1955年,曾经提出黑洞概念的美国物理学家约翰·惠勒(John Wheeler)证明有可能将宇宙中的两处不同区域连接起来,并以此实现高速的星际旅行。他正式采用了“虫洞”这一名字。但他的这一虫洞版本具有非常不稳定的缺陷。即便是让一颗光子进入其内部都将立即引起黑洞视界的形成并导致虫洞关闭。
将这一僵局进一步向前推动的是一位美国的行星天文学家卡尔·萨根。在他的科幻小说《超时空接触》中,他需要构思一种在科学上能站得住脚的高速星际旅行方式,以便让他笔下的女英雄实现在时空中的穿梭。萨根向加州理工学院理论物理学家基普·索恩(Kip Thorne)求助,后者很快意识到虫洞的概念可以帮助解决这一问题。1987年,索恩和他的研究生麦克·莫里斯(Michael Morris)和尤里·约瑟夫(Uri Yertsever)一起,提出了一种可以实现星际旅行的虫洞方案。他们证明,如果能找到某种具有负能量的物质,那么只要使用足够多的这种物质,其负能量性质将产生对引力的自然对抗,如此便能保持虫洞的开放。由于这样的负能量实在太微不足道,根本无法用于维持虫洞的开放。事实上,索恩和他的合作者们提出的虫洞开放策略将需要巨大的负能量来源,其总量几乎将相当于一颗普通恒星在一年中释放出的能量中的很大一部分。
到2012年为止,所有的虫洞理论提出的基础都是以爱因斯坦的广义相对论不谬为前提的。但事实上这样的前提或许并不是牢固的。首先,这一理论在黑洞视界范围内将会失效,并且也无法用于解释宇宙极早期的现象。而描述微观世界的量子理论却取得了巨大的成功,它几乎可以解释一切事物,从地面为什么是坚硬的,到太阳为什么可以发光。很多研究者都认为,爱因斯坦的相对论一定是某种更加深刻理论的一种近似。
人们对于量子理论的最初探索出现在1921年。当时物理学家西奥多·卡鲁扎(Theodor Kaluza)和奥斯卡·克莱(Oskar Klein)受到爱因斯坦理论的启发,两人进一步发展了这一理论,并证明引力和电磁力实际上都可以用一个五维空间的弯曲来进行解释。在那之后,弦理论更是指出,自然界中的所有4种基本力都可以用10纬空间的弯曲来进行解释。但当维度超过四维时,这一强大的理论将禁止虫洞的存在,除非有强大的负能量可以维持它的开放状态。
罗森桥;2002年,俄罗斯莫斯科引力和基础测量中心的克里尔·布罗尼科夫(Kirill Bronnikov)和韩国首尔梨花女子大学的金宋万(音译:Sung-Won Kim)共同提出了一种新的可能性,他们提出了一种不需要负能量物质维持开放的虫洞方案。他们基于膜理论原理提出了一系列新的虫洞备选方案。膜理论认为我们所处的世界是一座四维孤岛,它漂浮在更高的维度之海中。我们不需要任何幽灵般的物质就可以让虫洞保持任意大小。这一理论体系最简略的形式名为DEGB理论。
如果更高的维度处于卷缩状态,它们可以变得非常微小,这也就解释了为何我们通常无法直接感受到它们存在的原因。而让弦理论中涉及的另外6个维度卷缩的过程又会形成几个新的力场。和广义相对论将引力概括为时空的弯曲类似,DEGB理论中的引力同样有赖于时空和更高维度上的弯曲。将这种理论应用于引力方程之后,克莱豪斯和他的同事们找到了有关虫洞的一个解。它不需要任何负能量来维持自身的开放,或者更加准确的说,是根本不需要任何物质来维持自身的开放。
2012年3月,一个由德国和希腊科学家组成的国际小组证明,制造出一个冲动或许并不需要用到任何这种奇异的负能量物质,虫洞不需要任何东西就可保持开放。这项发现开启了一项潜在的可能性,那就是我们或许将来有朝一日会在太空中找到一个虫洞。
作用;虫洞
自从在史瓦西解中发现了虫洞,物理学家们就开始对虫洞的性质感到好奇。
虫洞的经典作用:连接黑洞和白洞,成为一个爱因斯坦—罗森桥,将物质在黑洞的奇点处被完全瓦解为基本粒子,然后通过这个虫洞(即爱因斯坦——罗森桥)被传送到这个白洞的所在,并且被辐射出去。
除了虫洞作为一个黑洞和白洞之间传送物质的道路,黑洞和黑洞之间也可以通过虫洞连接,当然,这种连接无论是如何的将强,它还是仅仅是一个连通的“宇宙监狱”。
虫洞不仅可以作为一个连接洞的工具,它还开宇宙的正常时空中出现,成为一个突然出现在宇宙中的超空间管道。
虫洞没有视界,踏有的仅仅是一个和外界的分解面。虫洞通过这个分解面和超空间连接,但是在这里时空曲率不是无限大。就好比在一个在平面中一条曲线和另一条曲线相切,在虫洞的问题中,它就好比是一个四维管道和一个三维的空间相切,在这里时空曲率不是无限大。因而我们现在可以安全地通过虫洞,而不被巨大的引力所摧毁。
展开全文