如何用理论推导证明时空是弯曲的以及虫洞的存在!

如何用理论推导证明时空是弯曲的以及虫洞的存在!
如何用理论推导证明时空是弯曲的以及虫洞的存在!

如何用理论推导证明时空是弯曲的以及虫洞的存在!
在物理学上,时间被认为是除了长、宽、高之外的第四度空间.当你从家里走到零售店时,你在空间的三个维度都作了位移：长度、宽度、高度.其实,你也在第四维度--时间维度--进行了运动.
美国纽约城市大学天体物理学家、《空间：我们在宇宙中的家》一书的作者查尔斯说,“时间和空间在时空四维构造中密不可分”.查尔斯进一步解释说,时空可以看作是一块四维的弹性纤维.“当任何有质量的物体--你、我、以至一颗行星或其它星星--落到这块纤维上时,它就会激起一片涟漪.这个涟漪,相当于由带质量的物体引起的时空弯曲”.时空弯曲使物体沿着一条弯曲的路线运动,空间的曲率就是我们所熟知的重力加速度.
查尔斯还表示,根据天体物理学理论进行的推测表明,对于空间上的三个维度,人们可以来去自如.但对于时间维度,人们就无法如此自由了.在四维时空中,对于时间维,人们只能向前,不可能向后倒退.
另外一个时空旅行爱好者津津乐道的理论是宇宙弦理论.宇宙弦理论说的是,在不断膨胀的宇宙中,有贯穿整个宇宙的能量管.这些细细的管子,是早期宇宙的残留,据说质量非常之大,可以造成周围时空的巨大弯曲.
里查德-格特是美国普林斯顿大学的天文物理学家,曾著有《在爱因斯坦的宇宙中作时空旅行》一书.里查德-格特说,“宇宙弦或者是无限长,或者是成环形,它们没有起始点.它们就像意大利面条那样,或者是围成圆形的意大利面条.两种弦理论是互不干涉的.由于它们都能给时空带来巨大弯曲,因此它们在理论上都给时光旅行提供了可能性.这是一个只有超级文明才有可能达到的目标,这远不是目前的我们所能做到的.我们甚至连自己星球上的能源都控制不了.”
但是,仍有一些科学家认为,回到过去在理论上是可能的,虽然这不大符合实际.里查德-格特同时也认为,人类可以在地球上看到某些短暂的宇宙粒子.对于人类来说,这些粒子的行程大约有数千年,但粒子感觉其穿越太空、到达地球的过程仅仅用了几分钟时间.实际上,这些宇宙粒子已经进入了未来.基于爱因斯坦的理论,可以将空间充分扭曲来制造一个局部的重力场,就如同一个能够以任意大小呈现的炸面包圈一样.重力场绕着这一炸面包圈围成一个圆圈,这样就使得空间和时间都能紧紧地“弯曲”到过去.尽管很难描述这一“炸面包圈”在现实生活中的样子,但数学公式显示,时光机器中每一阶段的时间都将在“炸面包圈”内的某一个空间内产生.
理论上说,在时光机器制成后回到过去的任一时间都是可能的.但到目前为止仍然有一个小小的障碍还未得到解决,那就是如何产生重力“炸面包圈”.科学家们进行过大量研究和思考,发现可能需要推动一个高质量物体做高速圆周运动
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.
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.
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.