要说虫洞,要先说说黑洞,黑洞结合最简单的科学和最复杂的科学于一身。
为什么这么说呢?
因为黑洞本身不发光,进入黑洞的光,也无法挣脱黑洞的引力跑出来,所以黑洞从外面看起来是一个特别简单的天体。
简单到什么程度呢?
只要知道它的质量和自转的速度,就可以根据爱因斯坦提出的广义相对论,计算出黑洞的其他性质,比如黑洞的大小尺寸、引力的强弱程度、因为旋转造成的形状不对称程度等等细节。
也就是说,黑洞的大部分参数都是相互联系的,知道其中的几个,就能知道其余的,这些参数的自由度很有限。一个黑洞最多只有三个自由参数,分别是质量的大小、自转的快慢和带电的多少。这个规律被天文学家戏称为黑洞的“三毛定理”,意思是说,黑洞就像是一个人光秃秃的头上只长了三根头发。
但是,换个角度来看,黑洞的内部核心又完全神秘未知。黑洞的全部质量都集中在中心的一个点上,这个点叫奇(qí)点,“奇怪”的“奇”。在这个点周围的一定范围内,任何物质都跑不出去,这个范围的边界叫视界。视界之内的任何信息也无法向外传递,所以视界之内的状态,对我们来说完全未知。
黑洞不仅仅引力大,更可怕的是,在黑洞附近,超强的引力会导致时间变慢。如果有宇航员掉入黑洞,从外面的视角来看,宇航员会逐渐减速,最终永远停滞在黑洞的视界处。在黑洞附近的活动全部都被放慢了时间。比如说,设想的一个黑洞,名叫卡冈都亚,在它的附近经历1个小时,地球上就已经过去了7年。强大的引力造成时间变慢,这是爱因斯坦在广义相对论里提出的理论,不过我们只有在黑洞附近,才能真切地找到明显的案例。
比黑洞更神奇的是虫洞。理论上,遥远的空间旅行无法实现,但是某种强大的力量可以让空间折叠弯曲,把两个原本相隔很远的点连接在一起,它们之间靠一条特殊的管道连通,这就是虫洞。只不过,洞的这个说法虽然直观,但并不是真实的样子,在三维空间中的虫洞更像是一个圆球。
现代天体物理学的研究认为,虫洞不是永恒静止不变的,虫洞会诞生、膨胀、连通和死亡。所以,电影《星际穿越》中,有神秘力量在我们的太阳系创造出一个虫洞,在理论上是存在可能的。只不过,虫洞的诞生、膨胀、连通再到断开也就是死亡的过程非常迅速,任何想要穿过虫洞的人或物,都来不及在这么短的时间内通过。如果在穿越途中虫洞关闭,那么,结果是企图穿越的任何东西都会被毁灭。
那么,穿越虫洞的理想是不是不可能了呢?也不是。危机就是极好的导师,我们可以从中学到更深刻的物理学。要想让虫洞保持稳定开放,就必须向虫洞内加入具有负能量的物质,我们可以叫它反物质或者奇异物质。这种特殊的物质真的存在吗?答案是肯定的,1985年,物理学家已经在实验室里制造出了极少量的奇异物质。接下来的问题就是,我们如何找到一个虫洞,并且制造足够多的奇异物质加入虫洞?
既然虫洞在理论上可行,人类未来的科技水平,也有可能制造出丰富的奇异物质保持虫洞稳定,那么,星际穿越是不是看起来很有可能实现?
依靠虫洞可能是宇宙中高等级文明唯一可行的旅行方式,这种方式不仅能大大扩展我们的探索空间,更重要的是节约了大量时间。毕竟,时间也是一种珍贵的资源,我们必须谨慎使用。
根据现有的科学认知,任何物质都无法实现对时间的穿越,也就是回不到过去,也跳不到未来。但是,有一样东西是个例外,它可以从黑洞内部延伸出来,可以携带信息离开黑洞,还可以穿越时间,在历史、现在和未来之间任意跳转。什么样的东西有这么神奇的魔力,能反抗基本的科学规律呢?这个例外就是引力。引力可以穿越黑洞,而且,正是因为黑洞内部的引力对黑洞外部时空的影响,其他东西才无法离开黑洞。引力甚至可以穿越所有维度的空间和时间,连接过去与未来,在遥远的星系之间建立超级桥梁。
爱因斯坦也曾经感叹,人类生活中的很多困难就是源于引力。我们背着行囊负重,修建楼梯和电梯,制造巨大的机械托举货物,这些努力都是在对抗引力。引力把我们人类限制在地球上,至今只有极少数人离开地球生活过。对引力的深入探索,最终才能帮助整个人类进入太空的新世界。
说了这么多理论设想,那么,人类目前的星际航行能力究竟如何呢?
目前,人类还只能让几个人往返于地球和月亮之间,前往火星的旅途都还太过遥远,飞行器在火星安全降落的成功率不到50%,在火星的环境里定居,也还不切实际。而星际穿越不仅仅是驾驶飞船进入一个现成的虫洞这么简单,还需要在到达虫洞的另一侧之后,精确控制飞船安全降落到合适的星球上,更重要的是能在这个新的星球定居下来。
你看,就算虫洞帮咱们解决了旅行的距离和时间问题,还是有不少技术难关需要咱们自己突破。更重要的是,我们要运送的乘客不只是几位宇航员,而是全人类,以及让人类文明得以延续的各种物质资源,这在目前是难以逾越的。
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