在這個世界上,存在著許多人類未知的事物,而對於這些人類尚未能涉及的領域,人類以奇幻瑰麗的想象予以彌補。
許多人認為,在科學領域,往往是透過實驗和計算證明某種物質的存在,實則不然,許多科學理論最初往往只是一個猜想,之後無數高智商的科學家為驗證此種猜想付出努力,透過科學手段證明其正確性或者推翻,又或者對此猜想進行補充。
在涉及到宇宙方面問題的更是如此。人類目前現有的科學技術還沒有成熟到能夠探究所有宇宙的秘密,因此人類對於宇宙的猜測更是繁復龐雜,關於蟲洞的猜想就是其中之一。
盡管這一猜想到今天已經有100多年了,而在這百余年的時間裏仍未發現蟲洞存在的有力證明,但依舊是當今物理學界頗具影響力的重要假設之一,吸引了眾多頂級科學家投身於該方面的研究。
所謂「蟲洞」
蟲洞的概念,早在1916年就已經被提出,本來對此問題比較關註的只有一些頂級的物理學家和數學家。但是隨著1984年科幻小說【接觸】的出版,許多普通人也開始對這一物理概念產生了極大的興趣。
而人類目前所關於蟲洞的所有知識,都只是基於數學推論和想象的結果,還沒有觀測到其真實的存在。
所謂「蟲洞」,其實可以算作一個四維空間的概念,這對於生活在三維世界中的我們,似乎有些難以想象。在我們目前的認知中,世界的所有物質都是原子組成的,而各原子的結合必然不是完美無缺的,也就是說,各物質都存在空隙。
換算到四維空間裏,這些空隙或許就是我們一直要找的蟲洞。
既然尚未找到其存在的證據,那麽關於蟲洞的說法自然也是參差不齊。有些人認為蟲洞就是黑洞,有些人則認為蟲洞是連線黑洞和白洞的紐帶,還有人認為蟲洞連線的另一端是平行宇宙和嬰兒宇宙。只不過,無論哪種情況,蟲洞的存在都是十分短暫的。
而要論及蟲洞的形成,則要涉及到黑洞。史瓦西黑洞是最早提出的黑洞模型,是一種靜態的黑洞模型,由恒星塌縮形成。由於恒星質素巨大,所以具有極大重力,即使在塌縮之後也會吸引周圍小質素天體靠近吞噬,這就是黑洞。而這些被吞噬的物質也會由於重力和向心力作用逐漸向黑洞中心移動,黑洞中心的物質就會越積越多,這些物質被大質素的黑洞壓縮,最終會形成奇異點。
但是在現實宇宙之中,恒星並非是靜止的,而是包含著自轉和公轉的運動。在這樣的恒星運動之下,即便恒星塌縮之後,它所形成的黑洞也是處於運動的狀態,這就是動態的黑洞模型。而由於運動的關系,黑洞中心的奇異點就被拉成了線,再加上自身的自轉和公轉,這個線就會發展成一直橢圓狀的空間,形成「奇環」。
透過奇異點與黑洞,形成了連線兩個不同宇宙平面的通路,這就是蟲洞。蟲洞必然有兩個埠,一端連線當前的時空平面,另一端則連線其他的平面。黑洞是一種天體,但蟲洞不是,它是一個連線的隧道。
穿越蟲洞的旅行
目前我們所認知的世界主要還是以三維為主,我們所能實作從一點到另一點的運動方式就是花費時間一步步從一點走向另一點。
但是當這個世界上升到四維之後,在長、寬、高之外又加入時間作為一項基礎標準,那麽在某些情況下,時空可能會受到外力影響彎曲,那麽從一點到另一點所需要的時間就會隨著時空的彎曲而大振幅減小,有捷徑可走。
而這個所謂的捷徑就是蟲洞,在科學家的設想裏,蟲洞的另一端或許是另一個宇宙平面,人們可以透過穿越蟲洞實作一場跨越時空旅行。
如果以現實生活舉例的話,我們可以將目前所處的世界視為一個巨大的海綿。
根據生活經驗,如果我們在海綿上放一個重物的話,海綿就會向下凹陷,發生形變。但和實際生活中的海綿不同的是,我們目前所處的世界並沒有「桌子」作為支撐面,所以當「海綿」受到外在的壓力時,它就會從「一」字形彎曲成「U」字形。當這個外力足夠大的時候,「U」字兩端就會非常接近,甚至可以透過重力形成通路將兩端連線起來,這個連線的通路就是蟲洞。
在三維的世界裏,我們從「一」的左邊到右邊只能順著方向慢慢走過去,但是在四維的世界裏,我們就可以透過蟲洞直接實作從左到右的跨越。那麽在三維世界裏需要幾光年的路程,透過蟲洞,這個時間或許就能壓縮到幾個小時甚至更短。
又或者,蟲洞可以視作兩個不同的宇宙平面的連線通道。兩個宇宙之間或許存在某種連線,但是兩者之間的距離或許有幾光年甚至幾十億;又或許兩者完全獨立沒有相交。那麽蟲洞的存在這時就可以為實作跨越時空的旅行提供可能。
根據瓦普跳躍飛行的理論,在二維平面之內,兩點之間最短的距離並不是直接連線所組成的線段,而是將二維變成三維,將平面卷曲之後,兩個點靠近相連。
同理三維空間之中兩點的最短距離也可以透過空間折疊,在四維空間之中透過點對點的跳躍尋求最優解。而在四維空間之中,連線三維空間的兩個點的通道就是蟲洞。
到這個時候,蟲洞的作用似乎還只停留在縮短了空間上的距離和時間上的長度,看起來和時間旅行好像沒有什麽關系。那麽在這個時候,我們就需要重新構建一下我們的時空觀念了。
在我們的日常經驗中,1秒就是秒針移動1格的距離,不管發生什麽事情,1秒就是1秒,永遠不會改變。但是,在物理學的定義裏,1秒的定義是根據銫133原子在不同形態的躍遷周期而規定的,1秒鐘內,其躍遷可以達到9192631770個周期,這就將「秒」的精度更為細化。
光速是宇宙測量中的基準單位之一,許多測量結果往往透過光速來表示,比如光年。光速是恒定不變的,那麽如果以光速為參照物,那麽時間和空間就必然會有所改變。
物體的運動越接近光速,那麽時間就愈接近靜止狀態。在這樣的前提之下,如果在2023年,一艘飛行器以光速在宇宙中行駛了1年,之後又花費1年時間折返,那麽地球上一共過去了2年,飛船返回的時間是2025年。
但是對於飛行器上的人來說,由於飛船行駛接近光速,所以時間是靜止狀態,那飛船的往返就是瞬間的事情,他們返回地球的時間就還是2023年。
這就是相對論之下的時空觀念。盡管這是一項很違背日常直覺的知識,但我們需要知道的是,相對論所針對的已經不是低速運動的日常生活。這一結論也已經被科學家們透過實驗所證明了,由於距離重力中心的距離不同,飛機上的銫原子鐘會比地面上的銫原子鐘稍微快一些,只不過由於平時的計時以秒為單位,這樣的差距在現實生活中的體現並不明顯,因此才被忽略掉。
也就是說,受到的重力越大,那麽以標準時間來衡量的話,1秒鐘所代表的時間也就越長。而蟲洞附近的重力就決定了蟲洞附近的時間流速相對於其他地方來說是非常緩慢的,在其他地方要行使幾光年的路程,透過蟲洞飛躍,這個數碼或許能減少到幾小時、幾分鐘甚至幾秒鐘。
當然以上所有的論述都是理論推測的理想狀態,要真的實作透過蟲洞的時空旅行還有很大的風險和技術壁壘。史瓦西黑洞是靜態黑洞,相對來說較為安全。但是即便在史瓦西黑洞附近出現蟲洞,人類也很難進入。
黑洞重力巨大,要擺脫其重力必然需要極大的速度。而黑洞之所以被稱之為黑洞,正是因為其吞噬一切的特性,即便是秒速度達到30萬千米的光也無法逃脫黑洞重力的束縛,只能束手就擒。更別說目前人類甚至根本連最微小的粒子都無法賦予足夠超越光速的動能。這時如果要進入蟲洞,則必然會撞向奇異點,落得被吞噬的下場。
而相對史瓦西黑洞來說,運動著的克爾黑洞似乎還有穿越的可能性。如果從自轉軸的正上方進入,或特許以避免撞向奇環,進入到另一個和現在完全相反的世界。當然,這些結果也只是理論推測的結果,具體事實如何,以我們現在的技術水平來說,還有很長一段路程需要探索。
雖然我們生活在三維空間裏,但並不代表宇宙的盡頭就是如此,目前熱度很高的弦理論甚至提出了11維度的宇宙空間。盡管我們還無法去確證其是否存在,但許多科學理論正是從一個個異想天開的猜想開始的。或許這些猜想所得到的結論有些不合實際,有些違背日常直覺,但這並不意味著這些理論結果就是錯的。
我們不斷去學習知識,就是為了更正我們在日常生活中以經驗所積累起來的「偏見」。知識並不是為了符合常識,而是為了更正「常識」。