第61章 蟲洞風險
作者:瘋狂莎翁      更新:2020-05-11 21:28      字數:2088
  惠勒意識到愛因斯坦-羅森橋入口的特性與史瓦西黑洞(scharzschildbckhole)的描述恰好相符:一個由物質組成的球體,密度大到連光也無法從它的引力場中逃逸。天文學家認定黑洞是存在的,認為大質量恒星核心坍縮之後就會形成它們,所以黑洞可以同時是蟲洞,亦即星際旅行之門嗎?

  數學上來說,可能可以——但是沒人能活著完成這次旅行。

  在史瓦西模型中,黑洞的核心是一個奇點,一個具有無限大密度的、中性的、靜止的球體。惠勒計算了如果三維空間中兩個相距遙遠奇點跨越更高維度相連會發生什麽——形象一點兒說,就是兩個史瓦西黑洞通過隧道相連。

  他發現這樣的蟲洞天生就不穩定,這樣的隧道可以形成,但是很快就會收縮“夾止”(即從中收縮斷開),重新形成兩個獨立的奇點。

  這個過程非常快,隧道從形成到斷開的時間如此之短,以至於連光都來不及從中穿過,而且如果宇航員想要從中通過的話,必然會遇到其中的一個奇點——這是件必死無疑的事情,因為奇點巨大的引力會將任何一個試圖靠近的人撕得粉碎。

  索恩也在這部電影的配套書籍《星際穿越中的科學》中寫道:“任何試圖穿越(蟲洞)的人或物都會在夾止過程中被毀滅。”

  如果黑洞轉起來,形成一個克爾黑洞呢?

  當然我們還有選擇的餘地:廣義相對論認為還有可能存在著一種轉動著的克爾黑洞(kerrbckhole)。

  與史瓦西黑洞中的球體不同,克爾黑洞中的奇點是一個環。有一些模型認為,人可以舒服地從這個環的中間通過,就像籃球通過籃筐那樣。

  但是索恩對此觀點有諸多異議。在1987年他發表的一篇關於穿越蟲洞的論文中,他提出克爾黑洞的喉部具有一個非常不穩定的區域,叫做柯西視界(cauchyhorizon)。

  數學告訴我們,任何物質,包括光,試圖通過這一視界的時候,這個通道都會坍縮,而且即使通過什麽特殊的途徑使得這個蟲洞穩定下來,量子理論告訴我們蟲洞裏也將充滿各種高能粒子。

  涉足克爾黑洞,你會被炸得像薯片一樣脆。

  如果再加入一些量子理論呢?

  現在的關鍵是,經典引力理論尚未與量子理論完美結合——雖然有很多研究人員試圖搞定它,但是用數學來表示量子世界依然很難實現。

  不過在一方麵,普林斯頓大學的胡安·馬爾達西那(juanaldaa)和斯坦福大學的倫納德·薩斯坎德(leonardsskd)認為,蟲洞可能是量子糾纏態的物理表現——這種狀態下的物體不論距離多遠都是相互關聯的。

  愛因斯坦曾譏諷量子糾纏為“鬼魅般的超距作用”,並拒絕接受這一理念,但是很多實驗告訴我們量子糾纏是真實存在的——這一現象甚至在商業上都得以應用,例如在銀行交易時用以保護在線傳輸的安全性。

  根據馬爾達西那和薩斯坎德的理論,大量的糾纏態變化會改變時空的幾何形態,以糾纏態黑洞的形式形成蟲洞,但是這個版本的蟲洞並不會使星際穿越之門。

  “這些蟲洞並不能讓你超光速航行,”馬爾達西那表示,“但是它可以讓你與蟲洞裏的人見麵,當然得提前警告你們,兩邊的人會同時死於引力奇點的作用。”

  人能活著穿越蟲洞嗎?

  影片中,花朵狀的永恒號太空船正在接近蟲洞

  除了黑洞,我們還有其他的選擇嗎?

  所以,黑洞是個大問題。那,蟲洞可能是什麽?哈佛-史密森尼天體物理中心的阿維·勒布(aviloeb)表示其實要形成一個蟲洞的話,我們還有很多可能性:“因為我們現在還沒有一個理論可以很好地將廣義相對論與量子理論統一起來,所以我們還不知道能夠形成蟲洞的時空結構都有哪些可能性。

  還有一個問題。索恩在他1987年的工作中發現,符合廣義相對論的任何類型蟲洞都會坍縮,除非它是由具有負能量的“奇異物質”支撐著的。

  他認為我們有證據表明奇異物質的存在,因為實驗表明真空中的量子漲落似乎會產生一個負壓,就像兩麵緊靠著的鏡子一樣。勒布還表示,我們觀察到的暗能量可能進一步暗示著宇宙中奇異物質存在的可能性。

  “縱觀宇宙近代史,不難發現河外星係都在遠離我們而去,而且速度越來越快,就像是受到了反重力的作用一樣,”勒布表示,“如果我們認為宇宙中充滿具有負壓力的物質,就可以解釋宇宙的加速擴張……就像是我們製造一個蟲洞所需要的那種一樣。”

  當然,這兩位科學家都認為,自然形成一個蟲洞需要的奇異物質太多了,而且隻有高度發達的文明才有可能收集足夠的奇異物質,來維持蟲洞的穩定。

  當然其他的物理學家並不太相信這一觀點。“我認為一個穩定的,可以穿行的蟲洞的存在會讓人十分困擾,因為這與已知的物理學定律相違背。”馬爾達西那表示。

  北歐理論物理研究所的薩賓·霍森菲爾德(sabehossenfelder)對此更加懷疑:“我們目前沒有任何證據表明它(奇異物質)存在。實際上很多人都認為它不可能存在,因為那樣的話真空就會不穩定。”

  即使奇異物質存在,想要漂亮地穿越蟲洞,可能也不是那麽容易的事情。實際的效果可能取決於蟲洞周圍的時空曲率,以及蟲洞中的能量密度,霍森菲爾德表示:“這裏發生的情況可能和在黑洞裏發生的差不太多:潮汐力太大,試圖穿越的人被撕碎。”

  (本章完)