注意 。虫洞(或爱因斯坦罗森桥)是一种连接时空中不同点的推测结构 。是基于使用雅可比矩阵和行列式求解的爱因斯坦场方程的特殊解 。
直观上虫洞可以被想象成一个具有两端的隧道 。其中每一端都位于时空的不同空间点或时间点(如果虫洞存在 。那么穿越虫洞意味着到达不同的地点或者到达不同的年代) 。更准确地说 。虫洞是时空连续体的超越双射 。是卡拉比丘流形的渐近投影 。表现在Anti-de Sitter空间中 。
虽然说虫洞是一种假象的推测概念 。但是其也存在着理论依据 。在理论上 。虫洞与广义相对论是一致的 。只不过虫洞是否真正存在仍有待观察 。
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科学家对虫洞的可视化分析
正如人们对黑洞形貌拍照的执着一样 。人们也执着于对虫洞进行可视化分析 。
为了更好的描述虫洞结构 。我先介绍一个简化的概念:对于一个简化的虫洞概念 。空间可以被可视化为一个二维(2D)表面 。在这种情况下 。虫洞将在该表面中显示为孔 。通向3D管(圆柱体的内表面)结构 。然后在2D表面上的另一个位置处重新出现 。
那么 。实际的虫洞与此类似 。只不过空间尺寸增加了一个维度 。例如 。代替2D平面上的圆孔 。入口和出口点可以在3D空间中可视化为球体 。
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图 可视化虫洞结构
想象虫洞的另一种方法是拿一张纸 。在纸的一边画两个有点远的点 。这张纸代表时空连续体中的一个平面 。这两个点则代表要走的距离 。但是理论上虫洞可以通过折叠这个平面将这两个点连接起来 。使这两个点相互接触 。这样 。穿过这段距离就容易多了 。这就形成了虫洞的概念 。
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图 白纸和笔 。自己画喽
拓扑学理论对虫洞的解释
从拓扑的角度来看 。宇宙内的虫洞(同一宇宙中两点之间的虫洞)是一个紧凑的时空区域 。其边界在拓扑上是微不足道的 。但其内部并不是简单的连接 。将这一想法形式化导致如下定义:
If a Minkowski spacetime contains a compact region Ω, and if the topology of Ω is of the form Ω ~ R × Σ, where Σ is a three-manifold of the nontrivial topology, whose boundary has topology of the form ?Σ ~ S2, and if, furthermore, the hypersurfaces Σ are all spacelike, then the region Ω contains a quasipermanent intrauniverse wormhole.
“如果Minkowski时空包含紧致区域Ω 。并且Ω的拓扑结构为Ω~R×Σ 。其中Σ是非平凡拓扑的三流形 。其边界具有?Σ~S2形式的拓扑 。此外 。如果超曲面Σ都是类似空间的 。那么区域Ω包含一个准多孔的内部虫洞 。”
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图 莱斯·博西纳斯为美国宇航局设想的虫洞旅行
结论
【虽都说虫洞能穿越,但它的存在是不是全凭想象?有没有存在的理论依据?】本文简单介绍了虫洞的理论 。希望能对读者产生启发 。
欢迎关注 。
其他观点:
虫洞不是想象出来的 。虫洞是真实存在的 。不存在的只是短于两点之间直线距离的虫洞!
其他观点:
如果在想象和理论依据之间选择 。只能说更多的是依靠想象 。也可以认为虫洞的概念更多的还是停留在科幻层面 。而不是科学层面!
当然也不是说一点理论依据也没有 。唯一的理论依据就是爱因斯坦的广义相对论 。简单说 。广义相对论强调时空并不是一成不变的 。而是可以弯曲伸缩甚至撕裂 。大质量的天体对时空影响尤为明显!
如果说时空可以弯曲伸缩 。那么理论上就可以把时空弯曲到极致 。最终让两个相隔遥远的两点变得非常近 。
就好比时空就是一张纸 。你把纸弯曲折叠 。纸上距离再远的两点都可以变得非常近 。把纸折叠后再空间中“打一个洞” 。就是所谓的虫洞!说白了就是连接两个不同时空的捷径!
反正我们队虫洞的可行性了解甚少 。目前基本就知道理论上是可行的 。实际上很难制造操控虫洞 。科学家们分析需要强大的负能量维持虫洞的稳定!
所以说 。所以目前人类科技来看 。虫洞就是一个遥远的梦想 。或许我们只有通过大自然的力量才能利用虫洞来穿越时空 。比如说黑洞巨大的质量会造成时空的无限扭曲!
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