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黑洞和虫洞:通往其它宇宙的隧道?

黑洞和虫洞:通往其它宇宙的隧道?

黑洞和虫洞:通往其它宇宙的隧道?

(36500365uux.cn报道)据俄罗斯卫星网:黑洞(black hole)和虫洞(wormhole,又称爱因斯坦-罗森桥Einstein—Rosen bridge)很早前就成为许多讲述科幻电影和电视的习惯性象征,在这些作品中,航空旅行者利用它们在宇宙中疾速移动。穿越时空的旅行在多大程度上像是真实的?俄罗斯科研教育“5-100项目”大学的物理学家们向俄罗斯卫星通讯社和广播电台做了介绍。

什么是黑洞?

物理学家们通常把带有如此强的重力,以至于任何物质、能量一旦落到那里就无法挣脱的时空区域称之为黑洞。黑洞在空间上受到边界的限制,任何物体或射线都无法挣脱到边界之外。这样,身处黑洞之外的观察家们无法获知黑洞之内情况如何的任何信息。

俄罗斯人民友谊大学(PFUR)重力和宇宙学研究所教授基里尔·布龙尼科夫说,按照相对论,黑洞的几何形状是用爱因斯坦重力场方程(Einstein field equations)描绘的,方程之间的联系是扭曲的时空度量,度量拥有充填时空实体的性质,而重力--是时空曲率的表现。

布龙尼科夫介绍说:“学者们从理论上描述了黑洞的几个类别。它们的区别在于是否具有或缺乏旋转、电荷和其它可能的参数。有人认为,黑洞可能是在相当庞大的星体在其进化的最后阶段受到挤压时出现的。”

布龙尼科夫说,无法看到黑洞,因为外部观察者无法直接从事件视界(event horizon)获得某种信息。因此,黑洞只能间接表现自己--从经过它旁边的光线弯曲、从落到它上面的周边物质发出的电磁辐射,等等。

学者们迄今也不明白,黑洞的内部区域是什么样的。按照相对论,黑洞内应该有无限大的时空曲率值、密度和物质压力。但许多研究者们认为,这样是不可能的。

布龙尼科夫指出,“我们在这里遇到了我们关于时空的经典概念的适用边界,步入了一个目前还没有构建出来的量子重力的未知领域。”。

洞悉黑洞内部的观察员在跨越事件视界时,来到了新的膨胀宇宙。

寻觅黑洞

地面-宇宙干涉仪观察项目“射电天文”(RadioAstron)于2019年年初结束,这种干涉仪的分辨率比著名的哈勃天文望远镜还要高几千倍。“射电天文”项目有几十个最强大的地面射电天文望远镜和宇宙观测台,彼此之间靠专门算法连接。

莫斯科物理技术学院(MIPT)宇宙相对性客体基础和应用研究实验室主任尤里·科瓦廖夫透露,“射电天文”项目帮助俄罗斯天文学家们发现,在OJ287类星体中心的巨蟹星座中有两个超大黑洞,它们在相距不远处旋转。

他介绍说:“未来,我们计划借助于地面-宇宙干涉仪,在更短的波长内研究在我们的银河系和其它星系中的黑洞的邻域。这有助于我们检验关于其它物体存在的‘虫洞'理论概念。”

通往其它维度的隧道 

虫洞--是宇宙最令人好奇的客体,学者们对它的存在争执不一。这是我们所处宇宙的遥远区域之间,或者甚至是不同宇宙之间,以独特隧道形式出现的时空构型。

俄罗斯国立核研究大学莫斯科工程物理学院(MEPhI)教授谢尔盖·鲁宾介绍说:“虫洞与黑洞近似,因为它是带有相当强的重力和空间曲率的局部客体。但与黑洞不同的是,虫洞没有‘陷阱'--事件视界,因此从理论上来说,不仅准许‘进入',还准许‘出去'。也就是说,虫洞是可以穿过的。”

尽管虫洞不违背相对论,且一些宇宙理论已经预见到它,但担任这类客体角色的现实候选物体迄今仍是未知的。此外,虫洞暗示着相当不典型的时空几何形状,为维持这种几何形状需要带有异样性质的物质(比如,带有阴性的能量密度)。

鲁宾强调:“在自然界发现虫洞或者在实验室中建造出虫洞,就意味着时空物理学的真正变革。”

鲁宾不赞成荷兰内梅亨大学的海诺·法尔克(Heino Falcke)教授的信心,后者相信,事件视界望远镜(Event Horizons Telescope)项目不久前捕捉到的M87星系中心的巨大黑洞图像可能证实了时空结构中的隧道的存在。维度的精确度不足以得出最终结论。

与此同时,关于这些客体的理论概念有助于学者们更深刻地理解时空和重力的性质。

如何钻进虫洞?

俄罗斯康德波罗的海联邦大学教授阿尔乔姆·尤罗夫认为,不是所有有关通往其它维度的隧道的科幻电影都距离现代科学理论很远。

他介绍说:“在好莱坞电影《星际穿越》(Interstellar)中,关于黑洞和额外空间的信息符合科学概念。这毫不令人惊讶,要知道电影的科学顾问是诺贝尔奖得主、黑洞物理学领域的专家基普·索恩(Kip Stephen Thorne)。”

尤罗夫认为,虽然虫洞可用物理学定律来解答,它们无法自己出现,但在技术和科学方面极为发达的文明可以制造出虫洞。

今天物理学家们正在考虑构建不会快速塌落的虫洞的可能性,也在考虑如何使虫洞大到足以容身却又不连其中的分子都不遭到破坏。

鲁宾介绍说:“假定可以通过虫洞发送人类的基因组。按照计算,存在通往额外维度的漏斗,但它们目前极小。”

鲁宾认为,假定未来可以通过虫洞把人类从濒临毁灭的宇宙送往另一个刚开始存在的宇宙。为此不一定把人类的形体发送过去,只需把基因组信息发过去就好了,人类文明在新宇宙中可以在这些信息的基础上自行恢复。




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