神秘的“虫洞”原来是这样的!黑洞和白洞之间的桥梁,到底有多神秘?( 二 )





白洞是克鲁斯卡时间坐标延续的正常结果 , 是一个数学上的预言 , 而在物理上 , 白洞这种系统不可能稳定的存在 , 所以通常情况下只画这个图的上半部分就可以了 , 除了时间坐标 , 空间坐标同样可以延拓 , 也就是说 , 刚才是上下镜像 , 现在我们把这张图再左右进行镜像 , 不管黑洞还是白洞 , 刚才我们说的 , 都是它们“面朝”我们的区域 , 而这个延拓意味着 , 这部分区域是“背对”着我们的 , 也可以认为是我们这个空间的一个镜像 , 在那里也有着“只进不出”的黑洞 , 以及那个“只出不进”的白洞 。
它们的正常时空也和我们完全一样 , 这里再强调一次 , 理论上来说 , 不管对于图中哪个象限的空间 , 物理定律都是一视同仁的 , 所以我们暂时没有理由去否认它的存在 , 至于这个空间在哪 , 是仍在我们这个宇宙中 , 但是是遥远的和我们没有任何因果关系的一个区域 , 还是说它压根位于另一个平行宇宙 , 这都不好说 , 那有没有虫洞什么的可以让我们过去一探究竟呢?



对于这两个镜像的时空 , 在史瓦西几何中可以存在一个连接两个时空的通道 , 这就是人们得到的第一种虫洞解 , “史瓦西虫洞” , 但是这个史瓦西虫洞存在的时间极其短暂 , 很容易崩溃 , 任何东西都无法从中穿过 , 所以它是一个“无法穿越的虫洞” , 那理论上有没有可以穿越的虫洞呢 , 有倒是有 , 不过那是一条永不回头的不归路 , 假设我们先不考虑进入的安全性这回事儿 , 仅讨论理论上的可行性 。
从克鲁斯卡图上可以发现 , 要想从右边去到左边 , 黑洞或白洞是我们的必经之路 , 但是白洞目前还没有发现 , 而且我们压根也进不去 , “白道”不行那我们只能走“黑道”了 。 所以一旦跨过视界面 , 我们将不可避免地撞向奇点 , 根本就没法从那边的黑洞出去 , 难道我们只能等着那边也进来个人 , 然后你们两个当面聊一聊 。 关键你俩聊到最后 , 还是都会一起撞向奇点 , 真可谓“朝闻道夕死可矣” , 那真的就没办法了吗?



1963年 , 新西兰数学家罗伊·克尔研究发现 , 由恒星圩缩形成的黑洞似乎都会旋转 , 因为恒星通常是带自转的 , 由于角动量守恒 , 所以最终毋缩成的黑洞也会自转 , 所以史瓦西的静态黑洞解 , 在物理上并不是最佳解 , 会旋转的克尔黑洞才是现实中的黑洞应该有的样子 , 克尔认为 , 这种由恒星形成的黑洞 , 最终会因为自转变成扁平的梢球形 , 包括中心的奇点也不再是“点” , 而是被拉成了“线” , 并且扭曲成了“环” , 所以也叫“奇环” 。
于是 , 人们得出了一个惊人的结论 , 如果我们是从黑洞自转轴的正上方进入黑洞的话 , 理论上我们或许可以避免撞向奇环 , 甚至可以进入对面的镜像宇宙 , 这个能够让物质穿透黑洞的路径 , 就是一种“可穿越虫洞” , 以上说的这些虫洞 , 基本上都是通过一个黑洞 , 将左右两个正常的时空进行了连接 ,而大名鼎鼎的“爱因斯坦-罗森桥”虫洞 , 则是将黑洞和白洞进行了连接 , 也就是把克鲁斯卡图中上下两个区域进行了连接 。



不过这种虫洞仍然是属于不稳定的不可穿越虫洞 , 不过后来霍金基普索恩他们继续开脑洞 , 试图从量子场论中找到能够将虫洞稳住的方法 , 于是后来出现了通过负物质创造的排斥效应 , 来防止虫洞关闭的想法 。 不过这些想法因为包含了太多猜测成分在里面 , 所以目前还算不上严格的理论 , 不知道你发现没有 , 从本期一开始就特地强调了 , 是单从广义相对论角度来解释虫洞 , 因为“虫洞”现在已经是个有点泛的概念了 , 这个词现在已经被用在了很多地方 , 比如经常说的量子纠缠 , 它在一定意义上就可以被认为是 , 通过某种虫洞进行的连接 , 所以除了传统的广义相对论中的“时空虫洞”外 , 在量子理论甚至弦论中 , 都有虫洞的概念 , 甚至只要是两个互不相关的东西发生了连接 , 你都可以说是它们之间存在着虫洞 。

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