A. 虫洞和黑洞都在哪里
虽然理论上黑洞有各种类型,但目前发现的黑洞有两类。
一类是大质量恒星演化末期通过超新星爆发引力坍缩的恒星核。其中物质高度压缩,表面脱离速度大于等于光速,它就成了一个黑洞。由于这类黑洞单独存在时除了引力外没有其他的可观察特征,在一定距离之外就无法知道宇宙空间中是否有黑洞存在了。而当这类黑洞附近存在其他物质(如恒星)时,黑洞就会依靠其引力吸取恒星物质,在它的周围形成物质吸积盘,在物质旋转着落入黑洞前还会发出强烈的辐射,并加热和照亮吸积盘,就能被我们观察到,所以只能在双星系统中探知它的存在。第一个被我们确定的这类黑洞,是位于天鹅座的一个强X射线源,是一个双星系统,但其中的一个子星不可见。根据对这个子星质量的测定,这个看不到的子星就是一个黑洞。
目前,已经确认的这类黑洞已超过10个,都在银河系内,各个方向上都有。但距离我们都比较远,不会对我们产生影响。
第二类是存在于旋涡星系中心的超大质量黑洞。在2008年,天文学家们就曾证实,位于银河系中心,与地球相距2.6万光年的“人马座A*”,其实是一个质量超大的黑洞,人马座A*的质量约为431 ± 38万或410 ± 60万个太阳质量。科学家认为基本所有的大型星系的中心都会有一个巨型黑洞隐藏在里面,有的星系中心黑洞质量甚至相当于太阳的几百亿倍。
其他理论上预言的“量子黑洞”、大小如一个星系的“低密度黑洞”等,我们还没有发现。
至于虫洞,至今仍只存在于科学家们的方程式中。就是说,虫洞还只是理论预言,至今还没有找到虫洞真实存在的任何迹象。
黑洞的真实照片
B. 理论虫洞可以存在,虫洞存在在哪里
“虫洞”就在四周 物理学家霍金最近拍摄一部 有关宇宙的纪录片时指出,要进入未来大概有两种方法,第一就是通过所谓的“虫洞”。霍金强调,虫洞就在我们四周,只是小到肉眼很难看见,它们存在于空间与时间的裂缝中。如同在3度空间中,时间也有细微的裂缝,而比分子、原子还细小的空间则被命名为“量子泡沫”,虫洞就存在于其中。不过,霍金表示,这些隧道小到人类无法穿越,但有朝一日也许能够抓住一个虫洞,再将它无限放大,或许将来也可以建造一个巨大的虫洞。
C. 宇宙中,科学家所预言的虫洞真的存在吗
爱因斯坦广义相对论中预言的黑洞已经被证实确实存在了,首张黑洞照片也已经被公示于众。而虫洞也是他预言的一种天文现象,不过虫洞至今还未被发现。
不过,爱因斯坦本人并不认为“虫洞”是客观存在的,就像他当初也不认为黑洞会在宇宙中存在一样,他认为虫洞只是在引力场方程中成立,只是一种数学小把戏,但是到了1963年的时候,新西兰数学家罗伊·克尔又使得“虫洞”的存在重新获得了理论支持,他认为大质量恒星若在接近死亡时能够保持一定速度的旋转,或者发生超新星爆发时能量释放角度产生强大的旋转推动力,就会形成动态黑洞,那么如果沿着黑洞的旋转轴心进入里面,如果能够突破黑洞中心的重力场极限,或会进入所谓的“镜像宇宙”,实现某种意义上的时空穿越。
D. 人类历史上第一个黑洞照片,在2019年4月终于被爆出来了吗
肉眼来看,虫洞有点像是一个圆形的黑洞,另一个空间的光线通过该洞照射进我们人类的双眼中。换句话说,这就是一扇异度空间的大门,一旦穿过该洞,另一边的景象就会铺满你的视野,你原本所处的空间将会消失在那闪闪发光的球形大门里。
事件视界望眼镜在2017年4月开始拍摄距离地球5300万光年的M八87黑洞照片,经过两年之后,在2019年4月10日21点发布了人类史上第一张黑洞的照片。
其论点通俗化就是:这张氍毹是由空间以及时间构成的,由于不同地方的时间以及空间都是不同的,所以无论任何地方,上面的东西都是不一样的。而且上面的这些物质是可以影响这张氍毹的,比如让其出现拉伸,扭曲等等。
该理论证明了虫洞存在的可能性,同时因为把空间比作氍毹,三维的情况被换成二维问题去了解也更清晰明了:我们的宇宙就像这样一个大的平面,如果我们能用一种方式弯曲空间,那么虫洞就可以通过一个很短的通道连接两个非常非常遥远的点,并且你可以瞬间穿过这个通道。在这样的通道里,你能以比光速还快的速度在宇宙中旅行。
E. 黑洞从理论上来看它应该漆黑一片,那又是如何拍摄到照片的
“黑洞”是爱因斯坦在广义相对论中预言的一种天体。这种神奇的天体具有无限的时空曲率,甚至连光都无法从黑洞的视界逃脱。黑洞就像一个“无底洞”,所有靠近黑洞的物质和能量都会被黑洞吸引,永远无法逃逸。在广义相对论中,引力的定义是“时空弯曲”。
如此巨大的天体肯定只能是黑洞。因此,罗杰彭罗斯,安德烈娅盖兹和赖因哈德根策尔因验证了银河系深处的秘密而获得了2020年诺贝尔物理学奖。像宇宙中的一切一样,恒星会衰老和死亡。当一些大质量恒星在核聚变反应中耗尽燃料时,其内核会急剧坍缩。
所有物质会迅速向一个点坍缩,最终坍缩成一个黄豆大小的奇点,并形成强大的力场漩涡,扭曲周围的时空,成为黑洞。在宇宙中,天文学家根据质量将宇宙中的黑洞分为三类:恒星质量黑洞(太阳质量的几十到几百倍)、超大质量黑洞(太阳质量的几百万倍以上)和中等质量黑洞(介于两者之间)。
F. 虫洞 真实存在吗
是的,虫洞 真实存在,黑洞和奇点也存在,见下三图:
G. 黑洞照片已证实爱因斯坦预言,那虫洞呢
虫洞也很有可能是的确存在的,只是尚未得到足够详实的资料证实。谈及人类历史上最伟大的物理学家,上世纪的犹太科学家爱因斯坦,绝对配得上这个头衔。古往今来,在物理学成就上能和他媲美的人,或许只有创立了经典物理的牛顿了。
爱因斯坦赖以成名的理论和创举,就是“相对论”。其中“狭义相对论”,在爱因斯坦生前已经得到了科学界的一致肯定;但是更深奥的“广义相对论”,却一直不被当世的学者们认可。
虫洞比原子还要小,人类进入之后,就能在“四维空间”中,目睹时空到底是以怎样的方式存在的。目前,巴巴托斯教授已经在率领他的科研团队,研制“离子对撞机”,相信不久的将来,我们就能看到关于“虫洞”的最新研究进展了。
H. 提出虫洞概念的爱因斯坦却没说该怎么找,那虫洞到底在哪
这对于人类来说不是一个好消息,这意味着不论人类科技发展到什么程度,航天器的飞行速度都不可能达到每秒30万公里。在这种情况下,别说是直径数百亿光年的宇宙,就连飞出直径几万光年的银河系都成为了泡影。
不过,爱因斯坦是个“负责任”的科学家,他在相对论发表的几十年后,和他的助手罗森提出了着名的爱因斯坦-罗森桥,也就是通常所说的虫洞。虫洞是基于广义相对论提出的一个概念,指的是当时空弯曲到极限程度时,可以将两个原本距离极其遥远的点连接在一起,实现宇宙穿梭。
I. “虫洞”的由来及高清图片
您好,很高兴回答您的问题:
由阿尔伯特·爱因斯坦提出该理论。简单地说,“虫洞”就是连接宇宙遥远区域间的时空细管。暗物质维持着虫洞出口的敞开。虫洞可以把平行宇宙和婴儿宇宙连接起来,并提供时间旅行的可能性。虫洞也可能是连接黑洞和白洞的时空隧道,所以也叫"灰道"。虫洞[1],英文为:Wormhole。虫洞
虫洞(Wormhole),又称爱因斯坦-罗森桥,是宇宙中可能存在的连接两个不同时空的狭窄隧道。虫洞是1930年代由爱因斯坦及纳森·罗森在研究引力场方程时假设的,认为透过虫洞可以做瞬时间的空间转移或者做时间旅行。截至2013年其存在性尚未确认。早在19世纪50年代,已有科学家对“虫洞”作过研究,由于当时历史条件所限,一些物理学家认为,理论上也许可以使用“虫洞”,但“虫洞”的引力过大,会毁灭所有进入的东西,因此不可能用在宇宙航行上。“瞬间移动”的可能,如同超时空转换。随着科学技术的发展,新的研究发现,“虫洞”的超强力场可以通过“负能量”来中和,达到稳定“虫洞”能量场的作用。科学家认为,相对于产生能量的“正物质”,“反物质”也拥有“负质量”,可以吸去周围所有能量。像“虫洞”一样,“负质量”也曾被认为只存在于理论之中。不过,目前世界上的许多实验室已经成功地证明了“负质量”能存在于现实世界,并且通过航天器在太空中捕捉到了微量的“负质量”。虫洞(15张)据科学家猜测,宇宙中充斥着数以百万计的“虫洞”,但很少有直径超过10万公里的,而这个宽度正是太空飞船安全航行的最低要求。“负质量”的发现为利用“虫洞”创造了新的契机,可以使用它去扩大和稳定细小的“虫洞”。科学家指出,如果把“负质量”传送到“虫洞”中,把“虫洞”打开,并强化它的结构,使其稳定,就可以使太空飞船通过。
虫洞
虫洞的概念最初产生于对史瓦西解的研究中。物理学家在分析白洞解的时候,通过一个阿尔伯特·爱因斯坦的思想实验,发现宇宙时空自身可以不是平坦的。如果恒星形成了黑洞,那么时空在史瓦西半径,也就是视界的地方与原来的时空垂直。在不平坦的宇宙时空中,这种结构就意味着黑洞视界内的部分会与宇宙的另一个部分相结合,然后在那里产生一个洞。这个洞可以是黑洞,也可以是白洞。而这个弯曲的视界,就叫做史瓦西喉,它就是一种特定的虫洞。自从在史瓦西解中发现了虫洞,物理学家们就开始对虫洞的性质发生了兴趣。虫洞连接黑洞和白洞,在黑洞与白洞之间传送物质。在这里,虫洞成为一个阿尔伯特·爱因斯坦—罗森桥,物质在黑洞的奇点处被完全瓦解为基本粒子,然后通过这个虫洞(即阿尔伯特·爱因斯坦—罗森桥)被传送到白洞并且被辐射出去。虫洞还可以在宇宙的正常时空中显现,成为一个突然出现的超时空管道。理论推出的虫洞还有许多特性,限于篇幅,这里不再赘述。总之,目前我们对黑洞、白洞和虫洞的本质了解还很少,它们还是神秘的东西,很多问题仍需要进一步探讨。目前天文学家已经间接地找到了黑洞,但白洞、虫洞并未真正发现,还只是一个经常出现在科幻作品中的理论名词。虫洞也是霍金构想的宇宙期存在的一种极细微的洞穴。美国科学
虫洞
家对此做了深入的研究。目前的宇宙中,“宇宙项”几乎为零。所谓的宇宙项也称为“真空的能量”,在没有物质的空间中,能量也同样存在其内部,这是由爱因斯坦所导入的。宇宙初期的膨胀宇宙,宇宙项是必须的,而且,在基本粒子论里,也认为真空中的能量是自然呈现的。那么,为何目前宇宙的宇宙项变为零呢?柯尔曼说明:在爆炸以前的初期宇宙中,虫洞连接着很多的宇宙,很巧妙地将宇宙项的大小调整为零。结果,由一个宇宙可能产生另一个宇宙,而且,宇宙中也有可能有无数个这种微细的洞穴,它们可通往一个宇宙的过去及未来,或其他的宇宙。旋转的或带有电荷的黑洞内部连接一个相应的白洞,你可以跳进黑洞而从白洞中跳出来。这样的黑洞和白洞的组合叫做虫洞。最后,即使虫洞存在并且是稳定的,穿过它们也是十分不愉快的。贯穿虫洞的辐射(来自附近的恒星,宇宙的微波背景等等)将蓝移到非常高的频率。当你试着穿越虫洞时,你将被这些X射线和伽玛射线烤焦。虫洞的出现,几乎可以说是和黑洞同时的。编辑本段相关理论虫洞有几种说法:一是空间中的隧道,它就像一个球体,你要是沿球面走就远了。但如果你走的是球里的一条直径就近了,虫洞就是直径。二是黑洞与白洞的联系。黑洞可以产生一个势阱,白洞则可以产生一个反势阱。宇宙是三维的,将势阱看作第四维,那么虫洞就是连接势阱和反势阱的第五维。假如画出宇宙、势阱、反势阱和虫洞的图像,它就像一个克莱因瓶——瓶口是黑洞,瓶身和瓶颈的交界处是白洞,瓶颈是虫洞。三是你说的时间隧道,根据爱因斯坦所说的你可以进行时间旅行,但你只能看,就像看电影,却无法改变发生的事情,因为时间是线性的,事件就是一个个珠子已经穿好,你无法改变珠子也无法调动顺序。到现在为止,我们讨论的都是普通“完美”黑洞。细节上,我们讨论的黑洞都不旋转也没有电荷。如果我们考虑黑洞旋转同时/或者带有电荷,事情会变的更复杂。特别的是,你有可能跳进这样的黑洞而不撞到奇点。结果是,旋转的或带有电荷的黑洞内部连接一个相应的白洞,你可以跳进黑洞而从白洞中跳出来。这样的黑洞和白洞的组合叫做虫洞。白洞有可能离黑洞十分远;实际上它甚至有可能在一个“不同的宇宙”--那就是,一个时空区域,除了虫洞本身,完全和我们在的区域没有连接。一个位置方便的虫洞会给我们一个方便和快捷的方法去旅行很长一段距离,甚至旅行到另一个宇宙。或许虫洞的出口停在过去,这样你可以通过它而逆着时间旅行。总的来说,它们听起来很酷。但在你认定那个理论正确而打算去寻找它们之前,你因该知道两件事。首先,虫洞几乎不存在。正如我们上面我们说到白洞时,只因为它们是方程组有效的数学解并不表明它们在自然中存在。特别的,当黑洞由普通物质坍塌形成(包括我们认为存在的所有黑洞)并不会形成虫洞。如果你掉进其中的一个,你并不会从什么地方跳出来。你会撞到奇点,那是你唯一可去的地方。还有,即使形成了一个虫洞,它也被认为是不稳定的。即使是很小的扰动(包括你尝试穿过它的扰动)都会导致它坍塌。在史瓦西发现了史瓦西黑洞以后,理论物理学家们对爱因斯坦常方程的史瓦西解进行了几乎半个世纪的探索。包括上面说过的克尔解、雷斯勒——诺斯特朗姆解以及后来的纽曼解,都是围绕史瓦西的解研究出来的成果。我在这里将介绍给大家的虫洞,也是史瓦西的后代。虫洞在史瓦西解中第一次出现,是当物理学家们想到了白洞的时候。他们通过一个爱因斯坦的思想实验,发现时空可以不是平坦的,而是弯曲的。在这种情况下,我们会十分惊奇的发现,如果恒星形成了黑洞,那么时空在史瓦西半径,也就是视界的地方是与原来的时空完全垂直的。在不是平坦的宇宙时空中,这种结构就以为着黑洞的视界内的部分会与宇宙的另一个部分相结合,然后在那里产生一个洞。这个洞可以是黑洞,也可以是白洞。而这个弯曲的视界,叫史瓦西喉,也就是一种特定的虫洞。自从在史瓦西解中发现了虫洞,物理学家们就开始对虫洞的性质感到好奇。我们先来看一个虫洞的经典作用:连接黑洞和白洞,成为一个爱因斯坦——罗森桥,将物质在黑洞的奇点处被完全瓦解为基本粒子,然后通过这个虫洞(即爱因斯坦——罗森桥)被传送到这个白洞的所在,并且被辐射出去。虫洞示意图
黑洞和黑洞之间也可以通过虫洞连接,当然,这种连接无论是如何的将强,它还是仅仅是一个连通的“宇宙监狱”。虫洞不仅可以作为一个连接洞的工具,它还在宇宙的正常时空中出现,成为一个突然出现在宇宙中的超空间管道。虫洞没有视界,它有的仅仅是一个和外界的分解面。虫洞通过这个分解面和超空间连接,但是在这里时空曲率不是无限大。就好比在一个在平面中一条曲线和另一条曲线相切,在虫洞的问题中,它就好比是一个四维管道和一个三维的空间相切,在这里时空曲率不是无限大。因而我们现在可以安全地通过虫洞,而不被巨大的引力所摧毁。编辑本段虫洞性质利用相对论在不考虑一些量子效应和除引力以外的任何能量的时候,我们得到了一些十分简单、基本的关于虫洞的描述。这些描述十分重要,但是由于我们研究的重点是黑洞,而不是宇宙中的洞,因此我在这里只简单介绍一下虫洞的性质,而对于一些相关的理论以及这些理论的描述,这里先不涉及。虫洞有些什么性质呢?最主要的一个,是相对论中描述的,用来作为宇宙中的高速火车。但是,虫洞的第二个重要的性质,也就是量子理论告诉我们的东西又明确的告诉我们:虫洞不可能成为一个宇宙的高速火车。虫洞的存在,依赖于一种奇异的性质和物质,而这种奇异的性质,就是负能量。只有负能量才可以维持虫洞的存在,保持虫洞与外界时空的分解面持续打开。当然,狄拉克在芬克尔斯坦参照系的基础上,发现了参照系的选择可以帮助我们更容易或者难地来分析物理问题。同样的,负能量在狄拉克的另一个参照系中,是非常容易实现的,因为能量的表现形式和观测物体的速度有关。这个结论在膜规范理论中同样起到了十分重要的作用。根据参照系的不同,负能量是十分容易实现的。在物体以近光速接近虫洞的时候,在虫洞的周围的能量自然就成为了负的。因而以接近光速的速度可以进入虫洞,而速度离光速太大,那么物体是无论如何也不可能进入虫洞的。这个也就是虫洞的特殊性质之一。编辑本段生产机制自然产生机制虫洞的自然产生机制有两种:其一,是黑洞的强大引力能。其二,是克尔黑洞的快速旋转,其伦斯——梯林效应将黑洞周围的能层中的时空撕开一些小口子。这些小口子在引力能和旋转能的作用下被击穿,成为一些十分小的虫洞。这些虫洞在黑洞引力能的作用下,可以确定它们的出口在那里,但是现在还不可能完全完成,因为量子理论和相对论还没有完全结合。个人假设1.虫洞像河流,通过的物体像船,船顺河而下。2.虫洞体像一个圆柱形磁铁,强力的类磁力线在入口处将通过的物体分解,以波的形式在柱心管道运行,在出口处还原。通过的物体类似一个障碍,造成波的某一部分形变,然后这个形变推移到出口。可能还涉及到横波、纵波,波的反射、折射、衍射,物质的不均匀、空间的不规则,如同水中气泡般的宇宙空洞。3.虫洞像一个圆柱形隧道,通过时间扭曲,把物体吸入里面,进行太空旅行。编辑本段相关言论星空最后的前沿探索星空是人类一个恒久的梦想。在晴朗的夜晚,每当我们仰起头来,就会看到满天的繁星。自古以来,星空以它无与伦比的浩瀚、深邃、美丽及神秘激起着人类无数的遐想。着名的美国科幻电视连续剧《星际旅行》(StarTrek)中有这样一句简短却意味无穷的题记:星空,最后的前沿(Space,thefinalfrontier)[注一]。当我第一次观看这个电视连续剧的时候,这句用一种带有磁性的话外音念出的题记给我留下了令人神往的印象。在远古的时候,人类探索星空的方式是肉眼,后来开始用望远镜,但人类迈向星空的第一步则是在一九五七年。那一年,人类发射的第一个航天器终于飞出了我们这个蓝色星球的大气层。十二年后,人类把足迹留在了月球上。三年之后,人类向外太阳系发射了先驱者十号深空探测器。一九八三年,先驱者十号飞离了海王星轨道,成为人类发射的第一个飞离太阳系的航天器[注二]。从人类发射第一个航天器以来,短短二十几年的时间里,齐奥尔科夫斯基所预言的“人类首先将小心翼翼地穿过大气层,然后再去征服太阳周围的整个空间”就成为了现实,人类探索星空的步履不可谓不迅速。但是,相对于无尽的星空而言,这种步履依然太过缓慢。率先飞出太阳系的先驱者十号如今正在一片冷寂的空间中滑行着,在满天的繁星之中,要经过多少年它才能飞临下一颗恒星呢?答案是两百万年!那时它将飞临距离我们六十八光年的金牛座(Taurus)[注三]。六十八光年的距离相对于地球上的任何尺度来说都是极其巨大的,但是相对于远在三万光年之外的银河系中心,远在两百二十万光年之外的仙女座大星云,远在六千万光年之外的室女座星系团,以及更为遥远的其它天体来说无疑是微不足道的。人类的好奇心是没有边界的,可是即便人类航天器的速度再快上许多倍,甚至接近物理速度的上限-光速,用星际空间的距离来衡量依然是极其缓慢的。那么,有没有什么办法可以让航天器以某种方式变相地突破速度上限,从而能够在很短的时间内跨越那些近乎无限的遥远距离呢?科幻小说家们率先展开了想象的翅膀。旅行家的天堂一九八五年,美国康乃尔大学(CornellUniversity)的着名行星天文学家卡尔·萨根(CarlSagan)写了一部科幻小说,叫做《接触》(Contact)。萨根对探索地球以外的智慧
生物有着浓厚的兴趣,他客串科幻小说家的目的之一是要为寻找外星智慧生物的SETI计划筹集资金。他的这部小说后来被拍成了电影,为他赢得了广泛的知名度。萨根在他的小说中叙述了一个动人的故事:一位名叫艾丽(Ellie)的女科学家收到了一串来自外星球智慧生物的电波信号。经过研究,她发现这串信号包含了建造一台特殊设备的方法,那台设备可以让人类与信号的发送者会面。经过努力,艾丽与同事成功地建造起了这台设备,并通过这台设备跨越了遥远的星际空间与外星球智慧生物实现了第一次接触。但是,艾丽与同事按照外星球智慧生物提供的方法建造出的设备究竟利用了什么方式让旅行者跨越遥远的星际空间的呢?这是萨根需要大胆“幻想”的地方。他最初的设想是利用黑洞。但是萨根毕竟不是普通的科幻小说家,他的科学背景使他希望自己的科幻小说尽可能地不与已知的物理学定律相矛盾。于是他给自己的老朋友,加州理工大学()的索恩(KipS.Thorne)教授打了一个电话。索恩是研究引力理论的专家,萨根请他为自己的设想做一下技术评估。索恩经过思考及粗略的计算,很快告诉萨根黑洞是无法作为星际旅行的工具的,他建议萨根使用虫洞(wormhole)这个概念。据我所知,这是虫洞这一名词第一次进入科幻小说中[注四]。在那之后,各种科幻小说、电影、及电视连续剧相继采用了这一名词,虫洞逐渐成为了科幻故事中的标准术语。这是科幻小说家与物理学家的一次小小交流结出的果实。萨根与索恩的交流不仅为科幻小说带来了一个全新的术语,也为物理学开创了一个新的研究领域。在物理学中,虫洞这一概念最早是由米斯纳(C.W.Misner)与惠勒(J.A.Wheeler)于一九五七年提出的,与人类发射第一个航天器恰好是同一年。那么究竟什么是虫洞?它又为什么会被科幻小说家视为星际旅行的工具呢?让我们用一个简单的例子来说明:大家知道,在一个苹果的表面上从一个点到另一个点需要走一条弧线,但如果有一条蛀虫在这两个点之间蛀出了一个虫洞,通过虫洞就可以在这两个点之间走直线,这显然要比原先的弧线来得近。把这个类比从二维的苹果表面推广到三维的物理空间,就是物理学家们所说的虫洞,而虫洞可以在两点之间形成快捷路径的特点正是科幻小说家们喜爱虫洞的原因[注五]。只要存在合适的虫洞,无论多么遥远的地方都有可能变得近在咫尺,星际旅行家们将不再受制于空间距离的遥远。在一些科幻故事中,技术水平高度发达的文明世界利用虫洞进行星际旅行就像今天的我们利用高速公路在城镇间旅行一样。在着名的美国科幻电影及电视连续剧《星际之门》(Stargate,港台译星际奇兵)中人类利用外星文明留在地球上的一台被称为“星际之门”的设备可以与其它许多遥远星球上的“星际之门”建立虫洞连接,从而能够几乎瞬时地把人和设备送到那些遥远的星球上。虫洞成为了科幻故事中星际旅行家的天堂。不过米斯纳与惠勒所提出的虫洞是极其微小的,并且在极短的时间内就会消失,无法成为星际旅行的通道。萨根的小说发表之后,索恩对虫洞产生了浓厚的兴趣,并和他的学生莫里斯(MikeMorris)开始对虫洞作深入的研究。与米斯纳和惠勒不同的是,索恩感兴趣的是可以作为星际旅行通道的虫洞,这种虫洞被称为可穿越虫洞(traversablewormhole)。负能量物质么什么样的虫洞能成为可穿越虫洞呢?一个首要的条件就是它必须存在足够
虫洞美景图(5张)
编辑本段理论形成
虫洞
虫洞虫洞的概念最初产生于对史瓦西解的研究中。物理学家在分析白洞解的时候,通过一个阿尔伯特・爱因斯坦的思想实验,发现宇宙时空自身可以不是平坦的。如果恒星形成了黑洞,那么时空在史瓦西半径,也就是视界的地方与原来的时空垂直。在不平坦的宇宙时空中,这种结构就意味着黑洞视界内的部分会与宇宙的另一个部分相结合,然后在那里产生一个洞。这个洞可以是黑洞,也可以是白洞。而这个弯曲的视界,就叫做史瓦西喉,它就是一种特定的虫洞。自从在史瓦西解中发现了虫洞,物理学家们就开始对虫洞的性质发生了兴趣。“虫洞”的由来“虫洞”由两位海外归国的家长创立。在国外的生活中,他们强烈体会到:先进国家的教育注重情商、智商双向培养,关注孩子们独立探索和实践的能力。他们认为:这种教育才是创新的摇篮。我认为呢,你的要求我都达到了,也确实有高清图片希望您能采纳!!!!J. 虫洞在哪里,被发现了吗
虫洞
60多年前,阿尔伯特·爱因斯坦提出了“虫洞”理论。那么,“虫洞”是什么呢?简单地说,“虫洞”是连接宇宙遥远区域间的时空细管。它可以把平行宇宙和婴儿宇宙连接起来,并提供时间旅行的可能性。
早在20世纪50年代,已有科学家对“虫洞”作过研究,由于当时历史条件所限,一些物理学家认为,理论上也许可以使用“虫洞”,但“虫洞”的引力过大,会毁灭所有进入的东西,因此不可能用在宇宙航行上。
随着科学技术的发展,新的研究发现,“虫洞”的超强力场可以通过“负质量”来中和,达到稳定“虫洞”能量场的作用。科学家认为,相对于产生能量的“正物质”,“反物质”也拥有“负质量”,可以吸去周围所有能量。像“虫洞”一样,“负质量”也曾被认为只存在于理论之中。不过,目前世界上的许多实验室已经成功地证明了“负质量”能存在于现实世界,并且通过航天器在太空中捕捉到了微量的“负质量”。
据美国华盛顿大学物理系研究人员的计算,“负质量”可以用来控制“虫洞”。他们指出,“负质量”能扩大原本细小的“虫洞”,使它们足以让太空飞船穿过。他们的研究结果引起了各国航天部门的极大兴趣,许多国家已考虑拨款资助“虫洞”研究,希望“虫洞”能实际用在太空航行上。
宇航学家认为,“虫洞”的研究虽然刚刚起步,但是它潜在的回报,不容忽视。科学家认为,如果研究成功,人类可能需要重新估计自己在宇宙中的角色和位置。现在,人类被“困”在地球上,要航行到最近的一个星系,动辄需要数百年时间,是目前人类不可能办到的。但是,未来的太空航行如使用“虫洞”,那么一瞬间就能到达宇宙中遥远的地方。
据科学家观测,宇宙中充斥着数以百万计的“虫洞”,但很少有直径超过10万公里的,而这个宽度正是太空飞船安全航行的最低要求。“负质量”的发现为利用“虫洞”创造了新的契机,可以使用它去扩大和稳定细小的“虫洞”。
科学家指出,如果把“负质量”传送到“虫洞”中,把“虫洞”打开,并强化它的结构,使其稳定,就可以使太空飞船通过。
虫洞的概念最初产生于对史瓦西解的研究中。物理学家在分析白洞解的时候,通过一个阿尔伯特·爱因斯坦的思想实验,发现宇宙时空自身可以不是平坦的。如果恒星形成了黑洞,那么时空在史瓦西半径,也就是视界的地方与原来的时空垂直。在不平坦的宇宙时空中,这种结构就意味着黑洞视界内的部分会与宇宙的另一个部分相结合,然后在那里产生一个洞。这个洞可以是黑洞,也可以是白洞。而这个弯曲的视界,就叫做史瓦西喉,它就是一种特定的虫洞。
自从在史瓦西解中发现了虫洞,物理学家们就开始对虫洞的性质发生了兴趣。
虫洞连接黑洞和白洞,在黑洞与白洞之间传送物质。在这里,虫洞成为一个阿尔伯特·爱因斯坦—罗森桥,物质在黑洞的奇点处被完全瓦解为基本粒子,然后通过这个虫洞(即阿尔伯特·爱因斯坦—罗森桥)被传送到白洞并且被辐射出去。
虫洞还可以在宇宙的正常时空中显现,成为一个突然出现的超时空管道。
虫洞没有视界,它只有一个和外界的分界面,虫洞通过这个分界面进行超时空连接。虫洞与黑洞、白洞的接口是一个时空管道和两个时空闭合区的连接,在这里时空曲率并不是无限大,因而我们可以安全地通过虫洞,而不被巨大的引力摧毁。理论推出的虫洞还有许多特性,限于篇幅,这里不再赘述。
黑洞、白洞、虫洞仍然是目前宇宙学中“时空与引力篇章”的悬而未解之谜。黑洞是否真实存在,科学家们也只是得到了一些间接的旁证。当前的观测及理论也给天文学和物理学提出了许多新问题,例如,一颗能形成黑洞的冷恒星,当它坍缩时,其密度已然会超过原子核、核子、中子……,如果再继续坍缩下去,中子也可能被压碎。那么,黑洞中的物质基元究竟是什么呢?有什么斥力与引力对抗才使黑洞停留在某一阶段而不再继续坍缩呢?如果没有斥力,那么黑洞将无限地坍缩下去,直到体积无穷小,密度无穷大,内部压力也无穷大,而这却是物理学理论所不允许的。
总之,目前我们对黑洞、白洞和虫洞的本质了解还很少,它们还是神秘的东西,很多问题仍需要进一步探讨。目前天文学家已经间接地找到了黑洞,但白洞、虫洞并未真正发现,还只是一个经常出现在科幻作品中的理论名词。
虫洞也是霍金构想的宇宙期存在的一种极细微的洞穴。美国科学家对此做了深入的研究。目前的宇宙中,“宇宙项”几乎为零。所谓的宇宙项也称为“真空的能量”,在没有物质的空间中,能量也同样存在其内部,这是由爱因斯坦所导入的。宇宙初期的膨胀宇宙,宇宙项是必须的,而且,在基本粒子论里,也认为真空中的能量是自然呈现的。那么,为何目前宇宙的宇宙项变为零呢?柯尔曼说明:在爆炸以前的初期宇宙中,虫洞连接着很多的宇宙,很巧妙地将宇宙项的大小调整为零。结果,由一个宇宙可能产生另一个宇宙,而且,宇宙中也有可能有无数个这种微细的洞穴,它们可通往一个宇宙的过去及未来,或其他的宇宙。
旋转的或带有电荷的黑洞内部连接一个相应的白洞,你可以跳进黑洞而从白洞中跳出来。这样的黑洞和白洞的组合叫做虫洞。
白洞有可能离黑洞十分远;实际上它甚至有可能在一个“不同的宇宙”--那就是,一个时空区域,除了虫洞本身,完全和我们在的区域没有连接。一个位置方便的虫洞会给我们一个方便和快捷的方法去旅行很长一段距离,甚至旅行到另一个宇宙。或许虫洞的出口停在过去,这样你可以通过它而逆着时间旅行。总的来说,它们听起来很酷。
但在你认定那个理论正确而打算去寻找它们之前,你因该知道两件事。首先,虫洞几乎可以肯定不存在。正如我们上面我们说到白洞时,只因为它们是方程组有效的数学解并不表明它们在自然中存在。特别的,当黑洞由普通物质坍塌形成(包括我们认为存在的所有黑洞)并不会形成虫洞。如果你掉进其中的一个,你并不会从什么地方跳出来。你会撞到奇点,那是你唯一可去的地方。
还有,即使形成了一个虫洞,它也被认为是不稳定的。即使是很小的扰动(包括你尝试穿过它的扰动)都会导致它坍塌。
最后,即使虫洞存在并且是稳定的,穿过它们也是十分不愉快的。贯穿虫洞的辐射(来自附近的恒星,宇宙的微波背景等等)将蓝移到非常高的频率。当你试着穿越虫洞时,你将被这些X射线和伽玛射线烤焦。虫洞的出现,几乎何以说是和黑洞同时的。
物理学家一直认为,虫洞的引力过大,会毁灭所有进入它的东西,因此不可能用在宇宙旅行之上 。但是,假设宇宙中有虫洞这种物质存在,那么就可以有一种说法:如果你于12:00站在虫洞的一端(入口),那你就会于12:00从虫洞的另一端(出口)出来。
黑洞和黑洞之间也可以通过虫洞连接,当然,这种连接无论是如何的将强,它还是仅仅是一个连通的“宇宙监狱”。
虫洞(Wormhole),又称爱因斯坦-罗森桥,是宇宙中可能存在的连接两个不同时空的狭窄隧道。
虫洞有几种说法
一是空间的隧道,就像一个球,你要沿球面走就远了但如果你走的是球里的一条直径就近了,虫洞就是直径
二是黑洞与白洞的联系
三是你说的时间隧道,根据爱因斯坦所说的你可以进行时间旅行,但你只能看,就像看电影,却无法改变发生的事情,因为时间是线行的,事件就是一个个珠子已经穿好,你无法改变珠子也无法调动顺序
到现在为止,我们讨论的都是普通“完美”黑洞。细节上,我们讨论的黑洞都不旋转也没有电荷。如果我们考虑黑洞旋转同时/或者带有电荷,事情会变的更复杂。特别的是,你有可能跳进这样的黑洞而不撞到奇点。结果是,旋转的或带有电荷的黑洞内部连接一个相应的白洞,你可以跳进黑洞而从白洞中跳出来。这样的黑洞和白洞的组合叫做虫洞。
白洞有可能离黑洞十分远;实际上它甚至有可能在一个“不同的宇宙”--那就是,一个时空区域,除了虫洞本身,完全和我们在的区域没有连接。一个位置方便的虫洞会给我们一个方便和快捷的方法去旅行很长一段距离,甚至旅行到另一个宇宙。或许虫洞的出口停在过去,这样你可以通过它而逆着时间旅行。总的来说,它们听起来很酷。
但在你认定那个理论正确而打算去寻找它们之前,你因该知道两件事。首先,虫洞几乎可以肯定不存在。正如我们上面我们说到白洞时,只因为它们是方程组有效的数学解并不表明它们在自然中存在。特别的,当黑洞由普通物质坍塌形成(包括我们认为存在的所有黑洞)并不会形成虫洞。如果你掉进其中的一个,你并不会从什么地方跳出来。你会撞到奇点,那是你唯一可去的地方。
还有,即使形成了一个虫洞,它也被认为是不稳定的。即使是很小的扰动(包括你尝试穿过它的扰动)都会导致它坍塌。
后,即使虫洞存在并且是稳定的,穿过它们也是十分不愉快的。贯穿虫洞的辐射(来自附近的恒星,宇宙的微波背景等等)将蓝移到非常高的频率。当你试着穿越虫洞时,你将被这些X射线和伽玛射线烤焦。虫洞的出现,几乎何以说是和黑洞同时的。
在史瓦西发现了史瓦西黑洞以后,理论物理学家们对爱因斯坦常方程的史瓦西解进行了几乎半个世纪的探索。包括上面说过的克尔解、雷斯勒——诺斯特朗姆解以及后来的纽曼解,都是围绕史瓦西的解研究出来的成果。我在这里将介绍给大家的虫洞,也是史瓦西的后代。
虫洞在史瓦西解中第一次出现,是当物理学家们想到了白洞的时候。他们通过一个爱因斯坦的思想实验,发现时空可以不是平坦的,而是弯曲的。在这种情况下,我们会十分的发现,如果恒星形成了黑洞,那么时空在史瓦西半径,也就是视界的地方是与原来的时空完全垂直的。在不是平坦的宇宙时空中,这种结构就以为着黑洞的视界内的部分会与宇宙的另一个部分相结合,然后在那里产生一个洞。这个洞可以是黑洞,也可以是白洞。而这个弯曲的视界,叫史瓦西喉,也就是一种特定的虫洞。
自从在史瓦西解中发现了虫洞,物理学家们就开始对虫洞的性质感到好奇。
我们先来看一个虫洞的经典作用:连接黑洞和白洞,成为一个爱因斯坦——罗森桥,将物质在黑洞的奇点处被完全瓦解为基本粒子,然后通过这个虫洞(即爱因斯坦——罗森桥)被传送到这个白洞的所在,并且被辐射出去。
当然,前面说的仅仅是虫洞作为一个黑洞和白洞之间传送物质的道路,但是虫洞的作用远不只如此。
黑洞和黑洞之间也可以通过虫洞连接,当然,这种连接无论是如何的将强,它还是仅仅是一个连通的“宇宙监狱”。
虫洞不仅可以作为一个连接洞的工具,它还开宇宙的正常时空中出现,成为一个突然出现在宇宙中的超空间管道。
虫洞没有视界,踏有的仅仅是一个和外界的分解面。虫洞通过这个分解面和超空间连接,但是在这里时空曲率不是无限大。就好比在一个在平面中一条曲线和另一条曲线相切,在虫洞的问题中,它就好比是一个四维管道和一个三维的空间相切,在这里时空曲率不是无限大。因而我们现在可以安全地通过虫洞,而不被巨大的引力所摧毁。
那么虫洞都有些什么性质呢?
利用相对论在不考虑一些量子效应和除引力以外的任何能量的时候,我们得到了一些十分简单、基本的关于虫洞的描述。这些描述十分重要,但是由于我们研究的重要是黑洞,而不是宇宙中的洞,因此我在这里只简单介绍一下虫洞的性质,而对于一些相关的理论以及这些理论的描述,这里先不涉及。
虫洞有些什么性质呢?最主要的一个,是相对论中描述的,用来作为宇宙中的告诉火车。但是,虫洞的第二个重要的性质,也就是量子理论告诉我们的东西又明确的告诉我们:虫洞不可能成为一个宇宙的告诉火车。虫洞的存在,依赖于一种奇异的性质和物质,而这种奇异的性质,就是负能量。只有负能量才可以维持虫洞的存在,保持虫洞与外界时空的分解面持续打开。当然,狄拉克在芬克尔斯坦参照系的基础上,发现了参照系的选择可以帮助我们更容易或者难地来分析物理问题。同样的,负能量在狄拉克的另一个参照系中,是非常容易实现的,因为能量的表现形式和观测物体的速度有关。这个结论在膜规范理论中同样起到了十分重要的作用。根据参照系的不同,负能量是十分容易实现的。在物体以近光速接近虫洞的时候,在虫洞的周围的能量自然就成为了负的。因而以接近光速的速度可以进入虫洞,而速度离光速太大,那么物体是无论如何也不可能进入虫洞的。这个也就是虫洞的特殊性质之一。
但是虫洞并没有这么太平。前面说的是在安静的相对论中的虫洞,在暴躁的量子理论中,虫洞的性质又有了十分重要的变化。
我们先来看在黑洞中的虫洞,也就是史瓦西喉和奇点周围形成的子宇宙。
黑洞周围的量子真空涨落在黑洞巨大引力的作用下,会被黑洞的引力能“喂”大,成为十分的能量辐射。这种能量会毫不留情地将一切形式的虫洞摧毁。
在没有黑洞包围的虫洞中,由于同样的没有黑洞巨大引力的“喂养”,虫洞本身也不可能开启太久。虫洞有很大几率被随机打开,但是有更大的几率突然消失。虫洞打开的时间十分短,仅仅是几个普朗克时间。在如此短的“寿命”中,即使是光也不可能走完虫洞的一半旅途,而在半路由于虫洞的消失而在整个时空中消失,成为真正的四维时空组旅行者。
而且,在没有物体通过虫洞的时候,虫洞还比较“长寿”,而一旦有物体进入了虫洞,如果这个物体是负能量的,那么还好,虫洞会被撑开;但是如果物体是正能量的,那么虫洞会在自己“自然死亡”以前就“灭亡”掉。而在宇宙中,几乎无时无刻不存在能量辐射通过宇宙的每一个角落,而这些辐射都是正能量的,因此几乎可以肯定,在自然情况下是不存在虫洞的。