蟲洞提供前往其他世界的入口
根據(jù)一項最新的研究,科學家認為的黑洞天體很可能是產(chǎn)生其他宇宙的蟲洞。如果事實的確如此,那么它將幫助揭開一個名為黑洞信息悖論的量子謎題。但批評家認為,它也可能引發(fā)新的問題,例如蟲洞最初是如何形成的。
黑洞是內(nèi)部具有強大引力場的天體,這樣強大的引力使得即使是光也無法逃逸。愛因斯坦的廣義相對論認為,當物質(zhì)被擠壓成非常小的空間時就會形成黑洞。盡管黑洞無法被直接觀測到,但天文學家已經(jīng)鑒別了很多很可能是黑洞的天體,主要是基于對環(huán)繞在其周圍的物質(zhì)的觀測。
法國高等科學研究所的天體物理學家蒂博·達穆爾和德國不萊梅國際大學的謝爾蓋·索羅杜金認為,這些黑洞天體可能是名為蟲洞的結(jié)構(gòu)。
蟲洞是連接時空織布中兩個不同地方的彎曲通道。如果你將宇宙想象為二維的紙張,蟲洞就是連接這張紙片和另一張紙片的“喉嚨”通道。在這種情況下,另一張紙片可能是另一個單獨的宇宙,擁有自己的恒星、星系和行星。達穆爾和索羅杜金研究了蟲洞可能的情形,并驚訝地發(fā)現(xiàn)它如此類似于黑洞以至于幾乎無法區(qū)分兩者之間的差別。
霍金輻射
物質(zhì)環(huán)繞蟲洞旋轉(zhuǎn)的方式與環(huán)繞黑洞是一樣的,因為兩者扭曲環(huán)繞它們的時空的方式是相同的。有人提出利用霍金輻射來區(qū)分兩者?;艚疠椛涫侵竵碜院诙吹墓夂土W虞椛洌鼈兙哂心芰抗庾V的特性。但是這種輻射非常微弱,以至于它可能被其他源完全湮沒,例如宇宙大爆炸后殘余的宇宙微波背景輻射,因此觀測霍金輻射幾乎是不可能的。
另一個可能存在的不同便是,蟲洞可能沒有黑洞所具有的視界。這意味著物質(zhì)可以進入蟲洞,也可以再次出來。實際上,理論家稱有一類蟲洞會自我包裹,因此并不會產(chǎn)生另一個宇宙的入口,而是返回到自身的入口。
勇敢者的游戲
即便如此,這也沒有一個簡單的測試方法。由于蟲洞的具體形狀不同,物質(zhì)跌入蟲洞之后可能要花費數(shù)十億年之后才能從里面出來。即使蟲洞的形狀非常完美,宇宙最古老的蟲洞目前也尚未“吐出”任何物質(zhì)。
看起來似乎只有一條探尋天文學黑洞的途徑,那就是勇敢地縱身一躍。這絕對是一個勇敢者的危險游戲,因為如果跳入的是一個黑洞,其強大的重力場將會撕裂我們身體的每一個原子;即便幸運地進入了一個蟲洞,內(nèi)部強大的引力仍然是致命的。
假設你能幸存下來,而蟲洞恰好是不對稱的,你會發(fā)現(xiàn)自己處在另一個宇宙的另一邊。還沒等你看清楚,這個蟲洞也許又把你吸回到所出發(fā)的宇宙入口了。
悠悠球運動
“太空船也能做這樣的悠悠球運動,” 達穆爾說道,“但是如果使用自己的燃料,你就能從蟲洞的引力中逃逸,然后探索另一邊的宇宙。”
不過,在宇宙這一邊的朋友也許得等上數(shù)十億年才能再次見到你,因為在蟲洞里的穿行時間將會非常漫長。這樣的延遲使得在蟲洞兩邊的有效通訊變得幾乎不可能?!叭绻軌虬l(fā)現(xiàn)或者構(gòu)建微觀蟲洞,這種延遲可能短至幾秒鐘時間?!彼髁_杜金這樣說道,這潛在地支持了雙邊通訊。
研究黑洞形成和蟲洞特性的美國俄勒岡大學尤金分校的斯蒂芬·許也認為,利用觀測區(qū)分黑洞和蟲洞之間的差別幾乎是不可能的,至少利用目前的科技是不可能實現(xiàn)的。
外來物質(zhì)
“黑洞最重要的特性就是落入黑洞的物體‘有去無回,而對此我們目前還無法進行測試?!彼沟俜艺f道。但目前被認為是黑洞的天體也可能的確是黑洞而非蟲洞,這種情況也并非不可能。目前存在不少關于黑洞形成的可行情景,例如大質(zhì)量恒星的坍塌,但有關蟲洞是如何形成的則仍是未知數(shù)。
蟲洞可能與宏觀的黑洞有所不同,它需要一些外來的物質(zhì)保持自身穩(wěn)定,而這種外來物質(zhì)是否真實存在又是個未知數(shù)。
索羅杜金認為,蟲洞的形成方式可能與黑洞相差無幾,例如都來自于坍塌的恒星。在這種情境下,物理學家一般認為會產(chǎn)生黑洞,但索羅杜金認為量子效應可能會阻止坍縮形成黑洞的過程,轉(zhuǎn)而形成了蟲洞。
微觀黑洞
索羅杜金稱,這一機制在更完整的物理學理論下將不可避免。更完整的物理學理論統(tǒng)一了重力和量子力學的理論,它是物理學界長久以來的夢想和目標。如果這一理論是正確的,那么以往我們認為會形成黑洞的地方,就可能會形成蟲洞。
這一猜想并不是沒有方法對其進行測試。有的物理學家認為,未來的粒子加速器實驗將能夠產(chǎn)生微觀黑洞。這種微觀黑洞有可能放射出可以計算的霍金輻射,以證明產(chǎn)生的是黑洞而非蟲洞。但是如果索羅杜金猜想的是正確的話,那么形成的會是一個微觀蟲洞,因此將不會產(chǎn)生任何輻射?!巴ㄟ^這樣簡單的測試就能辨別產(chǎn)生的是黑洞還是蟲洞?!?/p>
蟲洞的另一個優(yōu)點在于能夠解決所謂的黑洞信息悖論。黑洞唯一能夠釋放出的就是霍金輻射,但這些霍金輻射將如何攜帶最初落入黑洞天體的原始信息,目前尚不清楚。這種混亂效應與量子力學相沖突,而量子力學禁止這種信息的丟失。
“從理論上來說,蟲洞要比黑洞好得多,因此它不會發(fā)生信息丟失?!彼髁_杜金說道。由于蟲洞沒有視界,物體無需轉(zhuǎn)化成霍金輻射就能自動離開蟲洞,因此也就不存在信息丟失的問題。