A. 蟲洞和黑洞都在哪裡
雖然理論上黑洞有各種類型,但目前發現的黑洞有兩類。
一類是大質量恆星演化末期通過超新星爆發引力坍縮的恆星核。其中物質高度壓縮,表面脫離速度大於等於光速,它就成了一個黑洞。由於這類黑洞單獨存在時除了引力外沒有其他的可觀察特徵,在一定距離之外就無法知道宇宙空間中是否有黑洞存在了。而當這類黑洞附近存在其他物質(如恆星)時,黑洞就會依靠其引力吸取恆星物質,在它的周圍形成物質吸積盤,在物質旋轉著落入黑洞前還會發出強烈的輻射,並加熱和照亮吸積盤,就能被我們觀察到,所以只能在雙星系統中探知它的存在。第一個被我們確定的這類黑洞,是位於天鵝座的一個強X射線源,是一個雙星系統,但其中的一個子星不可見。根據對這個子星質量的測定,這個看不到的子星就是一個黑洞。
目前,已經確認的這類黑洞已超過10個,都在銀河系內,各個方向上都有。但距離我們都比較遠,不會對我們產生影響。
第二類是存在於旋渦星系中心的超大質量黑洞。在2008年,天文學家們就曾證實,位於銀河系中心,與地球相距2.6萬光年的「人馬座A*」,其實是一個質量超大的黑洞,人馬座A*的質量約為431 ± 38萬或410 ± 60萬個太陽質量。科學家認為基本所有的大型星系的中心都會有一個巨型黑洞隱藏在裡面,有的星系中心黑洞質量甚至相當於太陽的幾百億倍。
其他理論上預言的「量子黑洞」、大小如一個星系的「低密度黑洞」等,我們還沒有發現。
至於蟲洞,至今仍只存在於科學家們的方程式中。就是說,蟲洞還只是理論預言,至今還沒有找到蟲洞真實存在的任何跡象。
黑洞的真實照片
B. 理論蟲洞可以存在,蟲洞存在在哪裡
「蟲洞」就在四周 物理學家霍金最近拍攝一部 有關宇宙的紀錄片時指出,要進入未來大概有兩種方法,第一就是通過所謂的「蟲洞」。霍金強調,蟲洞就在我們四周,只是小到肉眼很難看見,它們存在於空間與時間的裂縫中。如同在3度空間中,時間也有細微的裂縫,而比分子、原子還細小的空間則被命名為「量子泡沫」,蟲洞就存在於其中。不過,霍金錶示,這些隧道小到人類無法穿越,但有朝一日也許能夠抓住一個蟲洞,再將它無限放大,或許將來也可以建造一個巨大的蟲洞。
C. 宇宙中,科學家所預言的蟲洞真的存在嗎
愛因斯坦廣義相對論中預言的黑洞已經被證實確實存在了,首張黑洞照片也已經被公示於眾。而蟲洞也是他預言的一種天文現象,不過蟲洞至今還未被發現。
不過,愛因斯坦本人並不認為「蟲洞」是客觀存在的,就像他當初也不認為黑洞會在宇宙中存在一樣,他認為蟲洞只是在引力場方程中成立,只是一種數學小把戲,但是到了1963年的時候,紐西蘭數學家羅伊·克爾又使得「蟲洞」的存在重新獲得了理論支持,他認為大質量恆星若在接近死亡時能夠保持一定速度的旋轉,或者發生超新星爆發時能量釋放角度產生強大的旋轉推動力,就會形成動態黑洞,那麼如果沿著黑洞的旋轉軸心進入裡面,如果能夠突破黑洞中心的重力場極限,或會進入所謂的「鏡像宇宙」,實現某種意義上的時空穿越。
D. 人類歷史上第一個黑洞照片,在2019年4月終於被爆出來了嗎
肉眼來看,蟲洞有點像是一個圓形的黑洞,另一個空間的光線通過該洞照射進我們人類的雙眼中。換句話說,這就是一扇異度空間的大門,一旦穿過該洞,另一邊的景象就會鋪滿你的視野,你原本所處的空間將會消失在那閃閃發光的球形大門里。
事件視界望眼鏡在2017年4月開始拍攝距離地球5300萬光年的M八87黑洞照片,經過兩年之後,在2019年4月10日21點發布了人類史上第一張黑洞的照片。
其論點通俗化就是:這張氍毹是由空間以及時間構成的,由於不同地方的時間以及空間都是不同的,所以無論任何地方,上面的東西都是不一樣的。而且上面的這些物質是可以影響這張氍毹的,比如讓其出現拉伸,扭曲等等。
該理論證明了蟲洞存在的可能性,同時因為把空間比作氍毹,三維的情況被換成二維問題去了解也更清晰明了:我們的宇宙就像這樣一個大的平面,如果我們能用一種方式彎曲空間,那麼蟲洞就可以通過一個很短的通道連接兩個非常非常遙遠的點,並且你可以瞬間穿過這個通道。在這樣的通道里,你能以比光速還快的速度在宇宙中旅行。
E. 黑洞從理論上來看它應該漆黑一片,那又是如何拍攝到照片的
“黑洞”是愛因斯坦在廣義相對論中預言的一種天體。這種神奇的天體具有無限的時空曲率,甚至連光都無法從黑洞的視界逃脫。黑洞就像一個“無底洞”,所有靠近黑洞的物質和能量都會被黑洞吸引,永遠無法逃逸。在廣義相對論中,引力的定義是“時空彎曲”。
如此巨大的天體肯定只能是黑洞。因此,羅傑彭羅斯,安德烈婭蓋茲和賴因哈德根策爾因驗證了銀河系深處的秘密而獲得了2020年諾貝爾物理學獎。像宇宙中的一切一樣,恆星會衰老和死亡。當一些大質量恆星在核聚變反應中耗盡燃料時,其內核會急劇坍縮。
所有物質會迅速向一個點坍縮,最終坍縮成一個黃豆大小的奇點,並形成強大的力場漩渦,扭曲周圍的時空,成為黑洞。在宇宙中,天文學家根據質量將宇宙中的黑洞分為三類:恆星質量黑洞(太陽質量的幾十到幾百倍)、超大質量黑洞(太陽質量的幾百萬倍以上)和中等質量黑洞(介於兩者之間)。
F. 蟲洞 真實存在嗎
是的,蟲洞 真實存在,黑洞和奇點也存在,見下三圖:
G. 黑洞照片已證實愛因斯坦預言,那蟲洞呢
蟲洞也很有可能是的確存在的,只是尚未得到足夠詳實的資料證實。談及人類歷史上最偉大的物理學家,上世紀的猶太科學家愛因斯坦,絕對配得上這個頭銜。古往今來,在物理學成就上能和他媲美的人,或許只有創立了經典物理的牛頓了。
愛因斯坦賴以成名的理論和創舉,就是“相對論”。其中“狹義相對論”,在愛因斯坦生前已經得到了科學界的一致肯定;但是更深奧的“廣義相對論”,卻一直不被當世的學者們認可。
蟲洞比原子還要小,人類進入之後,就能在“四維空間”中,目睹時空到底是以怎樣的方式存在的。目前,巴巴托斯教授已經在率領他的科研團隊,研製“離子對撞機”,相信不久的將來,我們就能看到關於“蟲洞”的最新研究進展了。
H. 提出蟲洞概念的愛因斯坦卻沒說該怎麼找,那蟲洞到底在哪
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。
I. 「蟲洞」的由來及高清圖片
您好,很高興回答您的問題:
由阿爾伯特·愛因斯坦提出該理論。簡單地說,「蟲洞」就是連接宇宙遙遠區域間的時空細管。暗物質維持著蟲洞出口的敞開。蟲洞可以把平行宇宙和嬰兒宇宙連接起來,並提供時間旅行的可能性。蟲洞也可能是連接黑洞和白洞的時空隧道,所以也叫"灰道"。蟲洞[1],英文為:Wormhole。蟲洞
蟲洞(Wormhole),又稱愛因斯坦-羅森橋,是宇宙中可能存在的連接兩個不同時空的狹窄隧道。蟲洞是1930年代由愛因斯坦及納森·羅森在研究引力場方程時假設的,認為透過蟲洞可以做瞬時間的空間轉移或者做時間旅行。截至2013年其存在性尚未確認。早在19世紀50年代,已有科學家對「蟲洞」作過研究,由於當時歷史條件所限,一些物理學家認為,理論上也許可以使用「蟲洞」,但「蟲洞」的引力過大,會毀滅所有進入的東西,因此不可能用在宇宙航行上。「瞬間移動」的可能,如同超時空轉換。隨著科學技術的發展,新的研究發現,「蟲洞」的超強力場可以通過「負能量」來中和,達到穩定「蟲洞」能量場的作用。科學家認為,相對於產生能量的「正物質」,「反物質」也擁有「負質量」,可以吸去周圍所有能量。像「蟲洞」一樣,「負質量」也曾被認為只存在於理論之中。不過,目前世界上的許多實驗室已經成功地證明了「負質量」能存在於現實世界,並且通過航天器在太空中捕捉到了微量的「負質量」。蟲洞(15張)據科學家猜測,宇宙中充斥著數以百萬計的「蟲洞」,但很少有直徑超過10萬公里的,而這個寬度正是太空飛船安全航行的最低要求。「負質量」的發現為利用「蟲洞」創造了新的契機,可以使用它去擴大和穩定細小的「蟲洞」。科學家指出,如果把「負質量」傳送到「蟲洞」中,把「蟲洞」打開,並強化它的結構,使其穩定,就可以使太空飛船通過。
蟲洞
蟲洞的概念最初產生於對史瓦西解的研究中。物理學家在分析白洞解的時候,通過一個阿爾伯特·愛因斯坦的思想實驗,發現宇宙時空自身可以不是平坦的。如果恆星形成了黑洞,那麼時空在史瓦西半徑,也就是視界的地方與原來的時空垂直。在不平坦的宇宙時空中,這種結構就意味著黑洞視界內的部分會與宇宙的另一個部分相結合,然後在那裡產生一個洞。這個洞可以是黑洞,也可以是白洞。而這個彎曲的視界,就叫做史瓦西喉,它就是一種特定的蟲洞。自從在史瓦西解中發現了蟲洞,物理學家們就開始對蟲洞的性質發生了興趣。蟲洞連接黑洞和白洞,在黑洞與白洞之間傳送物質。在這里,蟲洞成為一個阿爾伯特·愛因斯坦—羅森橋,物質在黑洞的奇點處被完全瓦解為基本粒子,然後通過這個蟲洞(即阿爾伯特·愛因斯坦—羅森橋)被傳送到白洞並且被輻射出去。蟲洞還可以在宇宙的正常時空中顯現,成為一個突然出現的超時空管道。理論推出的蟲洞還有許多特性,限於篇幅,這里不再贅述。總之,目前我們對黑洞、白洞和蟲洞的本質了解還很少,它們還是神秘的東西,很多問題仍需要進一步探討。目前天文學家已經間接地找到了黑洞,但白洞、蟲洞並未真正發現,還只是一個經常出現在科幻作品中的理論名詞。蟲洞也是霍金構想的宇宙期存在的一種極細微的洞穴。美國科學
蟲洞
家對此做了深入的研究。目前的宇宙中,「宇宙項」幾乎為零。所謂的宇宙項也稱為「真空的能量」,在沒有物質的空間中,能量也同樣存在其內部,這是由愛因斯坦所導入的。宇宙初期的膨脹宇宙,宇宙項是必須的,而且,在基本粒子論里,也認為真空中的能量是自然呈現的。那麼,為何目前宇宙的宇宙項變為零呢?柯爾曼說明:在爆炸以前的初期宇宙中,蟲洞連接著很多的宇宙,很巧妙地將宇宙項的大小調整為零。結果,由一個宇宙可能產生另一個宇宙,而且,宇宙中也有可能有無數個這種微細的洞穴,它們可通往一個宇宙的過去及未來,或其他的宇宙。旋轉的或帶有電荷的黑洞內部連接一個相應的白洞,你可以跳進黑洞而從白洞中跳出來。這樣的黑洞和白洞的組合叫做蟲洞。最後,即使蟲洞存在並且是穩定的,穿過它們也是十分不愉快的。貫穿蟲洞的輻射(來自附近的恆星,宇宙的微波背景等等)將藍移到非常高的頻率。當你試著穿越蟲洞時,你將被這些X射線和伽瑪射線烤焦。蟲洞的出現,幾乎可以說是和黑洞同時的。編輯本段相關理論蟲洞有幾種說法:一是空間中的隧道,它就像一個球體,你要是沿球面走就遠了。但如果你走的是球里的一條直徑就近了,蟲洞就是直徑。二是黑洞與白洞的聯系。黑洞可以產生一個勢阱,白洞則可以產生一個反勢阱。宇宙是三維的,將勢阱看作第四維,那麼蟲洞就是連接勢阱和反勢阱的第五維。假如畫出宇宙、勢阱、反勢阱和蟲洞的圖像,它就像一個克萊因瓶——瓶口是黑洞,瓶身和瓶頸的交界處是白洞,瓶頸是蟲洞。三是你說的時間隧道,根據愛因斯坦所說的你可以進行時間旅行,但你只能看,就像看電影,卻無法改變發生的事情,因為時間是線性的,事件就是一個個珠子已經穿好,你無法改變珠子也無法調動順序。到現在為止,我們討論的都是普通「完美」黑洞。細節上,我們討論的黑洞都不旋轉也沒有電荷。如果我們考慮黑洞旋轉同時/或者帶有電荷,事情會變的更復雜。特別的是,你有可能跳進這樣的黑洞而不撞到奇點。結果是,旋轉的或帶有電荷的黑洞內部連接一個相應的白洞,你可以跳進黑洞而從白洞中跳出來。這樣的黑洞和白洞的組合叫做蟲洞。白洞有可能離黑洞十分遠;實際上它甚至有可能在一個「不同的宇宙」--那就是,一個時空區域,除了蟲洞本身,完全和我們在的區域沒有連接。一個位置方便的蟲洞會給我們一個方便和快捷的方法去旅行很長一段距離,甚至旅行到另一個宇宙。或許蟲洞的出口停在過去,這樣你可以通過它而逆著時間旅行。總的來說,它們聽起來很酷。但在你認定那個理論正確而打算去尋找它們之前,你因該知道兩件事。首先,蟲洞幾乎不存在。正如我們上面我們說到白洞時,只因為它們是方程組有效的數學解並不表明它們在自然中存在。特別的,當黑洞由普通物質坍塌形成(包括我們認為存在的所有黑洞)並不會形成蟲洞。如果你掉進其中的一個,你並不會從什麼地方跳出來。你會撞到奇點,那是你唯一可去的地方。還有,即使形成了一個蟲洞,它也被認為是不穩定的。即使是很小的擾動(包括你嘗試穿過它的擾動)都會導致它坍塌。在史瓦西發現了史瓦西黑洞以後,理論物理學家們對愛因斯坦常方程的史瓦西解進行了幾乎半個世紀的探索。包括上面說過的克爾解、雷斯勒——諾斯特朗姆解以及後來的紐曼解,都是圍繞史瓦西的解研究出來的成果。我在這里將介紹給大家的蟲洞,也是史瓦西的後代。蟲洞在史瓦西解中第一次出現,是當物理學家們想到了白洞的時候。他們通過一個愛因斯坦的思想實驗,發現時空可以不是平坦的,而是彎曲的。在這種情況下,我們會十分驚奇的發現,如果恆星形成了黑洞,那麼時空在史瓦西半徑,也就是視界的地方是與原來的時空完全垂直的。在不是平坦的宇宙時空中,這種結構就以為著黑洞的視界內的部分會與宇宙的另一個部分相結合,然後在那裡產生一個洞。這個洞可以是黑洞,也可以是白洞。而這個彎曲的視界,叫史瓦西喉,也就是一種特定的蟲洞。自從在史瓦西解中發現了蟲洞,物理學家們就開始對蟲洞的性質感到好奇。我們先來看一個蟲洞的經典作用:連接黑洞和白洞,成為一個愛因斯坦——羅森橋,將物質在黑洞的奇點處被完全瓦解為基本粒子,然後通過這個蟲洞(即愛因斯坦——羅森橋)被傳送到這個白洞的所在,並且被輻射出去。蟲洞示意圖
黑洞和黑洞之間也可以通過蟲洞連接,當然,這種連接無論是如何的將強,它還是僅僅是一個連通的「宇宙監獄」。蟲洞不僅可以作為一個連接洞的工具,它還在宇宙的正常時空中出現,成為一個突然出現在宇宙中的超空間管道。蟲洞沒有視界,它有的僅僅是一個和外界的分解面。蟲洞通過這個分解面和超空間連接,但是在這里時空曲率不是無限大。就好比在一個在平面中一條曲線和另一條曲線相切,在蟲洞的問題中,它就好比是一個四維管道和一個三維的空間相切,在這里時空曲率不是無限大。因而我們現在可以安全地通過蟲洞,而不被巨大的引力所摧毀。編輯本段蟲洞性質利用相對論在不考慮一些量子效應和除引力以外的任何能量的時候,我們得到了一些十分簡單、基本的關於蟲洞的描述。這些描述十分重要,但是由於我們研究的重點是黑洞,而不是宇宙中的洞,因此我在這里只簡單介紹一下蟲洞的性質,而對於一些相關的理論以及這些理論的描述,這里先不涉及。蟲洞有些什麼性質呢?最主要的一個,是相對論中描述的,用來作為宇宙中的高速火車。但是,蟲洞的第二個重要的性質,也就是量子理論告訴我們的東西又明確的告訴我們:蟲洞不可能成為一個宇宙的高速火車。蟲洞的存在,依賴於一種奇異的性質和物質,而這種奇異的性質,就是負能量。只有負能量才可以維持蟲洞的存在,保持蟲洞與外界時空的分解面持續打開。當然,狄拉克在芬克爾斯坦參照系的基礎上,發現了參照系的選擇可以幫助我們更容易或者難地來分析物理問題。同樣的,負能量在狄拉克的另一個參照系中,是非常容易實現的,因為能量的表現形式和觀測物體的速度有關。這個結論在膜規范理論中同樣起到了十分重要的作用。根據參照系的不同,負能量是十分容易實現的。在物體以近光速接近蟲洞的時候,在蟲洞的周圍的能量自然就成為了負的。因而以接近光速的速度可以進入蟲洞,而速度離光速太大,那麼物體是無論如何也不可能進入蟲洞的。這個也就是蟲洞的特殊性質之一。編輯本段生產機制自然產生機制蟲洞的自然產生機制有兩種:其一,是黑洞的強大引力能。其二,是克爾黑洞的快速旋轉,其倫斯——梯林效應將黑洞周圍的能層中的時空撕開一些小口子。這些小口子在引力能和旋轉能的作用下被擊穿,成為一些十分小的蟲洞。這些蟲洞在黑洞引力能的作用下,可以確定它們的出口在那裡,但是現在還不可能完全完成,因為量子理論和相對論還沒有完全結合。個人假設1.蟲洞像河流,通過的物體像船,船順河而下。2.蟲洞體像一個圓柱形磁鐵,強力的類磁力線在入口處將通過的物體分解,以波的形式在柱心管道運行,在出口處還原。通過的物體類似一個障礙,造成波的某一部分形變,然後這個形變推移到出口。可能還涉及到橫波、縱波,波的反射、折射、衍射,物質的不均勻、空間的不規則,如同水中氣泡般的宇宙空洞。3.蟲洞像一個圓柱形隧道,通過時間扭曲,把物體吸入裡面,進行太空旅行。編輯本段相關言論星空最後的前沿探索星空是人類一個恆久的夢想。在晴朗的夜晚,每當我們仰起頭來,就會看到滿天的繁星。自古以來,星空以它無與倫比的浩瀚、深邃、美麗及神秘激起著人類無數的遐想。著名的美國科幻電視連續劇《星際旅行》(StarTrek)中有這樣一句簡短卻意味無窮的題記:星空,最後的前沿(Space,thefinalfrontier)[注一]。當我第一次觀看這個電視連續劇的時候,這句用一種帶有磁性的話外音念出的題記給我留下了令人神往的印象。在遠古的時候,人類探索星空的方式是肉眼,後來開始用望遠鏡,但人類邁向星空的第一步則是在一九五七年。那一年,人類發射的第一個航天器終於飛出了我們這個藍色星球的大氣層。十二年後,人類把足跡留在了月球上。三年之後,人類向外太陽系發射了先驅者十號深空探測器。一九八三年,先驅者十號飛離了海王星軌道,成為人類發射的第一個飛離太陽系的航天器[注二]。從人類發射第一個航天器以來,短短二十幾年的時間里,齊奧爾科夫斯基所預言的「人類首先將小心翼翼地穿過大氣層,然後再去征服太陽周圍的整個空間」就成為了現實,人類探索星空的步履不可謂不迅速。但是,相對於無盡的星空而言,這種步履依然太過緩慢。率先飛出太陽系的先驅者十號如今正在一片冷寂的空間中滑行著,在滿天的繁星之中,要經過多少年它才能飛臨下一顆恆星呢?答案是兩百萬年!那時它將飛臨距離我們六十八光年的金牛座(Taurus)[注三]。六十八光年的距離相對於地球上的任何尺度來說都是極其巨大的,但是相對於遠在三萬光年之外的銀河系中心,遠在兩百二十萬光年之外的仙女座大星雲,遠在六千萬光年之外的室女座星系團,以及更為遙遠的其它天體來說無疑是微不足道的。人類的好奇心是沒有邊界的,可是即便人類航天器的速度再快上許多倍,甚至接近物理速度的上限-光速,用星際空間的距離來衡量依然是極其緩慢的。那麼,有沒有什麼辦法可以讓航天器以某種方式變相地突破速度上限,從而能夠在很短的時間內跨越那些近乎無限的遙遠距離呢?科幻小說家們率先展開了想像的翅膀。旅行家的天堂一九八五年,美國康乃爾大學(CornellUniversity)的著名行星天文學家卡爾·薩根(CarlSagan)寫了一部科幻小說,叫做《接觸》(Contact)。薩根對探索地球以外的智慧
生物有著濃厚的興趣,他客串科幻小說家的目的之一是要為尋找外星智慧生物的SETI計劃籌集資金。他的這部小說後來被拍成了電影,為他贏得了廣泛的知名度。薩根在他的小說中敘述了一個動人的故事:一位名叫艾麗(Ellie)的女科學家收到了一串來自外星球智慧生物的電波信號。經過研究,她發現這串信號包含了建造一台特殊設備的方法,那台設備可以讓人類與信號的發送者會面。經過努力,艾麗與同事成功地建造起了這台設備,並通過這台設備跨越了遙遠的星際空間與外星球智慧生物實現了第一次接觸。但是,艾麗與同事按照外星球智慧生物提供的方法建造出的設備究竟利用了什麼方式讓旅行者跨越遙遠的星際空間的呢?這是薩根需要大膽「幻想」的地方。他最初的設想是利用黑洞。但是薩根畢竟不是普通的科幻小說家,他的科學背景使他希望自己的科幻小說盡可能地不與已知的物理學定律相矛盾。於是他給自己的老朋友,加州理工大學()的索恩(KipS.Thorne)教授打了一個電話。索恩是研究引力理論的專家,薩根請他為自己的設想做一下技術評估。索恩經過思考及粗略的計算,很快告訴薩根黑洞是無法作為星際旅行的工具的,他建議薩根使用蟲洞(wormhole)這個概念。據我所知,這是蟲洞這一名詞第一次進入科幻小說中[注四]。在那之後,各種科幻小說、電影、及電視連續劇相繼採用了這一名詞,蟲洞逐漸成為了科幻故事中的標准術語。這是科幻小說家與物理學家的一次小小交流結出的果實。薩根與索恩的交流不僅為科幻小說帶來了一個全新的術語,也為物理學開創了一個新的研究領域。在物理學中,蟲洞這一概念最早是由米斯納(C.W.Misner)與惠勒(J.A.Wheeler)於一九五七年提出的,與人類發射第一個航天器恰好是同一年。那麼究竟什麼是蟲洞?它又為什麼會被科幻小說家視為星際旅行的工具呢?讓我們用一個簡單的例子來說明:大家知道,在一個蘋果的表面上從一個點到另一個點需要走一條弧線,但如果有一條蛀蟲在這兩個點之間蛀出了一個蟲洞,通過蟲洞就可以在這兩個點之間走直線,這顯然要比原先的弧線來得近。把這個類比從二維的蘋果表面推廣到三維的物理空間,就是物理學家們所說的蟲洞,而蟲洞可以在兩點之間形成快捷路徑的特點正是科幻小說家們喜愛蟲洞的原因[注五]。只要存在合適的蟲洞,無論多麼遙遠的地方都有可能變得近在咫尺,星際旅行家們將不再受制於空間距離的遙遠。在一些科幻故事中,技術水平高度發達的文明世界利用蟲洞進行星際旅行就像今天的我們利用高速公路在城鎮間旅行一樣。在著名的美國科幻電影及電視連續劇《星際之門》(Stargate,港台譯星際奇兵)中人類利用外星文明留在地球上的一台被稱為「星際之門」的設備可以與其它許多遙遠星球上的「星際之門」建立蟲洞連接,從而能夠幾乎瞬時地把人和設備送到那些遙遠的星球上。蟲洞成為了科幻故事中星際旅行家的天堂。不過米斯納與惠勒所提出的蟲洞是極其微小的,並且在極短的時間內就會消失,無法成為星際旅行的通道。薩根的小說發表之後,索恩對蟲洞產生了濃厚的興趣,並和他的學生莫里斯(MikeMorris)開始對蟲洞作深入的研究。與米斯納和惠勒不同的是,索恩感興趣的是可以作為星際旅行通道的蟲洞,這種蟲洞被稱為可穿越蟲洞(traversablewormhole)。負能量物質么什麼樣的蟲洞能成為可穿越蟲洞呢?一個首要的條件就是它必須存在足夠
蟲洞美景圖(5張)
編輯本段理論形成
蟲洞
蟲洞蟲洞的概念最初產生於對史瓦西解的研究中。物理學家在分析白洞解的時候,通過一個阿爾伯特・愛因斯坦的思想實驗,發現宇宙時空自身可以不是平坦的。如果恆星形成了黑洞,那麼時空在史瓦西半徑,也就是視界的地方與原來的時空垂直。在不平坦的宇宙時空中,這種結構就意味著黑洞視界內的部分會與宇宙的另一個部分相結合,然後在那裡產生一個洞。這個洞可以是黑洞,也可以是白洞。而這個彎曲的視界,就叫做史瓦西喉,它就是一種特定的蟲洞。自從在史瓦西解中發現了蟲洞,物理學家們就開始對蟲洞的性質發生了興趣。「蟲洞」的由來「蟲洞」由兩位海外歸國的家長創立。在國外的生活中,他們強烈體會到:先進國家的教育注重情商、智商雙向培養,關注孩子們獨立探索和實踐的能力。他們認為:這種教育才是創新的搖籃。我認為呢,你的要求我都達到了,也確實有高清圖片希望您能採納!!!!J. 蟲洞在哪裡,被發現了嗎
蟲洞
60多年前,阿爾伯特·愛因斯坦提出了「蟲洞」理論。那麼,「蟲洞」是什麼呢?簡單地說,「蟲洞」是連接宇宙遙遠區域間的時空細管。它可以把平行宇宙和嬰兒宇宙連接起來,並提供時間旅行的可能性。
早在20世紀50年代,已有科學家對「蟲洞」作過研究,由於當時歷史條件所限,一些物理學家認為,理論上也許可以使用「蟲洞」,但「蟲洞」的引力過大,會毀滅所有進入的東西,因此不可能用在宇宙航行上。
隨著科學技術的發展,新的研究發現,「蟲洞」的超強力場可以通過「負質量」來中和,達到穩定「蟲洞」能量場的作用。科學家認為,相對於產生能量的「正物質」,「反物質」也擁有「負質量」,可以吸去周圍所有能量。像「蟲洞」一樣,「負質量」也曾被認為只存在於理論之中。不過,目前世界上的許多實驗室已經成功地證明了「負質量」能存在於現實世界,並且通過航天器在太空中捕捉到了微量的「負質量」。
據美國華盛頓大學物理系研究人員的計算,「負質量」可以用來控制「蟲洞」。他們指出,「負質量」能擴大原本細小的「蟲洞」,使它們足以讓太空飛船穿過。他們的研究結果引起了各國航天部門的極大興趣,許多國家已考慮撥款資助「蟲洞」研究,希望「蟲洞」能實際用在太空航行上。
宇航學家認為,「蟲洞」的研究雖然剛剛起步,但是它潛在的回報,不容忽視。科學家認為,如果研究成功,人類可能需要重新估計自己在宇宙中的角色和位置。現在,人類被「困」在地球上,要航行到最近的一個星系,動輒需要數百年時間,是目前人類不可能辦到的。但是,未來的太空航行如使用「蟲洞」,那麼一瞬間就能到達宇宙中遙遠的地方。
據科學家觀測,宇宙中充斥著數以百萬計的「蟲洞」,但很少有直徑超過10萬公里的,而這個寬度正是太空飛船安全航行的最低要求。「負質量」的發現為利用「蟲洞」創造了新的契機,可以使用它去擴大和穩定細小的「蟲洞」。
科學家指出,如果把「負質量」傳送到「蟲洞」中,把「蟲洞」打開,並強化它的結構,使其穩定,就可以使太空飛船通過。
蟲洞的概念最初產生於對史瓦西解的研究中。物理學家在分析白洞解的時候,通過一個阿爾伯特·愛因斯坦的思想實驗,發現宇宙時空自身可以不是平坦的。如果恆星形成了黑洞,那麼時空在史瓦西半徑,也就是視界的地方與原來的時空垂直。在不平坦的宇宙時空中,這種結構就意味著黑洞視界內的部分會與宇宙的另一個部分相結合,然後在那裡產生一個洞。這個洞可以是黑洞,也可以是白洞。而這個彎曲的視界,就叫做史瓦西喉,它就是一種特定的蟲洞。
自從在史瓦西解中發現了蟲洞,物理學家們就開始對蟲洞的性質發生了興趣。
蟲洞連接黑洞和白洞,在黑洞與白洞之間傳送物質。在這里,蟲洞成為一個阿爾伯特·愛因斯坦—羅森橋,物質在黑洞的奇點處被完全瓦解為基本粒子,然後通過這個蟲洞(即阿爾伯特·愛因斯坦—羅森橋)被傳送到白洞並且被輻射出去。
蟲洞還可以在宇宙的正常時空中顯現,成為一個突然出現的超時空管道。
蟲洞沒有視界,它只有一個和外界的分界面,蟲洞通過這個分界面進行超時空連接。蟲洞與黑洞、白洞的介面是一個時空管道和兩個時空閉合區的連接,在這里時空曲率並不是無限大,因而我們可以安全地通過蟲洞,而不被巨大的引力摧毀。理論推出的蟲洞還有許多特性,限於篇幅,這里不再贅述。
黑洞、白洞、蟲洞仍然是目前宇宙學中「時空與引力篇章」的懸而未解之謎。黑洞是否真實存在,科學家們也只是得到了一些間接的旁證。當前的觀測及理論也給天文學和物理學提出了許多新問題,例如,一顆能形成黑洞的冷恆星,當它坍縮時,其密度已然會超過原子核、核子、中子……,如果再繼續坍縮下去,中子也可能被壓碎。那麼,黑洞中的物質基元究竟是什麼呢?有什麼斥力與引力對抗才使黑洞停留在某一階段而不再繼續坍縮呢?如果沒有斥力,那麼黑洞將無限地坍縮下去,直到體積無窮小,密度無窮大,內部壓力也無窮大,而這卻是物理學理論所不允許的。
總之,目前我們對黑洞、白洞和蟲洞的本質了解還很少,它們還是神秘的東西,很多問題仍需要進一步探討。目前天文學家已經間接地找到了黑洞,但白洞、蟲洞並未真正發現,還只是一個經常出現在科幻作品中的理論名詞。
蟲洞也是霍金構想的宇宙期存在的一種極細微的洞穴。美國科學家對此做了深入的研究。目前的宇宙中,「宇宙項」幾乎為零。所謂的宇宙項也稱為「真空的能量」,在沒有物質的空間中,能量也同樣存在其內部,這是由愛因斯坦所導入的。宇宙初期的膨脹宇宙,宇宙項是必須的,而且,在基本粒子論里,也認為真空中的能量是自然呈現的。那麼,為何目前宇宙的宇宙項變為零呢?柯爾曼說明:在爆炸以前的初期宇宙中,蟲洞連接著很多的宇宙,很巧妙地將宇宙項的大小調整為零。結果,由一個宇宙可能產生另一個宇宙,而且,宇宙中也有可能有無數個這種微細的洞穴,它們可通往一個宇宙的過去及未來,或其他的宇宙。
旋轉的或帶有電荷的黑洞內部連接一個相應的白洞,你可以跳進黑洞而從白洞中跳出來。這樣的黑洞和白洞的組合叫做蟲洞。
白洞有可能離黑洞十分遠;實際上它甚至有可能在一個「不同的宇宙」--那就是,一個時空區域,除了蟲洞本身,完全和我們在的區域沒有連接。一個位置方便的蟲洞會給我們一個方便和快捷的方法去旅行很長一段距離,甚至旅行到另一個宇宙。或許蟲洞的出口停在過去,這樣你可以通過它而逆著時間旅行。總的來說,它們聽起來很酷。
但在你認定那個理論正確而打算去尋找它們之前,你因該知道兩件事。首先,蟲洞幾乎可以肯定不存在。正如我們上面我們說到白洞時,只因為它們是方程組有效的數學解並不表明它們在自然中存在。特別的,當黑洞由普通物質坍塌形成(包括我們認為存在的所有黑洞)並不會形成蟲洞。如果你掉進其中的一個,你並不會從什麼地方跳出來。你會撞到奇點,那是你唯一可去的地方。
還有,即使形成了一個蟲洞,它也被認為是不穩定的。即使是很小的擾動(包括你嘗試穿過它的擾動)都會導致它坍塌。
最後,即使蟲洞存在並且是穩定的,穿過它們也是十分不愉快的。貫穿蟲洞的輻射(來自附近的恆星,宇宙的微波背景等等)將藍移到非常高的頻率。當你試著穿越蟲洞時,你將被這些X射線和伽瑪射線烤焦。蟲洞的出現,幾乎何以說是和黑洞同時的。
物理學家一直認為,蟲洞的引力過大,會毀滅所有進入它的東西,因此不可能用在宇宙旅行之上 。但是,假設宇宙中有蟲洞這種物質存在,那麼就可以有一種說法:如果你於12:00站在蟲洞的一端(入口),那你就會於12:00從蟲洞的另一端(出口)出來。
黑洞和黑洞之間也可以通過蟲洞連接,當然,這種連接無論是如何的將強,它還是僅僅是一個連通的「宇宙監獄」。
蟲洞(Wormhole),又稱愛因斯坦-羅森橋,是宇宙中可能存在的連接兩個不同時空的狹窄隧道。
蟲洞有幾種說法
一是空間的隧道,就像一個球,你要沿球面走就遠了但如果你走的是球里的一條直徑就近了,蟲洞就是直徑
二是黑洞與白洞的聯系
三是你說的時間隧道,根據愛因斯坦所說的你可以進行時間旅行,但你只能看,就像看電影,卻無法改變發生的事情,因為時間是線行的,事件就是一個個珠子已經穿好,你無法改變珠子也無法調動順序
到現在為止,我們討論的都是普通「完美」黑洞。細節上,我們討論的黑洞都不旋轉也沒有電荷。如果我們考慮黑洞旋轉同時/或者帶有電荷,事情會變的更復雜。特別的是,你有可能跳進這樣的黑洞而不撞到奇點。結果是,旋轉的或帶有電荷的黑洞內部連接一個相應的白洞,你可以跳進黑洞而從白洞中跳出來。這樣的黑洞和白洞的組合叫做蟲洞。
白洞有可能離黑洞十分遠;實際上它甚至有可能在一個「不同的宇宙」--那就是,一個時空區域,除了蟲洞本身,完全和我們在的區域沒有連接。一個位置方便的蟲洞會給我們一個方便和快捷的方法去旅行很長一段距離,甚至旅行到另一個宇宙。或許蟲洞的出口停在過去,這樣你可以通過它而逆著時間旅行。總的來說,它們聽起來很酷。
但在你認定那個理論正確而打算去尋找它們之前,你因該知道兩件事。首先,蟲洞幾乎可以肯定不存在。正如我們上面我們說到白洞時,只因為它們是方程組有效的數學解並不表明它們在自然中存在。特別的,當黑洞由普通物質坍塌形成(包括我們認為存在的所有黑洞)並不會形成蟲洞。如果你掉進其中的一個,你並不會從什麼地方跳出來。你會撞到奇點,那是你唯一可去的地方。
還有,即使形成了一個蟲洞,它也被認為是不穩定的。即使是很小的擾動(包括你嘗試穿過它的擾動)都會導致它坍塌。
後,即使蟲洞存在並且是穩定的,穿過它們也是十分不愉快的。貫穿蟲洞的輻射(來自附近的恆星,宇宙的微波背景等等)將藍移到非常高的頻率。當你試著穿越蟲洞時,你將被這些X射線和伽瑪射線烤焦。蟲洞的出現,幾乎何以說是和黑洞同時的。
在史瓦西發現了史瓦西黑洞以後,理論物理學家們對愛因斯坦常方程的史瓦西解進行了幾乎半個世紀的探索。包括上面說過的克爾解、雷斯勒——諾斯特朗姆解以及後來的紐曼解,都是圍繞史瓦西的解研究出來的成果。我在這里將介紹給大家的蟲洞,也是史瓦西的後代。
蟲洞在史瓦西解中第一次出現,是當物理學家們想到了白洞的時候。他們通過一個愛因斯坦的思想實驗,發現時空可以不是平坦的,而是彎曲的。在這種情況下,我們會十分的發現,如果恆星形成了黑洞,那麼時空在史瓦西半徑,也就是視界的地方是與原來的時空完全垂直的。在不是平坦的宇宙時空中,這種結構就以為著黑洞的視界內的部分會與宇宙的另一個部分相結合,然後在那裡產生一個洞。這個洞可以是黑洞,也可以是白洞。而這個彎曲的視界,叫史瓦西喉,也就是一種特定的蟲洞。
自從在史瓦西解中發現了蟲洞,物理學家們就開始對蟲洞的性質感到好奇。
我們先來看一個蟲洞的經典作用:連接黑洞和白洞,成為一個愛因斯坦——羅森橋,將物質在黑洞的奇點處被完全瓦解為基本粒子,然後通過這個蟲洞(即愛因斯坦——羅森橋)被傳送到這個白洞的所在,並且被輻射出去。
當然,前面說的僅僅是蟲洞作為一個黑洞和白洞之間傳送物質的道路,但是蟲洞的作用遠不只如此。
黑洞和黑洞之間也可以通過蟲洞連接,當然,這種連接無論是如何的將強,它還是僅僅是一個連通的「宇宙監獄」。
蟲洞不僅可以作為一個連接洞的工具,它還開宇宙的正常時空中出現,成為一個突然出現在宇宙中的超空間管道。
蟲洞沒有視界,踏有的僅僅是一個和外界的分解面。蟲洞通過這個分解面和超空間連接,但是在這里時空曲率不是無限大。就好比在一個在平面中一條曲線和另一條曲線相切,在蟲洞的問題中,它就好比是一個四維管道和一個三維的空間相切,在這里時空曲率不是無限大。因而我們現在可以安全地通過蟲洞,而不被巨大的引力所摧毀。
那麼蟲洞都有些什麼性質呢?
利用相對論在不考慮一些量子效應和除引力以外的任何能量的時候,我們得到了一些十分簡單、基本的關於蟲洞的描述。這些描述十分重要,但是由於我們研究的重要是黑洞,而不是宇宙中的洞,因此我在這里只簡單介紹一下蟲洞的性質,而對於一些相關的理論以及這些理論的描述,這里先不涉及。
蟲洞有些什麼性質呢?最主要的一個,是相對論中描述的,用來作為宇宙中的告訴火車。但是,蟲洞的第二個重要的性質,也就是量子理論告訴我們的東西又明確的告訴我們:蟲洞不可能成為一個宇宙的告訴火車。蟲洞的存在,依賴於一種奇異的性質和物質,而這種奇異的性質,就是負能量。只有負能量才可以維持蟲洞的存在,保持蟲洞與外界時空的分解面持續打開。當然,狄拉克在芬克爾斯坦參照系的基礎上,發現了參照系的選擇可以幫助我們更容易或者難地來分析物理問題。同樣的,負能量在狄拉克的另一個參照系中,是非常容易實現的,因為能量的表現形式和觀測物體的速度有關。這個結論在膜規范理論中同樣起到了十分重要的作用。根據參照系的不同,負能量是十分容易實現的。在物體以近光速接近蟲洞的時候,在蟲洞的周圍的能量自然就成為了負的。因而以接近光速的速度可以進入蟲洞,而速度離光速太大,那麼物體是無論如何也不可能進入蟲洞的。這個也就是蟲洞的特殊性質之一。
但是蟲洞並沒有這么太平。前面說的是在安靜的相對論中的蟲洞,在暴躁的量子理論中,蟲洞的性質又有了十分重要的變化。
我們先來看在黑洞中的蟲洞,也就是史瓦西喉和奇點周圍形成的子宇宙。
黑洞周圍的量子真空漲落在黑洞巨大引力的作用下,會被黑洞的引力能「喂」大,成為十分的能量輻射。這種能量會毫不留情地將一切形式的蟲洞摧毀。
在沒有黑洞包圍的蟲洞中,由於同樣的沒有黑洞巨大引力的「喂養」,蟲洞本身也不可能開啟太久。蟲洞有很大幾率被隨機打開,但是有更大的幾率突然消失。蟲洞打開的時間十分短,僅僅是幾個普朗克時間。在如此短的「壽命」中,即使是光也不可能走完蟲洞的一半旅途,而在半路由於蟲洞的消失而在整個時空中消失,成為真正的四維時空組旅行者。
而且,在沒有物體通過蟲洞的時候,蟲洞還比較「長壽」,而一旦有物體進入了蟲洞,如果這個物體是負能量的,那麼還好,蟲洞會被撐開;但是如果物體是正能量的,那麼蟲洞會在自己「自然死亡」以前就「滅亡」掉。而在宇宙中,幾乎無時無刻不存在能量輻射通過宇宙的每一個角落,而這些輻射都是正能量的,因此幾乎可以肯定,在自然情況下是不存在蟲洞的。