如何穿越虫洞
今日读书记录,写写加来道雄博士《平行宇宙》一书的第二部分前3章节。
如果存在无限多个宇宙的话,要进入一个平行宇宙需要什么呢?
要理解这个问题,就必须首先理解虫洞、负能量,当然还有叫做黑洞的那些神秘物体的性质。
早在1783年,英国天文学家约翰·米歇尔就想到:如果一颗恒星变得如此之大,以至于光线也不能逃离,将会发生什么?
如果引力是如此巨大,什么也跑不出去,连光也跑不出去,因此这个物体从外部世界看是黑的。
爱因斯坦认为黑洞太离奇了,不可能在自然界存在。而有人认为在黑洞的中心有虫洞存在的可能性就更让他反感。
数学家将这些虫洞称为“多连通空间”。物理学家称它们为“虫洞”,因为它就像钻到地里的一条虫,在两点之间钻出一套可供选择的捷径。
有个叫爱因斯坦-罗森桥的结构,即在黑洞的中心有一个“喉咙”,它将空间-时间链接到另一个宇宙或在我们宇宙的另一个点。穿过不旋转的黑洞将是毁灭性的,但是旋转的黑洞有一个环状的奇点,这样就有可能穿过这个环和通过爱因斯坦-罗森桥。
当然这个“桥”仍然是推测的。
按理来说,黑洞的中心引力变得无限大,任何人不幸地掉进黑洞里,他们身体的原子会被引力场撕开。爱因斯坦-罗森桥确实会即刻打开,但是又很快关闭,没有物体能及时通过它到达另一端。爱因斯坦的态度是,尽管虫洞可能存在,但生物绝不能通过它,也不能活着讲述通过它的经过。
但是通过旋转的黑洞就不一样了。
什么是旋转的黑洞呢?
1963年,一位新西兰的数学家罗伊·克尔发现了爱因斯坦方程的精确解,能够最真实地描述正在死亡的恒星,一个旋转的黑洞。
因为角动量守恒,当一颗恒星在引力作用下坍塌时它转得更快。
一个转动的恒星可以坍塌成一个中子环,由于向外排斥的强烈的离心力被向内的引力所抵消而保持稳定。
这样一个黑洞(称克尔黑洞)的特点是:如果有人掉进克尔黑洞,他们不会被挤扁压碎;相反地,他们会被吸到中心,然后通过爱因斯坦-罗森桥到达平行宇宙。
但是通过克尔的旋转环的路是一条不归之路。当你通过环绕克尔环周围的事件穹界时,引力不足以将你挤扁压死,但它足以阻止你从事件穹界返回。
那么克尔环是不是稳定的呢?会不会在很短的时间内关闭呢?物理学家持不同的意见。
有些计算得出:当一个人试图通过这个环时,这个人存在的本身会使黑洞变得不稳定,并且通道会关闭。
物理学家基普·索恩发现了爱因斯坦方程的新解,而找到了让虫洞稳定的方法。
如果能够得到奇异形式的物质和能量,如“负物质”和“负能量”,就能使得穿越虫洞成为可能,也就是说你能够通过它作往返旅行而不用担心事件穹界问题。
然而,负物质的性质是很特别的,它不像反物质,反物质是已知存在的,并且在地球引力作用下它很可能下落到地面,负物质则向上升,也就是说因为它具有反引力,在地球引力作用下它向上升。
它对于普通物质和其他负物质是排斥的。这也意味着在自然界,即使它存在的话,也是很难找到的。
在45亿年前地球开始形成的时候,地球上的任何负物质都漂流到深层空间,并且远离任何行星。
负物质可能绝不会与经过的恒星或行星撞击,因为它被普通的物质所排斥。
负物质实际上很可能是不存在的,但负能量实际是可能存在的,尽管极其稀少。
1933年亨里克·卡西米尔指出:两块不带电的平行金属板能够产生负能量。
根据量子理论,真空的空间含有从虚无中跳进跳出的“虚拟粒子”。因为海森堡测不准原理允许偏离经典定律,所以偏离能量守恒是可能的,只要事件发生的时间非常短暂。
比如,一个电子和负电子由于不确定性有一定的小概率无中生有,然后彼此湮灭。
倘若有两块平行板彼此靠得很近,这些虚拟粒子不容易在两块板之间出现,因此在两块板外围的虚拟粒子比两块板之间的虚拟粒子要多,这就产生从外向内的作用力,将两块平行板轻轻推向一起。
1966年在洛斯阿拉莫斯国家实验室精确测量了两块板之间的吸引力,它们十分之小,等于蚂蚁重量的三万分之一。
板间距越小,吸引力越大。
负能量极其稀少,而虫洞要保持稳定,却需要依靠大量的负能量使虫洞保持打开。
除了两块平行板之间的卡西米尔效应,还有其他的负能量源,但是所有这些能量源都是很难操作的。
物理学家保罗·戴维斯和斯蒂芬·菲林指出:一面快速移动的镜子可以产生负能量,当镜子移动时,这些负能量在镜子面前累积起来。
可惜,要得到这种负能量,镜子必须以接近光速的速度移动,并且这种方式产生的负能量也是很小的。
提取负能量的另一种方法是利用高能激光束。在激光的能态中有正能量和负能量共存的“压缩态”。然而这个状态也很难操作,将负能量状态和正能量状态分开是极其困难的。
最后,现在已经弄清楚黑洞在它的事件穹界附近也有负能量存在。
一个黑洞不是完全黑的,因为它慢慢蒸发出能量。这是因为测不准原理使隧穿辐射有可能通过黑洞强大的引力。
有人提倡靠近事件穹界的地方以获得负能量,然而获得这样的负能量将是极其危险和困难的,你不得不极其靠近事件穹界。
虽然负能量这么难以得到,但找到足够数量的负能量使虫洞张开,是穿越稳定的虫洞关键一步。