞的鄰域。這有助于我們檢驗關于其它物體存在的‘蟲洞'理論概念。”

通往其它維度的隧道 

蟲洞--是宇宙最令人好奇的客體,學者們對它的存在爭執不一。這是我們所處宇宙的遙遠區域之間,或者甚至是不同宇宙之間,以獨特隧道形式出現的時空構型。

俄羅斯國立核研究大學莫斯科工程物理學院(MEPhI)教授謝爾蓋·魯賓介紹說:“蟲洞與黑洞近似,因為它是帶有相當強的重力和空間曲率的局部客體。但與黑洞不同的是,蟲洞沒有‘陷阱'--事件視界,因此從理論上來說,不僅準許‘進入',還準許‘出去'。也就是說,蟲洞是可以穿過的。”

盡管蟲洞不違背相對論,且一些宇宙理論已經預見到它,但擔任這類客體角色的現實候選物體迄今仍是未知的。此外,蟲洞暗示著相當不典型的時空幾何形狀,為維持這種幾何形狀需要帶有異樣性質的物質(比如,帶有陰性的能量密度)。

魯賓強調:“在自然界發現蟲洞或者在實驗室中建造出蟲洞,就意味著時空物理學的真正變革。”

魯賓不贊成荷蘭內梅亨大學的海諾·法爾克(Heino Falcke)教授的信心,后者相信,事件視界望遠鏡(Event Horizons Telescope)項目不久前捕捉到的M87星系中心的巨大黑洞圖像可能證實了時空結構中的隧道的存在。維度的精確度不足以得出最終結論。

與此同時,關于這些客體的理論概念有助于學者們更深刻地理解時空和重力的性質。

如何鉆進蟲洞?

俄羅斯康德波羅的海聯邦大學教授阿爾喬姆·尤羅夫認為,不是所有有關通往其它維度的隧道的科幻電影都距離現代科學理論很遠。

他介紹說:“在好萊塢電影《星際穿越》(Interstellar)中,關于黑洞和額外空間的信息符合科學概念。這毫不令人驚訝,要知道電影的科學顧問是諾貝爾獎得主、黑洞物理學領域的專家基普·索恩(Kip Stephen Thorne)。”

尤羅夫認為,雖然蟲洞可用物理學定律來解答,它們無法自己出現,但在技術和科學方面極為發達的文明可以制造出蟲洞。

今天物理學家們正在考慮構建不會快速塌落的蟲洞的可能性,也在考慮如何使蟲洞大到足以容身卻又不連其中的分子都不遭到破壞。

魯賓介紹說:“假定可以通過蟲洞發送人類的基因組。按照計算,存在通往額外維度的漏斗,但它們目前極小。”

魯賓認為,假定未來可以通過蟲洞把人類從瀕臨毀滅的宇宙送往另一個剛開始存在的宇宙。為此不一定把人類的形體發送過去,只需把基因組信息發過去就好了,人類文明在新宇宙中可以在這些信息的基礎上自行恢復。




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