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第1060章 山海世界(254)

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1988年, 莫裏斯和索恩等人通過引入相關限製條件提出構建一個穩定可穿越靜態球對稱蟲洞的可能性。為了實現對靜態可穿越蟲洞的描述,莫裏斯等人在構造的 morris-thorne度規中引入了兩個未知函式:紅移函式和形狀函式,並要求可穿越蟲洞不應該存在視界,從而保證人們可以通過蟲洞進行雙向旅行。

考慮應用幾何條件對形狀函式進行約束以及探索支撐蟲洞形成的物質性質是蟲洞物理研究中的熱點問題。研究表明,在廣義相對論理論框架下,可穿越靜態蟲洞的形成需要人們在宇宙中引入違反零能量條件的外來奇異物質。總之,自愛因斯坦場方程的蟲洞解被發現以來,人們花費了大量的時間和精力探索蟲洞物理的效應和幾何性質。

在kruskal延拓中,坐標t,x可取遍r>0所允許的一切值。由於有球對稱性,可以得到前兩維的時空圖,把圖中 的每點想象為一個(二維球麵)就得到四維時空。

auub是一個連通流形。由a區中任一點出發的“內向”(指r值不斷減小)的、指向未來的類光或類時曲線將不可避免地穿越進入b區。反之,b區中任一點發出的指向未來的類時或類光曲線都不可能穿越進入a區,它們的必然歸宿是掉進奇點(奇點不屬於時空,“掉進奇點”的準確含義是指該世界線的r值越來越小,無限逼近於0。對類時測地線,掉進奇點意味著它所代表的自由下落觀者從固有時達到某值開始從時空中消失,這實在奇得不可思議。)。這表明是個“有進無出”的“單向膜”,a區中的任何物體(連同光子)一旦穿過它而進入b區就永遠不能迴到a區(隻能掉進奇點)。因此b區叫黑洞,叫事件視界。考慮到上圖中的每點代表一個二維球麵,可知黑洞是個四維時空區域,而事件視界則是個(三維)類光超曲麵。a'區由x<0及>表征,它也有r>2m,事實上它與a區有完全一樣的性質,包括它與黑洞b的關係也類似於a區與b區的關係,故是a'區的事件視界。但a'與a區之間沒有任何因果聯係:從a出發的任一類時或類光曲線都不能進入a'區,反之亦然。在這個意義上也常把a與a'區稱為兩個(互相不關聯的)“宇宙”。

w區由t<0及<表征,它也有r<2m。w區與a(或a')區也隻有“一膜之隔”,這“膜”就是類光超曲麵(或)進入a或者(a')區。既然b區叫黑洞,w區自然叫白洞。

在黑洞和白洞之間的原點並不是一個點,而是一個半徑為史瓦西半徑的超曲麵,它是具有幾何結構的。也就是說,在兩個漸進平坦時空之間存在一個超曲麵的“通道”來聯係。這個通道稱為愛因斯坦-羅森橋(einstein-rosen bridge),更通俗的叫法是蟲洞。

但需要注意的是,跨越蟲洞的行為是類空的,不能被這個時空的物理所允許。另外,跨越這個蟲洞將無限接近視界,所需要的時間無限大。

所以從多個方麵來說,這個蟲洞都是一個不可穿越的蟲洞。

以下是一個可穿越蟲洞應該遵循的幾個條件:1. 蟲洞度規應該是靜態的(與愛因斯坦-羅森橋相反),並遵循廣義相對論場方程。

2. 球對稱(這將使數學處理更簡單)。

3. 在連線兩個漸近平坦的時空區域的解中一定有一個“喉道”。

4. 旅行者在穿過蟲洞時所感受到的潮汐力必須足夠小。

所謂的形狀函式b(r)決定了蟲洞的空間形狀。喉道的周長由2πr給出。函式Φ稱為紅移函式。注意這個度規是與時間無關的。利用愛因斯坦場方程可以計算出蟲洞喉道的張力。如果喉道的半徑是3千米,喉道的張力等於質量最大的中子星中心的壓強!

如果觀察者以足夠高的速度穿過蟲洞的喉道,他將測量到一個負的質能密度,這違反了所謂的弱能量條件。當考慮到量子效應時,就會出現這種違反的例子。更具體地說,違反行為可能發生在卡西米爾效應的情況下。

換句話說,由於卡西米爾效應,空間某些區域的能量密度可能是負的(相對於普通物質的真空能量)。這一結果使得包括斯蒂芬·霍金在內的許多物理學家認為,這種效應在原則上可以穩定蟲洞,使其可穿越。

超空間,通常指超過四個維度的空間。在物理學中,超空間常與超光速旅行概念相關聯,弦理論為其提供理論推證。現實中的阿庫別瑞引擎被視為最接近超光速驅動的裝置。

其概念可追溯到十九世紀中葉,並於1962年在電子遊戲《太空大戰》中以“超空間躍遷”形式出現。

超空間一般指的是通過多維度空間,即超過四個維度的空間。m理論預言,應該有11個超空間維度。

人類已知光速是我們宇宙中最快速度,通過常規的三維空間旅行,人類即使要到達最近的恆星也幾乎是不可能的。這暫時意味著茫茫宇宙中的智慧生命無法聯係,隻能孤獨的自生自滅。而如果超空間理論是真實有效的,那麽人類就可能通過多維空間實現大尺度的空間跨越。

按照光速是不可超越,那麽在以前造訪過地球的外星人(還沒有證實外星人有來過我們的地球)必定是通過我們未知的技術(比如超空間)到來地球的。如果存在外星人來訪地球擁有證據時(這會間接證明到超空間理論的正確性。剩下的就是技術問題,製造出足夠大的引力場。)或者其它強大的我們未瞭解的科技技術。

超空間概念可以追溯到十九世紀中葉 。早在1962年,《太空大戰》就已經在pdp-1小型機上誕生,該遊戲還可以藉助超空間躍遷等元素展開更多玩法。在《星叢》的背景設定裏,作者已經不滿足於僅僅讓星艦和太空基地做超空間旅行,在他筆下最終進入通道、穿越了時空的還有無數顆恆星。

超空間通常指超過四個維度的空間。在弦理論等現代物理學理論中,超空間與額外維度緊密相關,例如弦理論要求時空具有十個維度,而m理論則預言存在十一個維度。這些額外維度被認為極其微小,構成了四維宇宙之外的高維背景。

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