蟲洞可以使我們回到過去或者進入未來
2013-08-28 15:41
來源: 鳳凰科技
儘管蟲洞從未被證實存在，愛因斯坦的廣義相對論已經預測了這些通過時空的理論上存在的通道。
美國《生活科學》網站報導，在很多科幻電影的故事線里，時光機器的概念往往會催生一種難以置信的設備。然而，根據愛因斯坦的廣義相對論——解釋宇宙中引力的作用——現實生活的時空穿梭可能並非模糊的幻想。
根據愛因斯坦的廣義相對論，向未來穿越是可能的，這無可爭議。事實上，物理學家通過操縱類似電子的微小粒子——μ介子周圍的引力，已經實現了發送這些粒子至未來。但這並不是說這種科技將人類發送至未來100年將很快實現。
然而，科學家對穿越回過去則知之甚少。即便如此，美國奧斯汀地球科技國際高級研究所的天體物理學家艾瑞克·W·戴維斯（Eric W. Davis）認為這仍然是可能的。他表示，穿越過去所需要的僅僅是一個蟲洞，後者是相對論里預測的穿越時空的理論通道。「利用可穿越蟲洞，你能穿越到過去或者未來。」
蟲洞在哪裡？
蟲洞從未被證實過存在，即使發現了蟲洞，它們很可能非常小以至於一個人都裝不下，更別說星際飛船。即便如此，戴維斯發表在美國航空航天學會期刊上的文章，提出了利用時光機器和蟲洞或可能穿越回過去。
廣義相對論理論和量子理論似乎都提供了沿著物理學家所謂的「封閉類似時間曲線」，或者切斷時間和空間的通道——也即時間機器旅行的好幾種可能性。事實上，戴維斯表示，科學家目前對物理學定律的理解促使了時光機器的出現，後者提供了大量的時空幾何學解決方案，展示了時空傳說以及/或者時空機器的特性。
例如，蟲洞能夠讓一艘宇宙飛船以超光速的速度從一個點穿越到另一個點。這是因為宇宙飛船通過蟲洞穿越了時空的捷徑，從而比光更快到達目的地。同時，它並沒有違反所謂的宇宙光速極限定律，因為事實上宇宙飛船從未以超光速行駛。
理論上來說，蟲洞不僅可以切割空間，還能切割時間。「在我們的物理學二維時空里，時光機器是不可避免的。」戴維斯在文中這樣寫道。「可穿越蟲洞（對蟲洞的預測）將孵化大量對時光機器的後續研究。」
然而，戴維斯補充說道，將蟲洞變成時光機器並非易事。這是因為根據廣義相對論，一旦創造了蟲洞，它的一端或兩端將需要通過時間加速到達既定位置。
面臨的挑戰
至於物理學法則是如何阻止通過蟲洞進行時空旅行的，目前存在好幾種理論。「我們不僅假定在我們有生之年裡（穿越回過去）是不可能的，還假定當完全理解了物理學定律後，後者會將其完全排除。」 美國俄亥俄州克里夫蘭市歐柏林大學的天體物理學家羅伯特·歐文（Robert Owen）這樣說道。歐文專門研究黑洞和引力理論。
根據科學家目前的理解，保持蟲洞穩定以實現時空穿梭需要大量的外來物質，而科學家對後者的理解非常有限。廣義相對論無法解釋外來物質——根據廣義相對論，外來物質並不存在。但外來物質的確是存在的，這就是量子理論所研究的地方。和廣義相對論一樣，量子理論是解釋宇宙的系統，相當於科學家觀測宇宙的一個透鏡。
然而，科學家觀測到的外來物質數量極其少——完全不夠打開一個蟲洞。物理學家必須找到產生大量外來物質的方法，如果他們希望實現這種准超光速旅行，引申開來也就是時空旅行。此外，其它物理學家利用量子力學假定通過蟲洞時空旅行將創造某種量子逆反應。
在量子逆反應里，將蟲洞變成時光機器將產生大量能量堆積，最終在蟲洞被用作時間機器之前將其摧毀。然而，用於計算量子逆反應的數學模型只考慮了一維時空。「我非常自信，因為（廣義相對論）理論尚未失敗，因此它預測的時空機器、彎曲驅動和蟲洞仍然有效且可以測試，無論量子理論對這些客體的描述如何。」
這論證了時空旅行理論中的關鍵問題之一：物理學家將他們的論證根植於廣義相對論或者量子理論，而這兩種理論都是不完整且無法全部包含整個複雜神秘的宇宙。
在物理學家研究出時空旅行之前，他們必須尋找一種合適的方法調和廣義相對論和量子理論，以形成引力的量子理論。這種理論將作為進一步研究時空旅行的基礎。因此，歐文辯論稱現在還無法確定時空旅行是否可能。
「基於蟲洞的時空機器觀點考慮了廣義相對論，但它卻忽視了量子力學，」歐文補充說道。「然而，在計算中考慮量子理論則展示了時空機器似乎並非是我們所預想的那種方式。」
戴維斯相信，從理論的角度看，科學家已經發現了有關時間機器所需要的一切，他呼籲物理學家將關注點集中在超光速旅行上。「除非有人已經製造出了蟲洞或者彎曲驅動，否則有關時空機器並沒有什麽值得激動的。」實現這一點需要普遍接受的量子引力理論，這是一項巨大的挑戰，所以人們現在還是不要急著制定時空旅行計劃。
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據騰訊科學：天體物理學家稱蟲洞可能是一種天然的時間機器，雖然超越蟲洞的行為從沒有出現過，而且蟲洞本身是否真實存在也沒有直接證據證實，我們只是根據愛因斯坦的廣義相對論預言對這一奇特的時空進行研究。時間機器只在科幻片中出現，事件逆著時間箭頭方向前進幾乎不可能發生，但是愛因斯坦的時空理論允許時間旅行，相對論中預言的某些特定時空可以使時間倒退，通過時空彎曲將兩個遙遠的空間連接在一起，使得三維空間的旅行變得非常迅速，數萬光年的旅程會被大大壓縮。
天體物理學家埃里克·戴維斯認為如果我們能維持一個蟲洞的連續開放，就可以回到過去或者進入未來世界，但是蟲洞在哪兒？我們目前還沒有發現蟲洞在現實宇宙中存在的證據，如果蟲洞確實存在，那麽可能連一個人也裝不下，更何況是一艘飛船。對此，物理學家們提出了一種被稱為「封閉類時曲線」的理論，暗示時間機器是可以被製造出來。利用蟲洞穿越時空可以滿足光速上限論的要求，超光速運行實際上就時空扭曲的結果，通過高度扭曲時空達到超光速的效果。
按照目前科學家的研究，維持一個蟲洞的連續開放需要大量的「奇異外來物質」，這種物質我們對其知之甚少，其中將涉及到量子理論，而廣義相對論無法解釋這些奇異物質。天體物理學家羅伯特·歐文認為物體在進入蟲洞試圖進行時間旅行時，會有多種物理定律限制其工作，似乎是自然界的某種機制將蟲洞關閉。根據量子理論，維持蟲洞的時間機器可能導致大量的能量聚集，最終會「摧毀」蟲洞，因此我們必須在蟲洞關閉之前完成時間旅行。在研究蟲洞之前，科學家們需要花時間去處理廣義相對論和量子理論之間的問題，新的理論將作為時間旅行的基礎。
關鍵字: 蟲洞未來