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蟲洞時間旅行可行麼?科學家說:"有可能",前提是你得是光子
2024/01/29

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如果你是一個科幻愛好者,你一定對蟲洞這個詞不陌生。蟲洞是一種假想中的宇宙現象,它可以連接兩個不同時空的狹窄隧道,讓我們可以在瞬間跨越遙遠的距離,甚至穿越到過去或未來。

蟲洞的概念最早由奧地利物理學家路德維希·弗萊姆于1916年提出,他認為宇宙可能存在鏈接兩個不同時空的隧道。1935年,愛因斯坦和物理學家內森·羅森完善了這一概念,他們將這個隧道命名為愛因斯坦-羅森橋。

蟲洞的想法很快就被科幻作家們所采用,成為了許多科幻小說和電影的素材。例如,在《星際穿越》中,主角們利用一個位于木星附近的蟲洞,前往另一個星系尋找人類的新家園;在《星球大戰》中,飛船們使用超空間躍遷,實際上就是通過蟲洞的方式,縮短了星際旅行的時間;在《黑客帝國》中,人類反抗者們使用電話亭,通過蟲洞從虛擬世界返回現實世界。

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但是,蟲洞真的存在嗎?如果存在的話,我們能否利用它們進行時空旅行呢?這些問題一直困擾著科學家和科幻愛好者。

雖然蟲洞的理論是基于愛因斯坦的廣義相對論,也就是描述時空的彎曲和引力的方程,但是我們并不知道它們是否真的存在于自然界中。有些科學家認為,蟲洞可能存在于微觀世界中,也就是量子尺度的時空,但是它們非常不穩定,一旦有任何物質或能量進入,就會立刻崩潰。

有些科學家則試圖尋找一些方法,來使蟲洞變得穩定和可穿越。他們提出,如果我們能夠往蟲洞里灌入一種叫做負能量的奇異物質,就可以防止蟲洞的坍塌,讓它保持足夠長的開放時間,以便有東西通過。

負能量是一種在量子世界中可以出現的奇特能量,它的特點是它的能量值是負的,也就是說它比真空的能量還要低。

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負能量可以以卡西米爾效應的形式出現。卡西米爾效應是指,如果在真空中將兩塊完全平滑的板子靠得很近,板子之間的量子效應會在兩者之間產生凈排斥(或吸引,取決于板子的構造)效應。這是由于能量波太大,無法容納在板塊之間,導致板塊之間與周圍的「正常」空間相比出現凈負能量。

美國加州理工學院的物理學家基普·索恩和他的團隊于20世紀80年代末提出了一個理論,認為如果我們能夠用卡西米爾效應來制造負能量,并將其作用于蟲洞的頸部,就可以使蟲洞「可穿越」,也就是使這些時空捷徑足夠穩定,可以穿越。

不過,這個想法也有一個巨大的注意事項——只有光子可以旅行……而且即使是光子,對于假想的時空捷徑來說也可能太夸張了。

劍橋大學的理論物理學家盧克·布徹在arXiv預印本服務上發表了一篇論文,重新審視了蟲洞理論,并有可能找到彌合這些不穩定實體的方法。

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他發現,如果蟲洞非常長,并且有一個非常狹窄的通道,那麼蟲洞的坍塌可以在「任意長的時間內」被阻止。在這種情況下,光子似乎有可能穿越蟲洞。

「(負卡西米爾能量)確實能讓蟲洞極其緩慢地坍縮,隨著喉管長度的增加,蟲洞的壽命也在無限制地增長。」布徹寫道,「我們發現,蟲洞關閉的速度足夠慢,以至于光脈沖可以安全地穿越蟲洞的中心區域。」

布徹承認,雖然從他的計算中還不清楚光脈沖是否能夠完成從一端到另一端的旅程,但有一種誘人的可能性,那就是以比光速更快的速度發送信號,甚至回到過去。

「這些結果初步表明,巨觀可穿越蟲洞可能由其自身的卡西米爾能量維持,為超光速通信和封閉因果曲線提供了一種機制。」

目前,這項工作還只是高度理論化的,但這項研究可能會重新激發人們對蟲洞及其潛在時空橋接能力的研究興趣。

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蟲洞的存在,如果是真的,那麼它一定會在宇宙中留下一些痕跡。一些科學家認為,我們可以通過觀測引力波來尋找蟲洞的線索。引力波是由于時空的扭曲而產生的波動,它可以由兩個相互旋轉的黑洞或中子星的合并而產生。

如果蟲洞存在,那麼它可能會影響引力波的傳播,使其出現一些異常的特征。例如,蟲洞可能會導致引力波的頻率發生變化,或者引力波的波形出現不對稱,或者引力波的極化發生改變。這些特征都可以被地球上的引力波探測器,如LIGO和VIRGO所捕捉到。

另一種可能的方法是,通過觀測宇宙微波背景輻射(CMB)來尋找蟲洞的線索。CMB是宇宙最古老的光,它是由于宇宙大爆炸后的余輝而產生的。CMB可以反映出宇宙早期的時空結構,如果蟲洞存在,那麼它可能會在CMB上留下一些獨特的圖案。

例如,蟲洞可能會導致CMB上出現一些重復的區域,這是因為蟲洞可以連接兩個不同的空間區域,使得同一片天空被觀測到兩次。或者,蟲洞可能會導致CMB上出現一些異常的溫度或偏振分布,這是因為蟲洞可以改變光的傳播路徑和性質。

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這些圖案都可以被地球上的CMB探測器,如Planck和WMAP所探測到。

如果我們能夠在引力波或CMB上發現蟲洞的證據,那麼我們就可以對蟲洞的性質和位置有更多的了解,也許我們就可以找到一條通往另一個時空的捷徑。

如果蟲洞真的存在,并且是可穿越的,那麼它是否能讓我們實現時空旅行呢?這是一個非常有趣,但也非常復雜的問題。

我們要明白,蟲洞并不是一種固定的結構,它是隨著時空的變化而變化的。也就是說,蟲洞的兩個入口并不是同時連接的,它們可以連接不同的時間和地點。

蟲洞的穿越并不是一種簡單的過程,它是受到時空的彎曲和引力的影響的。也就是說,蟲洞的兩個入口并不是等價的,它們可以有不同的時間流速和引力強度。

因此,如果我們要利用蟲洞進行時空旅行,我們就要面對一些困難和風險。

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例如,我們可能無法控制我們要去的時間和地點,我們可能會被送到一個未知的時空;或者,我們可能無法回到我們原來的時空,我們可能會被困在一個異乘的時空;或者,我們可能會遇到一些悖論和矛盾,我們可能會改變歷史或遇到自己的另一個版本。

雖然這些困難和風險看起來很可怕,但也許有一些方法可以避免或解決它們。例如,我們可能可以利用量子糾纏的原理,來實現蟲洞的精確控制和同步。量子糾纏是一種奇妙的現象,它可以讓兩個量子粒子之間產生一種神秘的聯系,使得它們的狀態可以相互影響,即使它們相隔很遠。

如果我們能夠將蟲洞的兩個入口與兩個量子糾纏的粒子相聯系,那麼我們就可以通過改變一個粒子的狀態,來改變另一個粒子的狀態,從而改變蟲洞的狀態,使得它可以連接我們想要的時空。這樣,我們就可以實現蟲洞的精確控制和同步,從而實現時空旅行的可能性。

當然,這些都只是一些理論上的設想,要實現它們還需要很多的科學實驗和技術創新。但是,我們不應該放棄對蟲洞和時空旅行的探索和夢想,因為它們可能會給我們帶來一個全新的宇宙視野和人類歷史。

嚴禁無授權轉載,違者將面臨法律追究。

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