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物理學(xué)中的“蟲洞”
蟲洞可以理解為連接A和B兩個(gè)時(shí)空區(qū)域的捷徑，在某種意義上實(shí)現(xiàn)了超光速旅行。
科幻片中的“蟲洞”
A點(diǎn)：塞伯坦星球 B點(diǎn)：紐約曼哈頓？
《變形金剛3》出現(xiàn)的太空橋也是“蟲洞”的表現(xiàn)形式，威震天試圖通過太空橋向地球輸送霸天虎。
A點(diǎn)：外太空星球 B點(diǎn)：太平洋中心
好萊塢電影《環(huán)太平洋》中，很多巨型怪獸通過太平洋海底出現(xiàn)的一個(gè)蟲洞來到地球。
A點(diǎn)：地球 B點(diǎn)：織女星
根據(jù)《接觸》改編的電影《超時(shí)空接觸》，女主角坐時(shí)空機(jī)器穿越了一個(gè)光怪陸離的隧道。
“現(xiàn)在看韓劇門檻好高，不懂點(diǎn)天文物理都看不懂！”這句網(wǎng)友的吐槽，說的就是熱門韓劇《來自星星的你》在結(jié)尾中,編劇為外星人男主角都敏俊開的外掛——自由穿梭“蟲洞”，最終回到千頌伊身邊。蟲洞是什么？穿梭于蟲洞的都教授能看到什么?浙江大學(xué)理論物理學(xué)博士李劍龍向新京報(bào)記者進(jìn)行了解答。
1 蟲洞是什么？
可以這么理解，“如果把空間比作一個(gè)蘋果的表面，從蘋果的一側(cè)走到另外一側(cè)需要繞過半個(gè)蘋果的周長。但假如有一只蟲子在上面咬個(gè)洞，它就可以通過更短的路徑到達(dá)蘋果另一側(cè)。”兩個(gè)世界的捷徑，就是“蟲洞”。
用“蟲洞”來給主角開外掛，韓國人并不是第一個(gè)。
1957年，物理學(xué)家惠勒在論文中描述“多連通空間”時(shí)首次提到蟲洞的名字。而對(duì)蟲洞研究突然變得熱門還得歸功于科幻作品的發(fā)展。
1985年，美國康奈爾大學(xué)的著名行星天文學(xué)家卡爾·薩根發(fā)表了一部科幻小說——《接觸》(Contact)。這部小說中，主人公以外星智慧生物傳來的信息為藍(lán)圖建造一個(gè)裝置，在很短的時(shí)間內(nèi)，到達(dá)距地球26光年的織女星附近，并順利返回地球。如何讓主人公完成這“不可能的任務(wù)”？薩根向加州理工大學(xué)的索恩教授求助。身為研究引力理論的專家索恩建議他使用了蟲洞(wormhole)這個(gè)概念。這是業(yè)內(nèi)認(rèn)為第一次使用“蟲洞”概念的科幻小說。故事中的女主角，在時(shí)空機(jī)器中穿越一個(gè)光怪陸離的隧道，并見到過世多年的父親，這個(gè)隧道便是“蟲洞”。
有解釋稱，如果有東西被丟入蟲洞，它不會(huì)像都教授那樣突然消失，而是看起來變得越來越遠(yuǎn)，最終連續(xù)地移動(dòng)到連接蟲洞另一端的空間中。如果你一頭鉆進(jìn)蟲洞來到其最狹窄的“咽喉”處，就會(huì)看到更奇妙的景象。兩個(gè)世界的扭曲模樣在你面前涇渭分明，是去是留，就在你的一念之間。
《接觸》發(fā)表后，“蟲洞”這一概念，便成為了科幻作家寫作星際旅行的一項(xiàng)“標(biāo)配”。
只要存在合適的蟲洞， 無論多么遙遠(yuǎn)的地方都有可能變得近在咫尺，“星際旅行家”們將不再受制于空間距離的遙遠(yuǎn)。“在兩點(diǎn)之間形成快捷路徑”——這正是科幻小說家們熱衷“蟲洞”的原因。
2 蟲洞半徑大約1光年
“蟲洞”是一種理論可能性。理論上，蟲洞連接著時(shí)空的兩個(gè)區(qū)域，穿越蟲洞就相當(dāng)于進(jìn)行空間旅行。但存在于哪里，尚無定論。
李劍龍博士介紹，與通常的廣義相對(duì)論研究相反，物理學(xué)家先假設(shè)蟲洞存在，然后再研究什么樣的物質(zhì)會(huì)維持蟲洞的存在。
“索恩從理論上找到了利用蟲洞進(jìn)行時(shí)間旅行的辦法，但是霍金等人，包括索恩自己都對(duì)這個(gè)結(jié)果持保守態(tài)度。”李劍龍說。
如果星際空間中真的存在這樣的通道，即便是廣袤的宇宙中，那也是相當(dāng)有“存在感”的。
首先普遍的認(rèn)識(shí)是，半徑為一光年的蟲洞，維持它所需的負(fù)能量物質(zhì)的質(zhì)量是驚人的。李劍龍博士對(duì)記者說，為了不把任何原子物質(zhì)構(gòu)成的生物撕碎，可穿越蟲洞的半徑必須大約1光年（10萬億千米）。
有計(jì)算表明，維持這樣一個(gè)蟲洞所需的負(fù)能量物質(zhì)的質(zhì)量相當(dāng)于整個(gè)銀河系中所有物質(zhì)的質(zhì)量總和的一百倍。這樣的蟲洞產(chǎn)生的引力效應(yīng)將遠(yuǎn)比整個(gè)銀河系的引力效應(yīng)更為顯著。
因此如果地球附近的星際空間中存在這種“蟲洞”，周圍幾百萬光年內(nèi)的物質(zhì)運(yùn)動(dòng)都將受到顯著的影響，科學(xué)家早就從它的引力場中發(fā)現(xiàn)其蹤跡了。
李劍龍說，銀河系中心的超大質(zhì)量黑洞都遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒有這么大，因此如果可穿越蟲洞存在的話早就被觀測到了。
而且這么巨大的一個(gè)“通道”，不僅都教授會(huì)被吸進(jìn)去，千頌伊、地球、整個(gè)太陽系，都會(huì)被吸進(jìn)去。
3 想穿越有點(diǎn)難
在小說和影視作品中，主角們一“閃”就穿越了。在物理學(xué)家們看來，真是“你想穿就能穿”的嗎？答案是否定的。
現(xiàn)實(shí)是如果存在蟲洞的話，蟲洞附近的引力場也會(huì)極為強(qiáng)大，穿越蟲洞的人可能會(huì)被強(qiáng)大引力潮汐撕成碎片。所以，都教授能不能完整地出現(xiàn)在女主角面前也是一個(gè)問題。
蟲洞自身的張力也非?？膳拢ㄏx洞越大，張力越?。?，半徑為1光年的“蟲洞”的張力相當(dāng)于每平方米上壓上500萬噸的重物，這足以破壞任何原子物質(zhì)。所以，若想活著穿越蟲洞，負(fù)能量物質(zhì)組成的蟲洞的質(zhì)量都必須非常大才行。
這樣，試圖在地球上建造可穿越蟲洞也更加不可能了。
除去理論層面的考慮，想通過“蟲洞”構(gòu)筑時(shí)空機(jī)器還面臨著實(shí)際層面上的諸多困難。
哥倫比亞大學(xué)物理系博士盧昌?！稄钠纥c(diǎn)到蟲洞》一書中寫到，事實(shí)上，構(gòu)筑可穿越蟲洞本身就已如此困難， 通過種種操作在其出入口之間產(chǎn)生可觀的時(shí)間差無疑更是難上加難。“從這個(gè)角度看，用蟲洞構(gòu)筑時(shí)空機(jī)器的前景也是相當(dāng)渺茫的。”記者 李丹丹
【本網(wǎng)責(zé)編 胡驍】
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