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标题: [讨论]虫洞 [打印本页]

作者: 亦掬由由 时间: 2006-11-21 15:14
标题: [讨论]虫洞
虫洞的出现，几乎何以说是和黑洞同时的。

在史瓦西发现了史瓦西黑洞以后，理论物理学家们对爱因斯坦常方程的史瓦西解进行了几乎半个世纪的探索。包括上面说过的克尔解、雷斯勒——诺斯特朗姆解以及后来的纽曼解，都是围绕史瓦西的解研究出来的成果。我在这里将介绍给大家的虫洞，也是史瓦西的后代。

虫洞在史瓦西解中第一次出现，是当物理学家们想到了白洞的时候。他们通过一个爱因斯坦的思想实验，发现时空可以不是平坦的，而是弯曲的。在这种情况下，我们会十分的发现，如果恒星形成了黑洞，那么时空在史瓦西半径，也是视界的地方是与原来的时空完全垂直的。在不是平坦的宇宙时空中，这种结构就以为着黑洞的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，叫史瓦西喉，也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感到好奇。

我们先来看一个虫洞的经典作用：连接黑洞和白洞，成为一个爱因斯坦——罗森桥，将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（即爱因斯坦——罗森桥）被传送到这个白洞的所在，并且被辐射出去。

  当然，前面说的仅仅是虫洞作为一个黑洞和白洞之间传送物质的道但是虫洞的作用远不只如此。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”。

  虫洞不仅可以作为一个连接洞的工具，它还开宇宙的正常时空中出现，成为一个突然出现在宇宙中的超空间管道。虫洞没有视界，踏有的仅仅是一个和外界的分解面。虫洞通过这个分解面和超空间连接，但是在这里时空曲率不是无限大。就好比在一个在平面中一条曲线和另一条曲线相切，在虫洞的问题中，它就好比是一个四维管道和一个三维的空间相切，在这里时空曲率不是无限大。因而我们现在可以安全地通过虫洞，而被巨大的引力所摧毁。

  那么虫洞都有些什么性质呢？

利用相对论在不考虑一些量子效应和除引力以外的任何能量的时候，我们得到了一些十分简单、基本的关于虫洞的描述。这些描述十分重要，但是由于我们研究的重要是黑洞，而不是宇宙中的洞，因此我在这里只简单介绍一下虫洞的性质，而对于一些相关的理论以及这些理论的描述，这里先不涉及。

  虫洞有些什么性质呢？最主要的一个，是相对论中描述的，用来作为宇宙中的告诉火车。但是，虫洞的第二个重要的性质，也就是量子理论告诉我们的东西又明确的告诉我们：虫洞不可能成为一个宇宙的告诉火车。虫洞的存在，依赖于一种奇异的性质和物质，而这种奇异的性质，就是负能量。只有负能量才可以维持虫洞的存在，保持虫洞与外界时空的分解面持续打开。当然，狄拉克在芬克尔斯坦参照系的基础上，发现了参照系的选择可以帮助我们更容易或者难地来分析物理问题。同样的，负能量在狄拉克的另一个参照系中，是非常容易实现的，因为能量的表现形式和观测物体的速度有关。这个结论在膜规范理论中同样起到了十分重要的作用。根据参照系的不同，负能量是十分容易实现的。在物体以近光速接近虫洞的时候，在虫洞的周围的能量自然就成为了负的。因而以接近光速的速度可以进入虫洞，而速度离光速太大，那么物体是无论如何也不可能进入虫洞的。这个也就是虫洞的特殊性质之一。

但是虫洞并没有这么太平。前面说的是在安静的相对论中的虫洞，在暴躁的量子理论中，虫洞的性质又有了十分重要的变化。我们想先来看在黑洞中的虫洞，也就是史瓦西喉和奇点周围形成的子宇宙。黑洞周围的量子真空涨落在黑洞巨大引力的作用下，会被黑洞的引力能“喂”大，成为十分的能量辐射。这种能量会毫不留情地将一切形式的虫洞摧毁。在没有黑洞包围的虫洞中，由于同样的没有黑洞巨大引力的“喂养”，虫洞本身也不可能开启太久。虫洞有很大几率被随机打开，但是有更大的几率突然消失。虫洞打开的时间十分短，仅仅是几个普朗克时间。在如此短的“寿命”中，即使是光也不可能走完虫洞的一半旅途，而在半路由于虫洞的消失而在整个时空中消失，成为真正的四维时空组旅行者。

  而且，在没有物体通过虫洞的时候，虫洞还比较“长寿”，而一旦有物体进入了虫洞，如果这个物体是负能量的，那么还好，虫洞会被撑开；但是如果物体是正能量的，那么虫洞会在自己“自然死亡”以前就“灭亡”掉。而在宇宙中，几乎无时无刻不存在能量辐射通过宇宙的每一个角落，而这些辐射都是正能量的，因此几乎可以肯定，在自然情况下是不存在虫洞的。

那么虫洞是如何产生的呢？

虫洞的自然产生机制有两种：

其一，是黑洞的强大引力能；

其二，是克尔黑洞的快速旋转，其伦斯——梯林效应将黑洞周围的能层中的时空撕开一些小口子。这些小口子在引力能和旋转能的作用下被击穿，成为一些十分小的虫洞。这些虫洞在黑洞引力能的作用下，可以确定它们的出口在那里，但是现在还不可能完全完成，因为量子理论和相对论还没有完全结合。

以上转贴
给一个提法
如果在一张纸上要从A点到B点
那么最短的路径毫无疑问是画直线
这是我们最初的提法
但如果将纸张弯折
以达到A点以及B点重合的角度
这才是真正最短的距离
而重合之处则是通过虫洞连接

大家可以一起讨论下这方面的问题
会有不同的火花产生
比如虫洞如何产生?中间介质又是什么？

此贴由亦掬由由在 2006-11-21 15:16:46 最后编辑

作者: nix 时间: 2006-11-22 12:50
躺不牢啊。

作者: 书简文乱 时间: 2006-11-22 13:59
难得有点科学氛围

作者: lilianshenmin 时间: 2006-11-23 21:39
麻烦LZ顺便把文中的一些艰涩名词给注释一下，谢谢

作者: lilianshenmin 时间: 2006-11-23 22:36
也许在我们的宇宙对面，还有一个相反的宇宙

但是我相信，不会有一个跟我一模一样只是反过来的人

作者: 将军甲 时间: 2006-11-24 00:12
这个概念我在中学时候想过

作者: 亦掬由由 时间: 2006-11-24 08:50
注解：

1、黑洞：
为了了解什么是黑洞，让我们先从太阳这样的恒星谈起。
我们知道，太阳的直径为１，３９２，０００公里，它的质量为地质质量的３３０，０００倍。在这样大的质量、从表面到中心的距离这样长的情况下，位于太阳表面的任何东西所受到的引力大约相当于地球表面引力的２８倍。
　　任何一颗普通的恒星都会由于下述两种因素的相互平衡而保持其通常的大小。其中一个因素是恒星中心有非常高的温度，因而会使恒星的物质经常处于膨胀的状态。另一个因素就是它本身具有很大的引力，从而会使恒星的物质倾向于收缩而挤压在一起。
　　但是在恒星生存期的某一阶段，其内部温度将会降低，这样一来，引力将会成为一个主导的因素，结果，这颗恒星就会开始坍缩，在这个过程中，恒星内部物质的原子结构会遭到破坏。这样一来，原子将不复存在，替代它的将是一个个电子、质子和中子。这颗恒星将会坍缩到这样一种程度，这时电子的相互排斥力将使该恒星不能够再进一步坍缩。
　　这颗恒星于是就成为一颗“白矮星”。像太阳这样的恒星一旦坍缩成为一颗白矮星，它的全部物质将被挤压成为一个直径只有大约１６，０００公里的球体，它的表面引力将变成地球表面引力的２１０，０００倍（因为它的质量虽然没有变，但是从表面到中心的距离则大大缩短了）。
　　在某些条件下，引力将变得如此之大，甚至能战胜电子之间的排斥力。结果，这颗恒星将会再度坍缩，并迫使其全部电子和质子彼此结合为中子，这样一来，这颗恒星将一直收缩到所有的中子都彼此接触为止。到了这一步，这个中子结构物又将会抵制进一步的坍缩，这颗星于是成为一颗中子星。这样的中子星将把太阳的全部质量压缩在一个直径只有１６公里的球体内。结果，它的表面引力将是地球引力的２１０，０００，０００，０００倍。
　　在某些条件下，引力甚至能进一步战胜中子结构的抗拒。这时候，再也没有任何东西能够抵抗得住它的进一步坍缩了。结果，这颗恒星就会坍缩到体积等于零，而它的表面引力就会无限地增大。
　　根据相对论，一颗恒星所发射出来的光，当它克服该恒星的引力场而向外射出的时候，将会失去一定的能量。引力场越大，所失去的能量也越大。这一点已经由科学工作者经过天文观测和实验室实验得到证实。
　　由太阳这样的普通恒星发射出的光，它失去的能量是很有限的。由白矮星发射出的光会失去较多的能量；由中子星发射出的光会失去比这更多的能量。当这颗中子星进一步坍缩时，就会出现这样一种情况：从它的表面向外射出的光将会失去它的全部能量，从而根本不可能逃逸出去。
　　一个比中子星坍缩得更厉害的天体，它的引力场将是如此之强，以致任何靠近它的东西都将被它所捕获，并且再也不能从它里面逃逸出去。这就如同被捕获的物体落进一个无底洞的情况一样。而且，正如上面所说，甚至连光也不能逃逸出去，因此，这个坍缩了的天体将是黑的。正因为它既像个无底洞，而且又是黑的，所以天文学家就把它叫做“黑洞”。

作者: 亦掬由由 时间: 2006-11-24 08:55
2、白洞
洞就象宇宙中的一个无底深渊，物质一旦掉进去，就再也逃不出来。根据我们熟悉的“矛盾”的观点，科学家们大胆地猜想到：宇宙中会不会也同时存在一种物质只出不进的“泉”呢？并给它取了个同黑洞相反的名字，叫“白洞”。

　　科学家们猜想：白洞也有一个与黑洞类似的封闭的边界，但与黑洞不同的是，白洞内部的物质和各种辐射只能经边界向边界外部运动，而白洞外部的物质和辐射却不能进入其内部。形象地说，白洞好象一个不断向外喷射物质和能量的源泉，它向外界提供物质和能量，却不吸收外部的物质和能量。

　　白洞到目前为止，还仅仅是科学家的猜想，还没有观察到任何能表明白洞可能存在的证据。在理论研究上也还没有重大突破。不过，最新的研究可能会得出一个令人兴奋的结论，即：“白洞”很可能就是“黑洞”本身！也就是说黑洞在这一端吸收物质，而在另一端则喷射物质，就像一个巨大的时空隧道。

　　科学家们最近证明了黑洞其实有可能向外发射能量。而根据现代物理理论，能量和质量是可以互相转化的。这就从理论上预言了“黑洞、白洞一体化”的可能。

作者: 亦掬由由 时间: 2006-11-24 09:03
3、史瓦西半径：星体坍缩到一定的半径（体积极小，引力极大，质量不变）时候会成为黑洞，这个半径为史瓦西半径。

4、事界：只要接近上述星体到一个限度, 你就会发现时空被一个球面(半径为史瓦西半径)分割成两个性质不同的区域, 这个球面称为事界

作者: lilianshenmin 时间: 2006-11-24 23:08
简单的说，也就是黑洞的另一端是白洞，而黑洞与白洞相连出有个虫洞，啊对啊？

作者: lilianshenmin 时间: 2006-11-24 23:12
如果真有外星人，它们会是善意的吗？还是人之初性本恶，外星来的也不例外？

最近看的很多文章都是这么悲观的，或者是人类本身就不是善意的，所以臆测出来的外星生物也带上了人类的性格特征？

作者: Takilarhui 时间: 2006-11-25 11:06
lz最近热爱自然科学了嘛

作者: lilianshenmin 时间: 2006-11-25 12:18
很多人知其然，不知其所以然，也过得很快乐。

由此怀疑我们需要研究自然科学伐？

作者: yeshuwei 时间: 2006-11-25 16:10

原文由 Takilarhui 在 2006-11-25 11:06:15 发表
lz最近热爱自然科学了嘛

楼主一向是“社科”、“人文”、“自然”三大学科统吃的，是管理团队的才女，不可不敬啊。

作者: 书简文乱 时间: 2006-11-25 19:41

原文由 lilianshenmin 在 2006-11-24 23:08:54 发表
简单的说，也就是黑洞的另一端是白洞，而黑洞与白洞相连出有个虫洞，啊对啊？

有这样的情况
但貌似白洞只是更加玄的一个猜测而已
虫洞不仅连接黑洞和白洞
黑洞和黑洞之间也是靠虫洞相连

外星人一说
要看在什么层面上
如果适合我们类似的生物
就宇宙无限之说，那么肯定有外星生物生成的概率
善意恶意就不晓得了
他们觉得善意的事情我们未必这么觉得

vv
我一直挺喜欢的
你不够了解我

yeshuwei
瀑布汗
这让我说什么好
见过夸人的
可没见过这么夸的

作者: 随处是清风 时间: 2006-11-26 22:47
虫洞。。。

如太极图上阴阳汇合之处，你该说它是阴还是阳？便是那奥妙不过——“遁去的一”。

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