相對論與蟲洞
一百多年前,愛因斯坦提出了他的狹義相對論,指出:光在真空中的傳播速度是無法超越的。
這對於人類來說不是一個好消息,這意味著不論人類科技發展到什麼程度,航天器的飛行速度都不可能達到每秒30萬公里。在這種情況下,別說是直徑數百億光年的宇宙,就連飛出直徑幾萬光年的銀河系都成為了泡影。
不過,愛因斯坦是個“負責任”的科學家,他在相對論發表的幾十年後,和他的助手羅森提出了著名的愛因斯坦-羅森橋,也就是通常所說的蟲洞。蟲洞是基於廣義相對論提出的一個概念,指的是當時空彎曲到極限程度時,可以將兩個原本距離極其遙遠的點連接在一起,實現宇宙穿梭。
蟲洞真的存在嗎?
蟲洞的概念確實給人類帶來了新的希望,然而它到底是否存在,卻是一個謎。和蟲洞相類似的,廣義相對論也預言了黑洞的存在,並且這種天體在今天已經被證實了,我們還給它拍了照片。至於蟲洞,科學家卻沒有找到任何蛛絲馬跡,因此我們很難保證這種天體真的存在。
不僅如此,科學家們還從理論上解釋了人類為何沒有發現蟲洞,其原因就在於這種天體並不穩定,因此我們無法發現,也無法利用蟲洞實現星際穿越。
同時,也有科學家提出了其他的理論,來支持蟲洞的穩定存在。他們提出,如果宇宙中存在負能量,那麼就可以保證蟲洞的穩定了。然而,負能量這種概念聽起來容易,做起來難於登天。科學家們已經在實驗室中發現了負能量,並且認為負能量可能是導致宇宙膨脹的根本原因。
看起來,宇宙似乎給我們留下了一絲機會,讓蟲洞成為了可能。但是,這一切終究還只是理論,只有真正發現了蟲洞才能解決這一爭端。那麼,人類該如何尋找宇宙中的蟲洞呢?
星系中心的蟲洞
最近,俄羅斯的科學家在《皇家學會月刊》上發表了他們的最新研究成果。他們認為,宇宙中的蟲洞很可能存在於一些非常明亮的星系核心處,只要有適當的方法,我們就可以觀測到它們。
關於星系中心可能存在蟲洞的說法並不新鮮,此前就有科學家提出相關理論了。
我們知道,在銀河系的中心,有一個質量大約是太陽400萬倍的超大質量黑洞,名字叫做人馬座A*。而在已經觀測到了其他星系中,也基本上都存在這樣巨大甚至更加巨大的黑洞。
同屬於廣義相對論所預言的天體,蟲洞和黑洞的相似之處還是非常多的,以至於如果蟲洞真的存在,我們也很可能將它們誤認為黑洞。最近就有科學家發表論文稱,我們所認為的一些超大質量黑洞,可能本質上就是蟲洞。所以,對於有些科學家們來說,關鍵問題不在於蟲洞是否存在,而是如何區分蟲洞與黑洞。
蟲洞與黑洞的區分
新研究的作者們認為,想要對這兩種天體加以區分,關鍵就在於它們對物質的吞噬。計算結果表明,黑洞和蟲洞在吞噬物質的時候,會在產生的伽馬射線方面有所區別。黑洞會產生少量的伽馬射線,並且以射流的方式噴射到宇宙空間,而蟲洞則表現出另一種形式,那就是將輻射限制在一個巨大的球狀結構內。
除此之外,和黑洞不同的是,蟲洞還有另外一個奇點,可以“洩漏”出一部分引力,這種非常詭異的現象會對星系核心處產生一定的干擾,使得這裡的恆星運行出現一些詭異的變化。對於目前的人類來說,我們的觀測設備還不足以檢測到這個影響。隨著未來新的觀測設備投入使用,觀測靈敏度得到大幅提高,或許就能夠檢測到這個變化,從而證明蟲洞的存在了。
有趣的是,在幾個月之前,另外一組科學家剛剛報告了他們在宇宙中觀測到的一些奇異射電圈(odd radio circle)。這種奇異射電圈非常巨大,而且看起來與周圍的可見物質並沒有什麼關係。目前來說,科學家們也無法解釋它們是如何形成的,因此蟲洞也就成為了備選答案之一。
在本次研究中,俄羅斯科學家是以位於星系中心的蟲洞作為研究對象來分析的。這樣的蟲洞即便存在,對於人類來說也絕不是合理的星際穿越方案,因為星系的核心普遍是非常恐怖的地方,超乎想像的高溫對於人類來說也無異於煉獄。
研究人員指出:宇宙中並非只有位於星系核心的蟲洞,還有一些蟲洞在正常的宇宙空間中,它們將是人類通往宇宙其他角落的道路。
蟲洞的意義
對於人類來說,蟲洞的確是非常令人著迷的,這是目前理論中最有可能幫助人類實現星際穿越的一種途徑。在被光速所限制的宇宙中,如果能夠利用蟲洞,那麼人類的腳步就可以遍及宇宙的各個角落,探索宇宙的秘密。而蟲洞的意義,遠不止於這一點。
- 時間機器
有科學家提出,蟲洞可能被人類用作時間機器,為人類提供穿越時間的可能。關於這個猜想,霍金在他生前的著作中也有闡述。
- 原始蟲洞
同時,蟲洞也在量子力學領域發揮著它的作用。根據量子力學理論,空間中可能會突然出現一對粒子與反粒子,然後又在一瞬間消失,這在實驗中也得到了證實。
既然粒子能夠被製造出來,蟲洞為什麼就不可以呢?有些物理學家認為,在早期宇宙中,就有一些蟲洞在量子泡沫的漲落中產生,這些原始蟲洞中可能還有一部分留存到了今天。
- 量子信息悖論
此外,最近還有一項“量子傳送”實驗,發現其工作原理竟然十分類似於通過蟲洞相連的兩個黑洞。這個實驗給人們帶來了深思,因為根據以往的理論,一切信息在進入黑洞後都會消失,只留下角動量、電荷和自旋,而這個實驗可能反擊了這個理論。
總結
總之,蟲洞雖然作為宇宙穿梭的通道廣為人知,但它存在的意義遠超過普通人的想像。蟲洞到底是否存在?我們不知道。也許俄羅斯科學家的這一篇論文會在未來幫助我們尋找這種詭異的天體。到那個時候,人類的物理學又將敞開一扇新的大門。