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黑洞可能是虫洞入口

虫洞是连接两个时空的弯曲通道。左为我们宇宙的虫洞入口,右为在另一个宇宙的虫洞出口。

虫洞是连接两个时空的弯曲通道。左为我们宇宙的虫洞入口,右为在另一个宇宙的虫洞出口。

一项最新研究指出,科学家认为的黑洞天体很可能就是产生其他宇宙的虫洞。如果事实的确如此,那么它将帮助揭开一个名为「黑洞资讯悖论」的量子谜题,但批评家认为它也可能引发新的问题,例如虫洞最初是如何形成的。

黑洞是内部具有强大引力场的天体,这样强大的引力使得即使是光也无法逃逸。爱因斯坦的广义相对论认为,当物质被挤压成非常小的空间时,就会形成黑洞。尽管黑洞无法被直接观测到,但天文学家已经鉴别出很多很可能是黑洞的天体,主要是基于对环绕在其周围的物质的观测。

法国高等科学研究所的天体物理学家蒂博达莫尔(Thibault Damour)与德国不莱梅国际大学的谢尔盖索罗杜金(Sergey Solodukhin)认为,这些黑洞天体可能是实为虫洞的结构。

虫洞是连接时空织布中两个不同地方的弯曲通道。如果你将宇宙想像为二维的纸张,虫洞就是连接这张纸和另一张纸的「咽喉」通道。在这种情况下,一张纸可能是一个单独的宇宙,拥有自己的恒星、星系和行星。达莫尔与索罗杜金研究了虫洞可能的情形,并惊讶的发现它是如此的跟黑洞相似,以至于几乎无法区分两者之间的差别。

霍金辐射

物质环绕虫洞旋转的方式,跟环绕黑洞是一样的,因为两者扭曲环绕着它们时空的方式是相同的。有人提出利用「霍金辐射」来区分两者,「霍金辐射」是指来自黑洞的光和粒子辐射,它们具有能量光谱的特性。但是这种辐射非常微弱,以至于它可能被其他的源完全湮没;例如宇宙大爆炸后残余的宇宙微波背景辐射。因此观测「霍金辐射」几乎不可能。

另一个可能存在的不同之处是:虫洞可能没有黑洞所具有的「事件视界」(Event Horizon 一种时空的曲隔界线)。这意味着物质可以进入虫洞,也可以再次出来。实际上,理论家称有一类虫洞会自我包裹,因此并不会产生另一个宇宙的入口,而是返回到自身的入口。

勇者的游戏

即便如此,这也没有一个简单的测试方法。由于虫洞的具体的形状不同,物质跌入虫洞之后可能要花费数十亿年之后才能从里面出来。即使虫洞的形状非常完美,宇宙最古老的虫洞目前也尚未「吐出」任何物质。

看起来似乎只有一条探寻天文学黑洞的途径:就是勇敢的向它纵身一跃。这绝对是一个勇者的危险游戏,因为如果跳入一个黑洞,其强大的重力场将会撕裂人类身体的每一个原子;即便幸运的进入了一个虫洞,其内部强大的引力仍然是致命的。

假设你侥幸存活下来,而虫洞恰好是不对称的,你会发现自己处在另一个宇宙的另一边。还没等你看清楚,这个虫洞也许又把你吸回到所出发的宇宙入口了。

溜溜球运动

达莫尔说:「太空船也能做这样的溜溜球(yo-yo)运动。但是如果使用自己的燃料,你就能从虫洞的引力中逃逸,然后探索另一边的宇宙。」

不过在宇宙另一头的朋友,也许要等上数十亿年才能再次见到你,因为在虫洞里的穿越时间将会非常漫长。这样的延滞,使得在虫洞两边的有效通讯变得几乎不可能。索罗杜金说,如果能够发现或者构建微观虫洞,这种延滞可能缩短至几秒钟时间。

研究黑洞形成和虫洞特性的美国俄勒冈大学尤金分校的史蒂芬许(Stephen Hsu)认为,利用观测区分黑洞和虫洞之间的差别,几乎不可能,至少凭目前的科技是不可能实现的。

外来物质

史蒂芬许说:「黑洞最重要的特性,就是让落入黑洞的物体『有去无回』的事件事界,对此我们目前还无法进行测试。但目前被认为是黑洞的天体,也可能的确是黑洞而非虫洞,这种情况也并非不可能。目前存在不少关于黑洞形成的可行情景,例如大质量恒星的坍塌,但有关虫洞是如何形成的则仍是未知数。」

虫洞可能跟宏观的黑洞有所不同,它需要一些外来的物质保持自身稳定,而这种外来物质是否真实存在,又是个未知数。

索罗杜金认为虫洞的形成方式,可能跟黑洞相差无几,例如同样来自于坍塌的恒星。在这种情境下,物理学家一般认为会产生黑洞,但索罗杜金认为量子效应可能会阻止坍缩形成黑洞的过程,转而形成虫洞。

微观黑洞

索罗杜金称此一机制在更完整的物理学理论下,将不可避免,后者统一了重力和量子力学的理论,它是物理学界长久以来的梦想和目标。如果此一理论是正确的,那么以往我们认为会形成黑洞的地方,就可能会形成虫洞。

此一猜想并不是没有方法对它进行测试。有物理学家认为未来的粒子加速器实验,将能够产生微观黑洞。这种微观黑洞有可能放射出可以计算的「霍金辐射」,以证明产生的是黑洞而非虫洞。

但是如果索罗杜金所猜的是正确的话,那么形成的会是一个微观虫洞,因此将不会产生任何辐射:「透过这样简单的测试,就能辨别产生的是黑洞还是虫洞。」

虫洞的另一个优点在于能够解决所谓的「黑洞资讯悖论」。黑洞唯一能够释放出的就是「霍金辐射」,但这些「霍金辐射」将如何携带最初落入黑洞天体的原始资讯,目前还尚不清楚。这种混乱效应与量子力学相冲突,后者禁止这种资讯的遗失。

索罗杜金说:「从理论上来说,虫洞要比黑洞好的多,因此它不会发生资讯遗失。」 由于虫洞没有视界,物体无需转化成「霍金辐射」就能自动离开虫洞,因此也就不存在资讯遗失的问题。(ETtoday 新闻云)





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