科学|如何解决虫洞不稳定问题？科学家认为：五维时空可以解决
_本文原题：如何解决虫洞不稳定问题？科学家认为：五维时空可以解决
一百年前 ， 爱因斯坦发表了相对论 ， 震惊了世界 ， 也告诉我们光速的不可超越性 。 在光速的限制下 ， 穿越宇宙似乎成为了不可能 。 即使是以光速飞出银河系 ， 也需要几乎十万年的时间 。 每当想起这些 ， 人类就不可避免地陷入一种绝望 ， 仿佛冥冥之中被光速所制约 ， 深陷于物理定律之中 。
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【科学|如何解决虫洞不稳定问题？科学家认为：五维时空可以解决】
好在 ， 科学家们提出了一些理论 ， 让超越光速成为了可能 。 比如爱因斯坦本人也和他的助手罗森提出了著名的爱因斯坦-罗森桥 ， 也就是我们常说的虫洞 。 虫洞可以弯曲时间 ， 让我们在不违背相对论的前提下 ， 穿梭于宇宙的各个角落之间 。
遗憾的是 ， 爱因斯坦本人似乎对人类穿越虫洞持相对悲观的态度 ， 因为他的广义相对论不支持可穿越虫洞的存在 。
物理学两座大厦之一的相对论关上了虫洞的大门 ， 它的“邻居”量子力学似乎也并不太欢迎虫洞的理论 。 虽然量子力学中虫洞不违背已知的物理定律 ， 但是这个理论下的虫洞 ， 需要我们花费更长的时间来进行穿越 ， 或者还有一种可能——它只是一种微观的虫洞 。
难道虫洞真的只能停留在幻想之中吗？
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最近 ， 来自英国大学学院高等研究所的理论物理学教授Juan Maldacena和普林斯顿大学天体物理学研究生Alexey Milekhin始终“不信邪” ， 长期致力于寻找能够供人类穿越宇宙的虫洞 。 他们最新的研究成果表明：有些虫洞的确可以超越物理模型而存在 ， 提供足够宽敞的通道 ， 允许人类在其中往复穿梭 。
我们知道 ， 目前虫洞面临的巨大问题 ， 除了是否真正存在之外 ， 就是稳定性的问题了 。 现有理论认为 ， 虫洞出现的瞬间就会马上消失 ， 根本来不及让任何物体通过 ， 其根源就在于其恐怖的引力 。 因此 ， 如何解决引力的问题 ， 就是维持稳定虫洞的关键 。
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多年以来 ， 科学家们提出过多种理论 ， 目前最被广为接受的 ， 就是负能量理论 。 听这个名字你就能想象到 ， 它更多的是以理论的形式存在 。 即使今天我们已经证实了反物质的存在 ， 但负能量却完全没有出现过的痕迹 ， 经典物理学也不允许它的存在 。 只有在量子力学领域 ， 才能够对它解释一二 。
Maldacena和Milekhin指出：卡西米尔效应是解决负能量的一种可能 ， 但是它也有自己的问题 ， 那就是只适用于微观领域 。 但他们的研究表明：携带巨大磁荷的黑洞可以放大卡西米尔效应 ， 这或许是产生负能量的一种手段 。
他们的想法是 ， 让一个静止质量为0的费米子在大磁荷黑洞的周围沿着磁场线运动 ， 它们会进行圆周运动 ， 在某一点进入 ， 然后出现在周围一个平坦的空间 。 这意味着“真空能量”会发生改变 ， 从而允许负能量的存在 。 这些负能量和普通能量的区别就在于 ， 它们不提供引力 ， 反而提供斥力 ， 这就能够抵消虫洞的惊人引力 ， 实现虫洞的稳定 。
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虽然现代物理标准模型并不否认这一点 ， 但是这样的虫洞必须是微观的 ， 并且只能连接两个非常短的距离 。 而人类所需要的 ， 是能够穿越宇宙的两端、并且足够让我们的航天器通行的虫洞 ， 他们要如何解决这个问题呢？
Maldacena和Milekhin由此提出了他们建立的最新模型 ， 称之为Randall-Sundrum II模型 ， 也叫作5维扭曲几何理论 。 他们在五维时空的条件下尝试解决这个问题 ， 提出一种只能通过引力与我们的物质相耦合的能量 。 它的机制类似于已知的物理学中无质量场中加入大量强相互作用 ， 从而产生负能量的模式 。 在这种理论下 ， 一个中等尺寸带点黑洞一般的虫洞就出现了 ， 它可以提供穿越时空的可能 。
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就像广义相对论所指出的那样 ， 旅行者在通过这个虫洞穿越时空时 ， 他本身几乎感觉不到时间的流逝 ， 但对于静止坐标系下的其他人来说 ， 他们的时间会被极大幅度延长 ， 这就是爱因斯坦所说的时间膨胀效应 。
比如说 ， 如果一个虫洞连接着相距10000光年的两个空间点 ， 对于穿行其中的宇航员来说 ， 他感受到的时间流逝大约是1秒钟 ， 但对于外面的人来说 ， 看到他们经历的时间则是10000年 。 对于地球上的人来说 ， 我们似乎活不到这些宇航员回来的那一天 ， 但至少人类能够活着飞到其他星系 ， 也算是个好消息了 。
虫洞的另一个好处 ， 就是不需要单独准备穿越它的能源 。 虫洞本身具有极强的引力 ， 这就是飞船穿越虫洞的动力源 ， 而当飞船穿过虫洞时 ， 引力又会充当减速装置 。 用科学家的话说 ， 宇航员只需要把飞船开到某个特定位置 ， 然后把剩下的工作交给宇宙 ， 就能够在他们感受到的1秒钟内到达宇宙的另一头了 。
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不过 ， 即便如此 ， 我们也不能认为虫洞就是很快就能实现的设想 。 实际上 ， 我们距离虫洞仍然有着极其遥远的距离 。
首先 ， Maldacena和Milekhin指出：他们的理论必须借助于传说中的负能量 ， 这个概念是否成立目前还未知 。 并且如何利用负能量也是一个问题 ， 其中涉及到非常巨大的质量 ， 这对于人类来说也是一个挑战 。
其次 ， 稳定的虫洞要求空间温度足够低、足够平坦 ， 但对于Maldacena和Milekhin的模型来说 ， 他们所要求的条件却并不一样 。
另外 ， 穿越虫洞还伴随着一定的危险和伤害 。 虫洞的加速是否会导致人体被摧毁 ， 是一个值得关注的问题 。 甚至是我们平时完全感受不到的宇宙微波背景辐射 ， 也可能对宇航员产生巨大的威胁 。
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Maldacena和Milekhin也指出 ， 他们的目的并不是彻底解决虫洞问题 ， 而是证明了在“广义相对论和量子力学之间微妙的相互作用”下 ， 稳定的虫洞是可以存在的 ， 激励着其他科学家继续进行相关的研究 。
总之 ， 虽然没有被发现 ， 并且面临着诸多问题 ， 但爱因斯坦所预言的虫洞或许真的是我们穿越宇宙的一个渠道 。 只不过 ， 人类何时能够利用虫洞飞到其他星系 ， 还是个未解之谜 。 也许等我们达到二级或者三级宇宙文明 ， 就可以自由地穿梭在星际之间了吧！
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