科学家说时空隧道就在我们身边,为什么人类无法利用?

时空隧道是天然存在的,科学家也可以创建量子级别的虫洞,但虫洞穿越,除了所谓的“未解之谜”,现实中肯定是不存在的,因为要维持足够大的虫洞,所需的负能量太大,目前科学技术无法实现,送走几个粒子还是可以的,下面我们具体聊聊咋回事。

相对时间使穿越成为可能

想要跨越时间就要清楚时间的性质,最早经典力学认为时间是绝对的,独立于空间之外的,直到爱因斯坦出现。用杨振宁的话说:

爱因斯坦的理论创新引发了人类关于物理世界的基本概念(时间、空间、能量、光、物质)的革命。

通俗来说:牛顿认为全宇宙共用一块表就够了,因为时间像一把射出去的箭,宇宙各个角落时间是同步的,流速也是同步的。

爱因斯坦在《广义相对论》中描述引力不是力的作用,是时空的几何性质(黎曼几何)。质量压弯了时空,时空曲率就会发生变化,因此引力会使时间发生膨胀。

举例子:地球人时间过去一天,太阳附近探测器上的时间可能过去半天,而黑洞附近只过去1秒。

通俗来说:宇宙中各处不能共用一个时钟,因为不同质量的天体使宇宙时空凹凸不平,各处曲率不同时间之箭速度不同。

划重点:时间膨胀并非自己的时间膨胀了,而是在别人看来你的时间膨胀了,下面讲个黑洞的故事体会一下。

走进黑洞我看到了什么?

当拥有金刚不坏之身的我,一脚迈入引力极端强悍的黑洞之时(理想黑洞),我回头最后望一眼外面的宇宙,发现斗转星移,整个宇宙的“播放速度”快了无数倍,最终宇宙终结。

这些画面在一瞬间一股脑全部塞进我的大脑,当然我已经分不清什么是什么了,因为速度太快,只有密密麻麻的流光,然而我并未随着宇宙的演化而衰老,我低头看了一下表,时间仅仅只过去不到一秒,预示着我的生命也仅仅只是过去不到一秒,紧接着一股强大的力量将我扯入黑洞之中,整个事件发生的过程速度极快。

黑洞之外一艘飞船停在那里,记录下我踏入黑洞的过程。不过,它所记录的画面正好与我所经历的画面相反。在摄像头看来,我的动作非常慢,我手表上的秒针不再走字,在我即将要进入黑洞的一瞬间,并没有很快消失,而是定格在那里,飞船上的时间快速流逝着,一年、两年……100亿年,我依然定格在那里,光谱仪显示我反射出的光不断发生红移,因为极度扭曲的时空不断拉伸着光,我由一个不动的小蓝点,变成了一个不动的小红点。

什么是虫洞?

这次我们换个扭曲程度稍微弱点的洞,虫洞,也叫爱因斯坦罗森桥,虫洞同样时空扭曲时空,意味着时间流速更快,不同的是虫洞有入口,也有出口。

虫洞除了跨越时间,还可以跨越距离。

最简单的例子:一张白纸不同位置标上A点与B点,在欧式几何中,两点之间线段最短,然而在黎曼几何中我们可以把纸对折,使两点重合,然后用笔穿过去,做到从A点直接穿越到B点,连接两点的就是虫洞,就像在折叠时空。

如何构建虫洞?

如果黑洞比喻成一个漏斗,那么另一端白洞就是一个倒置的漏斗,它们之间相互对称,并且物质也是对称的,即如果一边的能量为正,那么维持另一边洞口的能量就必须是负的。

宇宙中的物质是“正”的,质量也是“正”的,能量也是“正”的,目前科技水平难以持续输出巨大的负能量。中科院科学家潘建伟带领的量子力学团队,已经在实验室中建造出量子虫洞,可以实现量子瞬间传输。

天然虫洞与宇宙起源

宇宙中存天然量子虫洞,与宇宙起源息息相关。世间最高温为宇宙能量的总和,最低温度为绝对零度,温度越高,微观世界中物质的运动速度越快。

然而即使是绝对零度,粒子也不可能完全静止,因为量子存在不确定性,也叫测不准原则。如果测量某个电子的位置,必然测不准速度,如果测速度,位置必然测不准。

如果绝对零度时,粒子静止,那么速度与位置都能准确测量,这违背了量子力学。因此,绝对零度时粒子也在运动,这意味着即使是在毫无能量的真空之中,实际上也存在能量,这种能量,称之为真空零点能量。

真空之中,时空看似是平坦的,但深入到微观世界,你会发现时空是曲折不平的。即使在绝对零度的真空之中,不同位置能量也会不断出现与消失,这种情况称为量子涨落。能量就像泡泡一样不断“生与灭”,因此也叫量子泡沫。这些泡沫很有可能就是宇宙成长的原型,幼宇宙。

在真空涨落中,粒子与反粒子不断出现与湮灭,同时负能量也会不断产生与消失,就会形成量子虫洞,因此量子泡沫也叫时空泡沫,只不过隧道太小,而且维持时间极短,并无法使人穿越。