蟲洞真的存在?比光速更「快」,穿過它瞬間就能到達宇宙邊緣?

著名科學家 愛因斯坦在生前曾提出過許多科學假設。

其中關于黑洞的假設,在當時那個天文學技術還并不發達的年代,雖然受到了無數人的質疑,但隨著近年來黑洞照片的成功拍攝,黑洞的存在也真正被徹底證實了。

當然, 類似黑洞,愛因斯坦在生前同樣還預言了另一個「宇宙極端」的存在,那就是蟲洞。

科幻電影中的星際穿越、時空旅行橋段,大都也正是通過穿越蟲洞實現的, 倘若蟲洞真實存在,那我們將得到比光速更「快」的途徑,只需要穿過它就能在瞬間到達宇宙的邊緣。

但問題是,蟲洞真的存在嗎?

關于黑洞、白洞

要想弄清楚蟲洞到底是什麼,大家有必要先來了解下關于黑洞和白洞的相關知識。

先來說一下什麼是 黑洞,從物理性質上來說, 黑洞實際上就是一個質量密度超大的天體,只不過由于它的質量密度過于龐大,以至于它附近的時空都被嚴重影響,讓時空曲率大到了連光都無法逃脫的地步。

這也是為什麼黑洞之所以會被稱作是黑洞的根本原因,因為它連光都能「吞噬」,沒有了任何光的反射,呈現在我們眼前,黑洞也就是「漆黑一片」的存在了。

被黑洞扭曲的時空

說起黑洞,大川不得不提一下的就是, 科學家于2019年4月10日發布的第一張黑洞照片。

根據科學家推算, 照片里這個黑洞(M87*)的質量至少是太陽質量的65億倍,體積也至少是太陽的680萬倍。

由于黑洞特殊的物理性質,導致了它的存在無法被直接觀察到,因此當時科學家采用了 事件視界望遠鏡(EHT)對其進行觀測拍攝。 而我們從照片里看到的黑洞周圍的光,也并非黑洞自身發出的,而是黑洞正在吞噬周圍的天體,這些天體在被吞噬的過程中釋放出的巨大能量,以光的形式傳遞了出來,這才有了我們眼前看到的這個黑洞。

如果當時沒有吞噬天體,恐怕我們也無法看到這個游蕩在宇宙中的怪物了……

像M87*這樣的黑洞,在宇宙中還有很多,說起來你可能會感到不可思議, 就連我們所處的銀河系的中心,實際上就是一個巨大的黑洞,科學家將其稱作是銀心黑洞(人馬座A*(Sgr A*))。

這個黑洞距離地球大概2.6萬光年,直徑約為4400萬公里,保守估計它的質量也約為太陽質量的410萬倍。

質量大還不是黑洞最可怕的地方, 黑洞最可怕的地方則在于它恐怖的吞噬能力。我們都知道,對于天體來說,質量越大的天體就會擁有越大的引力, 因為根據萬有引力定律公式(F=GMm/r²),引力是跟天體質量成正比的,所以黑洞的引力是相當大的,這也就進一步導致了黑洞表面擁有極高的逃逸速度,而這個逃逸速度是大于30萬公里每秒的光速的。

基于這樣的逃逸速度, 任何接近黑洞的天體只要速度小于光速,便會被黑洞引力捕獲,并最終淪落為黑洞的「食物」,被黑洞吞噬稱為黑洞質量的一部分,就算是光也難逃被黑洞吞噬的命運。

再來說一下 白洞,白洞實際上是廣義相對論預言的另一種「宇宙極端」。

從物理性質上來說, 白洞是一種與黑洞性質完全相反的天體,你可以理解為,黑洞是無限吞噬周圍天體的存在,這相當于一種「吸引力」,而白洞則是無限釋放物質、能量的存在,相當于一種「排斥力」。

不過值得一提的是, 雖然黑洞的存在已經得到了完全的證實,但白洞卻至今都是一種假想中的天體,科學家未曾對其存在有過切實的研究和發現。

什麼是蟲洞?

弄清楚了黑洞和白洞之后,再來說蟲洞大家應該就容易理解了。

蟲洞的概念最初是由奧地利物理學家弗萊姆在1916年提出的,后來經愛因斯坦和納森·羅森補充完善,才有了現如今蟲洞(愛因斯坦-羅森橋)的概念。

關于蟲洞,有一種被大眾廣為接受的說法, 它是連接著黑洞與白洞的一個通道(又被稱作「灰道」),物質被黑洞無限吸入吞噬,然后經由中間這條通道進入白洞,并由白洞無限噴發出來。

這個「橋梁」的存在,也反過來解釋了白洞的存在可能性。

通過蟲洞為什麼能「任意」穿梭于時空?

前面大川提到了, 黑洞的質量密度過于龐大,以至于其附近的時空被極大程度地壓縮,時空曲率也大到了連光都無法逃脫的地步。

在這樣的背景之下, 黑洞的存在也就成了穿梭于時空當中的「入口」,由于黑洞附近的時空曲率非常大,因此當我們身處黑洞附近的時候,地球上時間和空間的法則便早已不再適用,科幻電影《星際穿越》中的一個橋段,就很好地還原了黑洞的這一特性。

男主角從黑洞出來,重新返回地球后,他的女兒竟然已經變成了白發蒼蒼的老人,而他自己卻依然保持著當初進入黑洞時的樣子。

男主從黑洞回到地球后探望女兒

也就是說, 他進入黑洞后雖然時間在正常流逝,但由于不同的時空曲率,相對于地球上的女兒來說,他的時間其實趨于靜止,你可以理解為這是「天上一天,地上萬年」的現象。

基于此, 倘若蟲洞真實存在,我們只要能順利從黑洞進入,也就一定能做到穿梭于時空當中了。

在這里,時間不是問題,距離更不是問題。

有黑洞作為入口,你可以簡單理解為, 無限大的曲率就等于將距離無限壓縮,飛船行駛在其中雖然速度沒有變化,但是相對于起點來說,卻是在無限加速的。許多科幻電影中宇宙飛船標配的曲率引擎,也正是基于這樣的原理構想出來的。

曲率引擎飛船原理圖

也正是因此, 如果蟲洞真實存在,并且我們掌握了進入蟲洞的方法,那我們便將得到比光速更「快」的速度,甚至在瞬間到達宇宙邊緣也是能從理論上實現的。


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