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虫洞的秘密

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风靡一时的韩剧《来自星星的你》也吸引了科学家们的眼球。在该剧结尾中,编剧通过为外星人男主角都敏俊安排自由穿梭“虫洞”,让他最终回到女主角千颂伊身边。

虫洞究竟是什么?都教授真能在虫洞里来去自如吗?不少网友吐槽,不懂点儿天文物理知识都看不懂韩剧了。

小说带来“虫洞”风

科学家们这样解释虫洞:“如果把空间比作一个苹果的表面,从苹果的一侧走到另一侧需要绕过半个苹果的周长。但假如有一只虫子在上面咬个洞,它就可以通过更短的路径到达苹果另一侧。”两个世界的捷径就是虫洞。

用虫洞为主角“开后门”,韩国人并不是第一个。1957年,物理学家惠勒在论文中描述“多连通空间”时首次提到虫洞的名字。而让虫洞研究变得热门,还得归功于科幻作品的发展。

1985年,美国康奈尔大学的著名行星天文学家卡尔・萨根发表了一部科幻小说《接触》。这部小说中,主人公以外星智慧生物传来的信息为蓝图建造了一个装置,使其能在很短的时间内到达距地球26光年的织女星附近,并顺利返回地球。

如何让主人公完成这个“不可能的任务”?萨根向加州理工大学的索恩教授求助。身为研究引力理论的专家索恩建议他使用了“虫洞”这个概念。故事中的女主角在时空机器中穿越一个光怪陆离的隧道,并见到过世多年的父亲,这个隧道便是虫洞。

有解释称,如果物体被丢入虫洞,不会像都教授那样突然消失,而是看起来变得越来越远,最终连续地移动到连接虫洞另一端的空间中。如果一头钻进虫洞,来到最狭窄的“咽喉”处,就会看到更奇妙的景象:两个世界的扭曲模样在你面前泾渭分明,是去是留,就在你的一念之间。

《接触》发表后,“虫洞”这一概念便成为科幻作家写作星际旅行的一项“标配”。只要存在合适的虫洞,无论多遥远的地方都有可能变得近在咫尺。“在两点之间形成快捷路径”――这正是科幻小说家们热衷虫洞的原因。

半径大约1光年

理论上,虫洞连接着时空的两个区域,穿越虫洞就相当于进行空间旅行,但它具体存在于哪里目前尚无定论。与通常的广义相对论研究相反,物理学家先假设虫洞存在,然后再研究什么样的物质会维持虫洞的存在。

如果星际空间中真的存在这种通道,即便是在广袤的宇宙中,也相当有“存在感”。为了不把任何原子物质构成的生物撕碎,可穿越虫洞的半径必须大约1光年(10万亿千米)。有计算表明,维持这样一个虫洞所需的负能量物质的质量相当于整个银河系中所有物质的质量总和的一百倍,它产生的引力效应也远比整个银河系的引力效应更为显著。如此巨大的“通道”,不仅都教授会被吸进去,地球和整个太阳系都会被吸进去。

如果地球附近的星际空间中存在这种“虫洞”,周围几百万光年内的物质运动都将受到显著的影响,科学家早就会从引力场中发现它的踪迹了。

想穿越有点难

在小说和影视作品中,主角们常常一“闪”就实现了穿越。在物理学家们看来,绝对不是“你想穿就能穿”。由于虫洞附近的引力场极为强大,穿越虫洞的人可能会被强大的引力潮汐撕成碎片。

另外,虫洞自身的张力也非常可怕(虫洞越大,张力越小),半径为1光年的虫洞的张力相当于在每平方米上压上500万吨的重物,这足以破坏任何原子物质。所以,若想活着穿越虫洞,由负能量物质组成的虫洞的质量都必须非常大才行。

而那些试图在地球上建造可穿越虫洞的想法就更加不可能了。除去理论层面的考虑,想通过虫洞构筑时空机器还面临着实际层面上的诸多困难。

物理学家霍金在拍摄一部有关宇宙的纪录片时指出,虫洞就在我们四周,只是太小而肉眼难以看见,有朝一日也许能抓住一个虫洞,再将它无限放大,建造一个巨大的虫洞。

另外,霍金还说,如果科学家能够建造速度接近光速的太空船,那么太空船必然会因为不能违反光速是最大速限的法则,而导致舱内的时间变慢,那么飞行一个星期就等于是地面上的100年,也就相当进未来。

哥伦比亚大学物理系博士卢昌海《从奇点到虫洞》一书中写到,事实上,构筑可穿越虫洞本身就已如此困难, 通过种种操作在其出入口之间产生可观的时间差无疑更是难上加难。“从这个角度看,用虫洞构筑时空机器的前景相当渺茫。”(据千龙网)