[时讯前沿] 德科学家发现虫洞欲造“银河地铁”穿越时空

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发表于 2012-3-18 17:34:16 | 显示全部楼层 |阅读模式

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据国外媒体报道，来自德国的物理学家小组通过计算发现“虫洞”并不是科幻片的专属，在不需要输入任何负能量的情况下可建立时空“虫洞”。来自德国奥尔登堡大学布克哈德·克雷豪斯（Burkhard Kleihaus）博士认为：打开宇宙中的虫洞甚至不需要正能量，这意味着虫洞可以不依赖于任何物质完成开启，可从“虚空”中诞生。我们可以通过“虫洞”实现时空旅行，瞬间出现在冥王星附近或者距离我们数百万光年的仙女座大星系。

探索虫洞的奥秘是实现星际旅行的一个途径

此前研究人员认为没有人可以靠近虫洞，更不用说穿过虫洞了，因为虫洞非常不稳定，需要负能量的介入才能打开，而负能量是否存在却又是一个大问题。这一发现激起了诱人的研究前景，既然虫洞的产生并不需要正能量和负能量的介入，而是从虚无中诞生，因此我们可以检测宇宙空间中是否有虫洞存在。比我们先进的外星文明应该掌握了通过虫洞在星系间穿梭的庞大“银河地铁”系统，而我们人类在发现宇宙中的虫洞后也可以将其作为通过其他宇宙的通道。

宇宙中高级文明或具有使虫洞持续开放的技术

关于虫洞的奥秘第一次出现在爱因斯坦的相对论中，物理学家在对爱因斯坦方程的史瓦西解研究时发现了可连接遥远时空的神秘通道。相对论中提及了通过负能量维持时空中隐藏的翘曲，通常在质量较大的星系或者恒星周围才可出现。在1916年，爱因斯坦在公布出版了他的方程后不久，奥地利的物理学家路德维希弗拉姆（Ludwig Flamm）也预测到了在宇宙中存在的“时空管道”。
但是，爱因斯坦对虫洞的研究做出详细解答是在与另一个物理学家纳森罗森（Nathan Rosen）的合作中。1935年，他们共同构思了一个由两个黑洞通过一条时空隧道连接的时空穿梭概念，而这类虫洞如果用于时空旅行，那么需要保证其中一个黑洞有着特殊的时空结构，以维持时空大门的持续打开。传统意义上的黑洞具有强大的引力场，任何物质一旦超过事件视界就会被恐怖的引力束缚。在爱因斯坦- 罗森桥（虫洞）形成的时空通道上，黑洞扮演着重要作用并作为通道的一端。
爱因斯坦与罗森推出的“虫洞”构想看似出于一个纯粹意义上好奇心的原因是他们还有一个不可思议的目的。比如，在平行宇宙中存在一个神秘的通道连接着我们的宇宙与另外一个宇宙，被连接上的那个宇宙却也拥有着自己的恒星、星系和行星。尽管今天的宇宙学理论家只认为只有一个宇宙存在，但是在爱因斯坦与罗森提出虫洞的时代却并不是这样，那时候的理论家认为宇宙是可无限想象的。

科学家所发现的两种类型虫洞

幸运的是，在广义相对论中允许另一种类型的虫洞存在。1955年，美国物理学家约翰·惠勒的研究表明在我们的宇宙中存在一个可以快速连接两个时空区域的通道，实现真正意义上的星际旅行。他将一个朗朗上口的名字“虫洞”赋予了存在与两个黑洞之间的时空通道。但问题是惠勒的虫洞与爱因斯坦罗森桥都存在相同的缺陷，那就是它们都不稳定。典型的案例为：发送单个光子通过这类虫洞的入口，一旦光子接触时立刻会触发形成事件视界，于是看似开放的虫洞就被封锁了。
更加怪异的是，美国行星天文学家卡尔·萨根的研究结果显示，虫洞是一个可移动的时空区域。因此在他出版的科幻小说中将其赋予了在银河系间快速运输的通道。卡尔·萨根就这个问题询问了位于帕萨迪纳的加州理工学院宇宙理论学家基普·索恩（Kip Thorne），他却认为虫洞可能是个骗局。但在1987年，他的两位研究生迈克尔·莫里斯（Michael Morris）与乌里耶特塞韦尔（Uri Yertsever）计算出创建虫洞所需要条件，发现在负能量的帮助下可以维持虫洞的开放，如果存在足够多的负能量，将会形成排斥引力场而打开虫洞大门。

虫洞连接宇宙中两处时空的原理图

负能量并不是一个可笑的想法，真空中两块平行金属板之间就会出现负能量，即会产生比外面真空中还要少的能量。这是因为正常的真空中如同波浪滚滚的大海，形成波浪远不适合两块平行金属板之间的空隙，因此金属板之间的能量就会比外面来得更低。但科学家们计算表面，用真空负能量来维持索恩-莫里斯-耶特塞韦尔虫洞的开放所需要的负能量相当于银河系中所有恒星花一年的时间聚集，这显然是太不可思议了。
直到目前，物理学家想出了一个方法可绕过这些困难：基于爱因斯坦的引力理论所推倒的虫洞模式，然而事实上不太可能如此，因为该理论在黑洞的核心处是失效的，这个情况与在宇宙大爆炸产生时间起始点上一样，都是失效的。而量子论很好描述了原子等微观世界，但它与广义相对论并不兼容。

银河系的近邻：仙女座大星系

1921年，物理学家西奥多·卡鲁扎（Kaluza）与奥斯卡·克莱因（Oskar Klein）受到爱因斯坦理论的启发，将广义相对论发展到五维的时空，将电磁力与引力统一到这个时空中。但最近弦理论家认为宇宙中所谓的四种基本力都可以用10纬的时空加以解释。至关重要的是，如果时空的纬度超过了四维，那么虫洞的开放将基本不可能存在，除非有足够的负能量进行支撑。在2002年，莫斯科引力与基本计量研究中心的科学家基里尔布龙尼科夫（Kirill Bronnikov）与韩国科学家提出了不需要外来物质进行维持的虫洞模型。
据位于法国格勒诺布尔亚原子物理学和宇宙学研究所科学家奥雷利安·巴鲁（Aurélien Barrau）介绍：通过负能量支持的虫洞想法更有可能，没有外部物质支持的虫洞显然是非常投机的想法。基里尔布龙尼科夫却认为不依赖任何物质以维持的虫洞看起来有些不可思议，但其可能是最适合的理论，最重要的是我们可以通过这个理论在宇宙空间中寻找这样的虫洞，比如空间望远镜在扫描恒星周围时空并触及到一个虫洞时，我们就会发现视场中的虫洞会突然变化，毕竟虫洞是另外一个宇宙的窗口，具有不同于所在宇宙的特征。

科学家怀疑半人马座A中的黑洞可能是一个虫洞

据科学家们计算，巨大的漩涡式虫洞比较难以观测到，它们隐藏于宇宙气体和尘埃中，非常类似于黑洞，比如半人马座A中的黑洞甚至就是一个虫洞，我们银河系中央的黑洞也可能是虫洞，最新的观测显示黑洞周围形成炙热的物质吸积圆盘发生强烈的X射线，这些特征与虫洞类似，如果半人马座A是一个黑洞，我们应该会观测到气体在穿过事件视界之后，X射线突然消失，而且再也不会出现；反之如果半人马座A是一个虫洞的入口，那宇宙气体在穿过其中后依然会出现X射线，因为虫洞不存在事件视界。
因此，从各种时空理论推倒出的虫洞理论中，比如爱因斯坦-高斯-博内特理论，都存在不同的虫洞解决方案连接我们宇宙中的不同部分，这类虫洞将为未来 “外星地铁”系统的开辟前景。届时我们银河系中的星际地铁可能会比较拥挤，因为恒星之间的相互间隔仅数光年。也许在某个时刻还可以建立其连接银河系与仙女星系的地铁通道。（文/新浪科技）

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