黑洞和虫洞:通往其它宇宙的隧道?

【菜科解读】
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着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,菜叶说说,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。
#p#分页标题#e#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。
我们对外星人如此着迷?
(图片来源:uux.cn迪士尼)(神秘的地球uux.cn)据阿尔伯塔大学(杰夫·麦克马斯特):太空历史学家表示,外星人在征服大众想象力方面有着悠久的历史,并反映了我们的恐惧。
罗伯特·史密斯确信外星人赢了。
阿尔伯塔大学教授外星人历史课程的太空历史学家说:“入侵已经发生,一切都结束了。
”。
与其说史密斯相信它们的真实存在,不如说外星人在人类的想象中提出了他们的要求。
他说:“看看任何一个晚上的电视节目表,很明显它们无处不在。
有外星人的节目数量惊人。
”就在上个月,《异形》系列的第七部电影《异形罗穆卢斯》在全球影院上映。
自1979年以来,该系列一直吸引着人们的集体想象力,并且没有放缓的迹象。
到目前为止,《罗穆卢斯》在全球的总票房已超过2.25亿美元,成为该系列中票房第三高的电影。
当史密斯没有为即将出版的一本关于这一主题的书追踪2021年12月发射的詹姆斯·韦伯望远镜的每一个细节时,他正在为一场名为“外星生命辩论史”的高级研讨会复习笔记。
据他说,这是世界上唯一一门探究“从古代到今天外星生命的存在、性质和可能意义”的课程史密斯认为,外星人至少自古以来就一直在入侵我们的想象。
希腊哲学家伊壁鸠鲁首次提出宇宙由原子组成的观点,他推测了其他世界,罗马诗人卢克莱修也是如此。
公元二世纪,萨莫萨塔的卢西恩写了一部被认为是第一部科幻作品的讽刺作品,名为《真实故事》,讲述了太阳和月亮上的居民为金星殖民化而斗争的故事。
史密斯说:“人们总是对你可以称之为他人的东西着迷,他们通常与我们非常相似,但有时不同,甚至截然不同。
”。
“外星人变成了一面镜子,通过试图了解人们如何看待外星人,我们也了解了人们对人类的看法。
”史密斯说,即使是中世纪的天主教会也认为外星人的可能性是上帝力量的表现。
“如果你上的是中世纪的大学……你可能会研究的主题之一是其他世界,因为如果你说没有其他世界,那就被视为限制了上帝的力量。
”史密斯说,1686年,法国作家伯纳德·勒·波维耶·德·丰特内尔出版了《世界多元性对话》,自此,人们对外星人的迷恋开始高涨。
这本书被认为是出版史上第一部科学巨著,当时被许多人阅读,在出版了近100版后至今仍在印刷。
根据史密斯的说法,该文本的最佳英文翻译是由前美国大学英语教授和科幻小说作家H.a.哈格里夫斯于1990年完成的。
它被认为是启蒙运动的第一部主要作品之一,部分灵感来自哥白尼的革命性发现,即地球围绕太阳旋转,而不是相反。
宇宙学的这一转变为其他太阳系的存在提供了可能性,因此也为其他世界的存在创造了可能性。
史密斯说,到18世纪,“绝大多数受过教育的人可能相信其他世界的生活。
”。
《对话》的流行和外星生命的想法一直持续到19世纪,引发了当时两位主要知识分子之间的激烈辩论——科学家大卫·布鲁斯特和英国圣公会牧师兼科学哲学家威廉·惠威尔。
史密斯说,这场辩论“催生了大量的文学作品”,其中可能包括有史以来最著名的外星人入侵故事:H.G.威尔斯1897年的《世界大战》,这部电影在20世纪留下了不可磨灭的印记。
威尔斯的小说被广泛认为是对英帝国主义焦虑的反映。
作者曾说过,这个故事是由他与兄弟讨论英国对塔斯马尼亚的残酷殖民引起的;他想知道,如果火星人以同样的方式对待英国,会发生什么。
《世界大战》触及了人类的一种基本恐惧,这一点在1938年哥伦比亚广播公司广播电台奥森·威尔斯讲述的版本中得到了著名的体现,据报道,该版本在一些没有意识到这是小说的听众中引起了恐慌。
史密斯说,在20世纪上半叶,由于天文学家推测太阳系相对罕见,人们对外星人的兴趣在很大程度上略有下降。
但随着20世纪50年代末和60年代初的太空竞赛,这种狂热再次抬头。
史密斯说:“我们一把宇宙飞船送入太空,我们就在思考它的影响。
”。
“记住,美国人实际上是通过在火星上寻找生命来庆祝他们的200周年纪念日的(1976年发射了维京1号)。
”从那时起,人们对外星人的兴趣就无情而普遍,大量的电影证明了我们对所有外星事物的迷恋,从《夺宝奇兵》、《星际迷航》和《2001:太空漫游》到《外星人》、《第三类接触》、《X档案》和《神秘博士》。
这几乎没有触及表面。
从长远来看,史密斯相信外星人的存在吗?他更喜欢听从伟大的科幻作家亚瑟·C·克拉克的意见。
“存在两种可能性:要么我们在宇宙中是孤独的,要么我们不是。
两者都同样可怕。
”