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跟大牛学习制造虫洞


概念诞生

在很多科幻作品中,虫洞的概念早已司空见惯,似乎只要虫洞一出,时间旅行、星际旅行就分分钟搞定。所以总有这么一个印象,虫洞只是科幻的一个元素而已。

但是,事实上虫洞是正儿八经的科学理论,那这玩意自然界存在吗?或者要什么样的技术才能制造出能够穿越的虫洞呢?

早在广义相对论公式提出的一年后,福拉姆(Ludwig Flammable)就计算出来一个解,可以用来描述虫洞,只不过那时候并没有得到足够的重视。而之后爱因斯坦和罗森也得到了这个解,这才开始广泛讨论虫洞的意义,所以那时候虫洞还叫做爱因斯坦-罗森桥。

虫洞:连接空间的两处

到20世纪50年代,惠勒提出了虫洞(Wormhole)这个词,形象的表达了这个概念。他把虫洞类比于一个苹果,苹果的表面是蚂蚁所在的宇宙,而苹果上被虫蛀开的洞则为蚂蚁提供了一条捷径,快速地到达苹果的另一头。

苹果上的虫洞

早期的时候,物理学家认为虫洞是稳定存在的,但是后来惠勒和他的学生发现,虫洞也是会诞生和死亡的。当两个奇点相遇的时候,便会产生虫洞,并且虫洞周长扩大,之后再收缩、分离,虫洞消失,又产生两个奇点。这个过程持续的时间非常短。

按照这样的理论,还没来得及穿越呢,就随着虫洞灰飞烟灭了。


如何维持虫洞的稳定?

那要能够穿越虫洞,必须让虫洞稳定存在足够长的时间。怎么才能维持呢?

从虫洞的形状上看,本质上就是空间的弯曲,那么什么能造成空间弯曲呢——答案是引力。

当年广义相对论预言,引力将能使光线弯曲,直到1919年爱丁顿在一次日全食中观测到了星光的弯曲,这就是著名的星光偏折实验。也就是,星光经过太阳时,受到太阳引力的影响而发生向内弯曲。

星光偏折现象

而虫洞的情况恰好就是光线向外弯曲——那么,如果存在一个巨大的负能量,就可以稳定地保证这个时空向外弯曲了。通过计算,地球质量那么多的负能量,可以撑开1cm直径的虫洞,太阳质量那么多的负能量能撑开1公里的虫洞。

虫洞的光线是向外弯折的


自然界存在虫洞吗?

惠勒在20世纪50年代还提出过一个概念,量子泡沫。就是说,在真空中,并不是真正的空,而是无时不刻都微小的的扰动使虚粒子产生和湮灭,而虚粒子的产生湮灭又带来扰动促使更多的虚粒子产生和湮灭。这就好像一片沸腾的粒子海洋。

量子泡沫,量子涨落

这个量子泡沫大约是10-32次方厘米,那么就能看到空间卷曲缠绕,进一步就可能有0.4%的概率找到虫洞,他的尺度是10-33次方厘米。

量子泡沫中的虫洞


可穿行虫洞的两条技术路径

敲黑板重点来了,想要制造一个可以容许人类穿越的虫洞并稳定存在,基普索恩提出了两种方法。

一种方法就是在量子泡沫中寻找虫洞并提取出来,然后往里面塞进负能量物质,撑开它。

另一种是经典方法,是在宏观尺度上将空间弯曲,在折叠位置的空间曲率上凿出两个洞,并将它们缝合起来。这样就形成了一个宏观的虫洞。


好了,大牛的虫洞制造方法就介绍到这,当然这些还只存在于理论当中。无论是捕获微观虫洞还是宏观空间折叠,似乎都遥不可及。

但是这一百年来人类的技术是呈爆炸式增长的,曾经很多认为不可能你的事都实现了,很多无法证实的理论也被证实了。人类拍到了黑洞的照片,记录了黑洞碰撞事件造成的引力波……

黑洞与引力波

曾经只是科幻的登月故事也成真了,或许有一天,虫洞也会被人类制造出来,穿越到宇宙的尽头,手可摘星辰。


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