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揭秘都教授的“蟲洞”:想穿越很難
揭秘都教授的“蟲洞”:想穿越很難
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“現在看韓劇門檻好高,不懂點天文物理都看不懂!”這句網友的吐槽,說的就是熱門韓劇《來自星星的你》在結尾中,編劇為外星人男主角都敏俊開的外掛——自由穿梭“蟲洞”,最終回到千頌伊身邊。蟲洞是什么?穿梭于蟲洞的都教授能看到什么?浙江大學理論物理學博士李劍龍向記者進行了解答。

1、蟲洞是什么?

可以這么理解,“如果把空間比作一個蘋果的表面,從蘋果的一側走到另外一側需要繞過半個蘋果的周長。但假如有一只蟲子在上面咬個洞,它就可以通過更短的路徑到達蘋果另一側。”兩個世界的捷徑,就是“蟲洞”。

用“蟲洞”來給主角開外掛,韓國人并不是第一個。

1957年,物理學家惠勒在論文中描述“多連通空間”時首次提到蟲洞的名字。而對蟲洞研究突然變得熱門還得歸功于科幻作品的發展。

1985年,美國康奈爾大學的著名行星天文學家卡爾·薩根發表了一部科幻小說——《接觸》(Contact)。這部小說中,主人公以外星智慧生物傳來的信息為藍圖建造一個裝置,在很短的時間內,到達距地球26光年的織女星附近,并順利返回地球。

如何讓主人公完成這“不可能的任務”?薩根向加州理工大學的索恩教授求助。身為研究引力理論的專家索恩建議他使用了蟲洞(wormhole)這個概念。這是業內認為第一次使用“蟲洞”概念的科幻小說。故事中的女主角,在時空機器中穿越一個光怪陸離的隧道,并見到過世多年的父親,這個隧道便是“蟲洞”。

有解釋稱,如果有東西被丟入蟲洞,它不會像都教授那樣突然消失,而是看起來變得越來越遠,最終連續地移動到連接蟲洞另一端的空間中。如果你一頭鉆進蟲洞來到其最狹窄的“咽喉”處,就會看到更奇妙的景象。兩個世界的扭曲模樣在你面前涇渭分明,是去是留,就在你的一念之間。

《接觸》發表后,“蟲洞”這一概念,便成為了科幻作家寫作星際旅行的一項“標配”。

只要存在合適的蟲洞,無論多么遙遠的地方都有可能變得近在咫尺,“星際旅行家”們將不再受制于空間距離的遙遠。“在兩點之間形成快捷路徑”——這正是科幻小說家們熱衷“蟲洞”的原因。

2、蟲洞半徑大約1光年

“蟲洞”是一種理論可能性。理論上,蟲洞連接著時空的兩個區域,穿越蟲洞就相當于進行空間旅行。但存在于哪里,尚無定論。

李劍龍博士介紹,與通常的廣義相對論研究相反,物理學家先假設蟲洞存在,然后再研究什么樣的物質會維持蟲洞的存在。

“索恩從理論上找到了利用蟲洞進行時間旅行的辦法,但是霍金等人,包括索恩自己都對這個結果持保守態度。”李劍龍說。

如果星際空間中真的存在這樣的通道,即便是廣袤的宇宙中,那也是相當有“存在感”的。

首先普遍的認識是,半徑為一光年的蟲洞,維持它所需的負能量物質的質量是驚人的。李劍龍博士對記者說,為了不把任何原子物質構成的生物撕碎,可穿越蟲洞的半徑必須大約1光年(10萬億千米)。

有計算表明,維持這樣一個蟲洞所需的負能量物質的質量相當于整個銀河系中所有物質的質量總和的一百倍。這樣的蟲洞產生的引力效應將遠比整個銀河系的引力效應更為顯著。

因此如果地球附近的星際空間中存在這種“蟲洞”,周圍幾百萬光年內的物質運動都將受到顯著的影響,科學家早就從它的引力場中發現其蹤跡了。

李劍龍說,銀河系中心的超大質量黑洞都遠遠沒有這么大,因此如果可穿越蟲洞存在的話早就被觀測到了。

而且這么巨大的一個“通道”,不僅都教授會被吸進去,千頌伊、地球、整個太陽系,都會被吸進去。

3、想穿越有點難

在小說和影視作品中,主角們一“閃”就穿越了。在物理學家們看來,真是“你想穿就能穿”的嗎?答案是否定的。

現實是如果存在蟲洞的話,蟲洞附近的引力場也會極為強大,穿越蟲洞的人可能會被強大引力潮汐撕成碎片。所以,都教授能不能完整地出現在女主角面前也是一個問題。

蟲洞自身的張力也非常可怕(蟲洞越大,張力越小),半徑為1光年的“蟲洞”的張力相當于每平方米上壓上500萬噸的重物,這足以破壞任何原子物質。所以,若想活著穿越蟲洞,負能量物質組成的蟲洞的質量都必須非常大才行。

這樣,試圖在地球上建造可穿越蟲洞也更加不可能了。

除去理論層面的考慮,想通過“蟲洞”構筑時空機器還面臨著實際層面上的諸多困難。

哥倫比亞大學物理系博士盧昌海《從奇點到蟲洞》一書中寫到,事實上,構筑可穿越蟲洞本身就已如此困難,通過種種操作在其出入口之間產生可觀的時間差無疑更是難上加難。“從這個角度看,用蟲洞構筑時空機器的前景也是相當渺茫的。”

揭秘都教授的“蟲洞”:想穿越很難
A點:外太空星球 B點:太平洋中心 好萊塢電影《環太平洋》中,很多巨型怪獸通過太平洋海底出現的一個蟲洞來到地球。

揭秘都教授的“蟲洞”:想穿越很難
A點:地球 B點:織女星 根據《接觸》改編的電影《超時空接觸》,女主角坐時空機器穿越了一個光怪陸離的隧道。

揭秘都教授的“蟲洞”:想穿越很難
科幻片中的“蟲洞” A點:塞伯坦星球 B點:紐約曼哈頓? 《變形金剛3》出現的太空橋也是“蟲洞”的表現形式,威震天試圖通過太空橋向地球輸送霸天虎。

揭秘都教授的“蟲洞”:想穿越很難
物理學中的“蟲洞”:蟲洞可以理解為連接A和B兩個時空區域的捷徑,在某種意義上實現了超光速旅行。

2014-07-03 10:13

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