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在物理学上,时间被认为是除了长、宽、高之外的第四度空间。当你从家里走到零售店时,你在空间的三个维度都作了位移:长度、宽度、高度。其实,你也在第四维度--时间维度--进行了运动。
美国纽约城市大学天体物理学家、《空间:我们在宇宙中的家》一书的作者查尔斯说,“时间和空间在时空四维构造中密不可分”。查尔斯进一步解释说,时空可以看作是一块四维的弹性纤维。“当任何有质量的物体--你、我、以至一颗行星或其它星星--落到这块纤维上时,它就会激起一片涟漪。这个涟漪,相当于由带质量的物体引起的时空弯曲”。时空弯曲使物体沿着一条弯曲的路线运动,空间的曲率就是我们所熟知的重力加速度。
查尔斯还表示,根据天体物理学理论进行的推测表明,对于空间上的三个维度,人们可以来去自如。但对于时间维度,人们就无法如此自由了。在四维时空中,对于时间维,人们只能向前,不可能向后倒退。
另外一个时空旅行爱好者津津乐道的理论是宇宙弦理论。宇宙弦理论说的是,在不断膨胀的宇宙中,有贯穿整个宇宙的能量管。这些细细的管子,是早期宇宙的残留,据说质量非常之大,可以造成周围时空的巨大弯曲。
里查德-格特是美国普林斯顿大学的天文物理学家,曾著有《在爱因斯坦的宇宙中作时空旅行》一书。里查德-格特说,“宇宙弦或者是无限长,或者是成环形,它们没有起始点。它们就像意大利面条那样,或者是围成圆形的意大利面条。两种弦理论是互不干涉的。由于它们都能给时空带来巨大弯曲,因此它们在理论上都给时光旅行提供了可能性。这是一个只有超级文明才有可能达到的目标,这远不是目前的我们所能做到的。我们甚至连自己星球上的能源都控制不了。”
但是,仍有一些科学家认为,回到过去在理论上是可能的,虽然这不大符合实际。里查德-格特同时也认为,人类可以在地球上看到某些短暂的宇宙粒子。对于人类来说,这些粒子的行程大约有数千年,但粒子感觉其穿越太空、到达地球的过程仅仅用了几分钟时间。实际上,这些宇宙粒子已经进入了未来。基于爱因斯坦的理论,可以将空间充分扭曲来制造一个局部的重力场,就如同一个能够以任意大小呈现的炸面包圈一样。重力场绕着这一炸面包圈围成一个圆圈,这样就使得空间和时间都能紧紧地“弯曲”到过去。尽管很难描述这一“炸面包圈”在现实生活中的样子,但数学公式显示,时光机器中每一阶段的时间都将在“炸面包圈”内的某一个空间内产生。
理论上说,在时光机器制成后回到过去的任一时间都是可能的。但到目前为止仍然有一个小小的障碍还未得到解决,那就是如何产生重力“炸面包圈”。科学家们进行过大量研究和思考,发现可能需要推动一个高质量物体做高速圆周运动
理学家在分析白洞解的时候,通过一个阿尔伯特·爱因斯坦的思想实验,发现宇宙时空自身可以不是平坦的。如果恒星形成了黑洞,那么时空在史瓦西半径,也就是视界的地方与原来的时空垂直。在不平坦的宇宙时空中,这种结构就意味着黑洞视界内的部分会与宇宙的另一个部分相结合,然后在那里产生一个洞。这个洞可以是黑洞,也可以是白洞。而这个弯曲的视界,就叫做史瓦西喉,它就是一种特定的虫洞。
自从在史瓦西解中发现了虫洞,物理学家们就开始对虫洞的性质发生了兴趣。
虫洞连接黑洞和白洞,在黑洞与白洞之间传送物质。在这里,虫洞成为一个阿尔伯特·爱因斯坦—罗森桥,物质在黑洞的奇点处被完全瓦解为基本粒子,然后通过这个虫洞(即阿尔伯特·爱因斯坦—罗森桥)被传送到白洞并且被辐射出去。
虫洞还可以在宇宙的正常时空中显现,成为一个突然出现的超时空管道。
虫洞没有视界,它只有一个和外界的分界面,虫洞通过这个分界面进行超时空连接。虫洞与黑洞、白洞的接口是一个时空管道和两个时空闭合区的连接,在这里时空曲率并不是无限大,因而我们可以安全地通过虫洞,而不被巨大的引力摧毁。理论推出的虫洞还有许多特性,限于篇幅,这里不再赘述。
黑洞、白洞、虫洞仍然是目前宇宙学中“时空与引力篇章”的悬而未解之谜。黑洞是否真实存在,科学家们也只是得到了一些间接的旁证。当前的观测及理论也给天文学和物理学提出了许多新问题,例如,一颗能形成黑洞的冷恒星,当它坍缩时,其密度已然会超过原子核、核子、中子……,如果再继续坍缩下去,中子也可能被压碎。那么,黑洞中的物质基元究竟是什么呢?有什么斥力与引力对抗才使黑洞停留在某一阶段而不再继续坍缩呢?如果没有斥力,那么黑洞将无限地坍缩下去,直到体积无穷小,密度无穷大,内部压力也无穷大,而这却是物理学理论所不允许的。
总之,目前我们对黑洞、白洞和虫洞的本质了解还很少,它们还是神秘的东西,很多问题仍需要进一步探讨。目前天文学家已经间接地找到了黑洞,但白洞、虫洞并未真正发现,还只是一个经常出现在科幻作品中的理论名词。
虫洞也是霍金构想的宇宙期存在的一种极细微的洞穴。美国科学家对此做了深入的研究。目前的宇宙中,“宇宙项”几乎为零。所谓的宇宙项也称为“真空的能量”,在没有物质的空间中,能量也同样存在其内部,这是由爱因斯坦所导入的。宇宙初期的膨胀宇宙,宇宙项是必须的,而且,在基本粒子论里,也认为真空中的能量是自然呈现的。那么,为何目前宇宙的宇宙项变为零呢?柯尔曼说明:在爆炸以前的初期宇宙中,虫洞连接着很多的宇宙,很巧妙地将宇宙项的大小调整为零。结果,由一个宇宙可能产生另一个宇宙,而且,宇宙中也有可能有无数个这种微细的洞穴,它们可通往一个宇宙的过去及未来,或其他的宇宙。
旋转的或带有电荷的黑洞内部连接一个相应的白洞,你可以跳进黑洞而从白洞中跳出来。这样的黑洞和白洞的组合叫做虫洞。
最后,即使虫洞存在并且是稳定的,穿过它们也是十分不愉快的。贯穿虫洞的辐射(来自附近的恒星,宇宙的微波背景等等)将蓝移到非常高的频率。当你试着穿越虫洞时,你将被这些X射线和伽玛射线烤焦。虫洞的出现,几乎可以说是和黑洞同时的。
物理学家一直认为,虫洞的引力过大,会毁灭所有进入它的东西,因此不可能用在宇宙旅行之上 。但是,假设宇宙中有虫洞这种物质存在,那么就可以有一种说法:如果你于12:00站在虫洞的一端(入口),那你就会于12:00从虫洞的另一端(出口)出来。
黑洞和黑洞之间也可以通过虫洞连接,当然,这种连接无论是如何的将强,它还是仅仅是一个连通的“宇宙监狱”。
虫洞(Wormhole),又称爱因斯坦-罗森桥,是宇宙中可能存在的连接两个不同时空的狭窄隧道。
如果我错了请纠正我,我认为光没有质量,那么它是如何受引力影响的呢?虽然光没有质量,但重力对它的影响源于时空弯曲的本质。
考虑一下众所周知的重力井变形周围空间的描述。接下来考虑一个光子穿过重力阱的距离,这样重力对光子的路径没有影响。光子将沿着描绘井的假想纬度/经度网格线直线运动。由于在光子与重力源的距离处,引力效应很小,甚至没有,所以光子会沿直线穿过平面。
现在考虑一个光子,它在一条足够接近重力源的路径上,穿过被重力变形的相同的假想纬度/经度网格线。从侧面看,光子会出现在变形井中,如果它没有穿过视界,它就会上升,继续它在空间中的直线旅程。
如果你看看重力,不是从侧面,但是从开销,这两个光子似乎是在直线穿过网格,旅行与光子接近重力源似乎显著放缓,因为它传递下来的一侧,另一方面。
这两个光子以相同的速度(光速)在空间中传播相同的距离,距离重力场最近的光子与穿过星际空间的光子有非常不同的矢量集。这是时间慢下来的表现,这是在工作。即使光子没有质量,它也会影响光子的轨迹,这就是天体引力对时空的扭曲。光子仍然以被认为是直线的方式运动。
如果一个星系中心有一个黑洞,那么光如何绕着它弯曲从而产生引力透镜从而看到另一边呢?光难道不会直接射入宇宙中引力最大的物体而不产生图像吗?
太空中的暗物质创造了透镜。暗物质是由热量控制的。在绝对零度时,这种操纵就结束了。质量中的热量会破坏电子并产生电子中微子。这些是在不可见的质量中射出的,因为它们充满能量。暗物质也是由同样的物质构成的。空间是由未通电的电子中微子构成的,它们存在于极端压力下,尽管我们永远不会知道。
大量产生的暗物质推动空间的自然压力,形成一个透镜。这就形成了光绕着物体运动时所遵循的路径。当空间中未通电的电子中微子推动出射物质并与正常物质发生反应时,引力就产生了。一些动量以引力的形式转移到正常物质上。在绝对零度时,物质的流动停止,重力也停止。
我相信其他人可以提供一个更准确的技术描述正在发生的事情,但这是现象的主旨。
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