蟲洞60多年前,阿爾伯特·愛因斯坦提出了“蟲洞”理論。那麽,“蟲洞”是什麽呢?簡單地說,“蟲洞”是宇宙中的隧道,它能扭曲空間,可以讓原本相隔億萬公裏的地方近在咫尺。


    早在20世紀50年代,已有科學家對“蟲洞”作過研究,由於當時曆史條件所限,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”也曾被認為隻存在於理論之中。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係研究人員的計算,“負質量”可以用來控製“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,但是它潛在的迴報,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係,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”,那麽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10萬公裏的,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,那麽時空在史瓦西半徑,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,然後在那裏產生一個洞。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。在這裏,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,它隻有一個和外界的分界麵,蟲洞通過這個分界麵進行超時空連接。蟲洞與黑洞、白洞的接口是一個時空管道和兩個時空閉合區的連接,在這裏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,這裏不再贅述。


    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,科學家們也隻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。那麽,黑洞中的物質基元究竟是什麽呢?有什麽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,那麽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,還隻是一個經常出現在科幻作品中的理論名詞。


    黑洞


    黑洞是密度超大的星球,吸納一切,光也逃不了


    “黑洞”很容易讓人望文生義地想象成一個“大黑窟窿”,其實不然。所謂“黑洞”,就是這樣一種天體:它的引力場是如此之強,就連光也不能逃脫出來。


    根據廣義相對論,引力場將使時空彎曲。當恆星的體積很大時,它的引力場對時空幾乎沒什麽影響,從恆星表麵上某一點發的光可以朝任何方向沿直線射出。而恆星的半徑越小,它對周圍的時空彎曲作用就越大,朝某些角度發出的光就將沿彎曲空間返迴恆星表麵。


    等恆星的半徑小於一特定值(天文學上叫“史瓦西半徑”)時,就連垂直表麵發射的光都被捕獲了。到這時,恆星就變成了黑洞。說它“黑”,是指任何物質一旦掉進去,就再不能逃出,包括光。實際上黑洞真正是“隱形”的,等一會兒我們會講到。


    那麽,黑洞是怎樣形成的呢?其實,跟白矮星和中子星一樣,黑洞很可能也是由恆星演化而來的。


    當一顆恆星衰老時,它的熱核反應已經耗盡了中心的燃料(氫),由中心產生的能量已經不多了。這樣,它再也沒有足夠的力量來承擔起外殼巨大的重量。所以在外殼的重壓之下,核心開始坍縮,直到最後形成體積小、密度大的星體,重新有能力與壓力平衡。


    質量小一些的恆星主要演化成白矮星,質量比較大的恆星則有可能形成中子星。而根據科學家的計算,中子星的總質量不能大於三倍太陽的質量。如果超過了這個值,那麽將再沒有什麽力能與自身重力相抗衡了,從而引發另一次大坍縮。


    這次,根據科學家的猜想,物質將不可阻擋地向著中心點進軍,直至成為一個體積很小、密度趨向很大。而當它的半徑一旦收縮到一定程度(一定小於史瓦西半徑),正象我們上麵介紹的那樣,巨大的引力就使得即使光也無法向外射出,從而切斷了恆星與外界的一切聯係——“黑洞”誕生了。


    與別的天體相比,黑洞是顯得太特殊了。例如,黑洞有“隱身術”,人們無法直接觀察到它,連科學家都隻能對它內部結構提出各種猜想。那麽,黑洞是怎麽把自己隱藏起來的呢?答案就是——彎曲的空間。我們都知道,光是沿直線傳播的。這是一個最基本的常識。可是根據廣義相對論,空間會在引力場作用下彎曲。這時候,光雖然仍然沿任意兩點間的最短距離傳播,但走的已經不是直線,而是曲線。形象地講,好像光本來是要走直線的,隻不過強大的引力把它拉得偏離了原來的方向。


    在地球上,由於引力場作用很小,這種彎曲是微乎其微的。而在黑洞周圍,空間的這種變形非常大。這樣,即使是被黑洞擋著的恆星發出的光,雖然有一部分會落入黑洞中消失,可另一部分光線會通過彎曲的空間中繞過黑洞而到達地球。所以,我們可以毫不費力地觀察到黑洞背麵的星空,就像黑洞不存在一樣,這就是黑洞的隱身術。


    更有趣的是,有些恆星不僅是朝著地球發出的光能直接到達地球,它朝其它方向發射的光也可能被附近的黑洞的強引力折射而能到達地球。這樣我們不僅能看見這顆恆星的“臉”,還同時看到它的側麵、甚至後背!


    “黑洞”無疑是本世紀最具有挑戰性、也最讓人激動的天文學說之一。許多科學家正在為揭開它的神秘麵紗而辛勤工作著,新的理論也不斷地提出。不過,這些當代天體物理學的最新成果不是在這裏三言兩語能說清楚的。有興趣的朋友可以去參考專門的論著。


    按組成來劃分,黑洞可以分為兩大類。一是暗能量黑洞,二是物理黑洞。暗能量黑洞主要由高速旋轉的巨大的暗能量組成,它內部沒有巨大的質量。巨大的暗能量以接近光速的速度旋轉,其內部產生巨大的負壓以吞噬物體,從而形成黑洞,詳情請看宇“宙黑洞論”。暗能量黑洞是星係形成的基礎,也是星團、星係團形成的基礎。物理黑洞由一顆或多顆天體坍縮形成,具有巨大的質量。當一個物理黑洞的質量等於或大於一個星係的質量時,我們稱之為奇點黑洞。暗能量黑洞的體積很大,可以有太陽係那般大。但物理黑洞的體積卻非常小,它可以縮小到一個奇點。


    黑洞吸積


    rameshnarayan、eliotquartaer文shea譯


    黑洞通常是因為它們聚攏周圍的氣體產生輻射而被發現的,這一過程被稱為吸積。高溫氣體輻射熱能的效率會嚴重影響吸積流的幾何與動力學特性。目前觀測到了輻射效率較高的薄盤以及輻射效率較低的厚盤。當吸積氣體接近中央黑洞時,它們產生的輻射對黑洞的自轉以及視界的存在極為敏感。對吸積黑洞光度和光譜的分析為旋轉黑洞和視界的存在提供了強有力的證據。數值模擬也顯示吸積黑洞經常出現相對論噴流也部分是由黑洞的自轉所驅動的。


    天體物理學家用“吸積”這個詞來描述物質向中央引力體或者是中央延展物質係統的流動。吸積是天體物理中最普遍的過程之一,而且也正是因為吸積才形成了我們周圍許多常見的結構。在宇宙早期,當氣體朝由暗物質造成的引力勢阱中心流動時形成了星係。即使到了今天,恆星依然是由氣體雲在其自身引力作用下坍縮碎裂,進而通過吸積周圍氣體而形成的。行星——包括地球——也是在新形成的恆星周圍通過氣體和岩石的聚集而形成的。但是當中央天體是一個黑洞時,吸積就會展現出它最為壯觀的一麵。


    黑洞?蟲洞?


    就算進了傳送門,零曦的思緒還是一直停在了這個世界一直存在的“蟲洞和”中,畢竟在華夏,蟲洞在科學家眼裏是多麽渺小,在人類的眼裏是多麽不真實,而這個異世卻有這樣的一個世界,零曦不敢去想象,甚至有些想法,若是這個蟲洞可以帶人穿越,她是不是還會再迴現代?這個想法,讓零曦有點嚇到。玖璟諾看著出神的零曦,有些不解,自從他們來了這裏,零曦就一直如此心不在焉?剛想開口詢問,空間突然出現崩塌。

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