科學(xué)家們一直在努力尋找一種理論描述宇宙整體的機(jī)制。目前，研究人員有兩種迥然不同的理論，量子理論和廣義相對(duì)論，它們分別從最小規(guī)模和最大規(guī)模解釋了宇宙。目前存在好幾種相互競(jìng)爭(zhēng)的理論試圖調(diào)和兩者。
愛因斯坦提出的廣義相對(duì)論的預(yù)測(cè)之一便是蟲洞，官方名字為愛因斯坦-羅森橋(Einstein-Rosen Bridges)。原則上來說，這些時(shí)空織布里的彎曲的工作原理類似于連接宇宙中任何黑洞的捷徑，這使得它成為科幻小說中常見的主題。
愛因斯坦提出的廣義相對(duì)論的預(yù)測(cè)之一便是蟲洞，官方名字為愛因斯坦-羅森橋(Einstein-Rosen Bridges)。原則上來說，這些時(shí)空織布里的彎曲的工作原理類似于連接宇宙中任何黑洞的捷徑，這使得它成為科幻小說中常見的主題。
有趣的是，量子理論里也有一個(gè)能夠連接無論相隔多遠(yuǎn)的物體，類似電子，的現(xiàn)象——量子糾纏?！斑@種連接是真實(shí)存在的，即使電子相隔幾光年遠(yuǎn)，”美國紐約州立大學(xué)石溪分校的理論物理學(xué)家克里斯坦·詹森（Kristan Jensen）這樣說道。愛因斯坦曾嘲笑的將這種看似不可能的連接稱為幽靈般的超距作用。然而，無數(shù)實(shí)驗(yàn)證明了量子糾纏是真實(shí)的，它可能是未來先進(jìn)科技的奠基石，例如不可思議的強(qiáng)大量子計(jì)算機(jī)和幾乎無法破解的量子加密。
“糾纏是量子力學(xué)里最怪異但最重要的特征之一，” 詹森說道。如果糾纏真的與蟲洞相結(jié)合，這或可幫助從宏觀和微觀的角度調(diào)和量子理論和廣義相對(duì)論。
量子糾纏和蟲洞
近期，美國普林斯頓高等研究院胡安·馬丁·馬爾達(dá)塞納（Juan Martín Maldacena）和斯坦福大學(xué)的萊昂納德·薩斯坎德（Leonard Susskind）教授辯論稱蟲洞是與糾纏相聯(lián)系的。尤其值得一提是，他們認(rèn)為蟲洞是每一對(duì)相互糾纏的黑洞。
“糾纏是量子力學(xué)里最怪異但最重要的特征之一，” 詹森說道。如果糾纏真的與蟲洞相結(jié)合，這或可幫助從宏觀和微觀的角度調(diào)和量子理論和廣義相對(duì)論。
量子糾纏和蟲洞
近期，美國普林斯頓高等研究院胡安·馬丁·馬爾達(dá)塞納（Juan Martín Maldacena）和斯坦福大學(xué)的萊昂納德·薩斯坎德（Leonard Susskind）教授辯論稱蟲洞是與糾纏相聯(lián)系的。尤其值得一提是，他們認(rèn)為蟲洞是每一對(duì)相互糾纏的黑洞。
相互糾纏的黑洞的產(chǎn)生有好幾種方式。例如，一對(duì)黑洞理論上來說可以同時(shí)產(chǎn)生，然后自動(dòng)相互糾纏?；蛘吆诙瘁尫诺哪芰勘徊东@然后坍塌形成黑洞，產(chǎn)生的黑洞將與之前提供“營養(yǎng)成分”的黑洞相互糾纏。
馬爾達(dá)塞納和薩斯坎德并未直接表明蟲洞與黑洞糾纏，但他們辯論稱糾纏一般都與蟲洞相聯(lián)系。他們推測(cè)糾纏的粒子，例如電子和質(zhì)子，是與極其小的蟲洞相連。咋一看這一觀點(diǎn)聽起來非常荒謬，例如，即使引力并不在其中起任何作用，糾纏現(xiàn)象仍存在。
馬爾達(dá)塞納和薩斯坎德并未直接表明蟲洞與黑洞糾纏，但他們辯論稱糾纏一般都與蟲洞相聯(lián)系。他們推測(cè)糾纏的粒子，例如電子和質(zhì)子，是與極其小的蟲洞相連。咋一看這一觀點(diǎn)聽起來非常荒謬，例如，即使引力并不在其中起任何作用，糾纏現(xiàn)象仍存在。
目前，兩支獨(dú)立的研究小組表明糾纏可能的確與蟲洞有關(guān)。如果這一連接被證實(shí)是正確的，那么它或可以幫助建立連接量子力學(xué)和廣義相對(duì)論的橋梁，潛在的幫助更好的理解這兩個(gè)理論。
全息圖和蟲洞
全息圖和蟲洞
詹森和他的同事、美國西雅圖華盛頓大學(xué)的理論物理學(xué)家安德里亞斯·卡爾（Andreas Karch）調(diào)查了成對(duì)的糾纏粒子在超對(duì)稱理論里的行為，結(jié)果表明所有已知的亞原子粒子都有尚未被觀測(cè)到的“超級(jí)對(duì)稱”粒子。這一理論的提出有利于幫助結(jié)合量子力學(xué)和相對(duì)論。
這一理論的觀點(diǎn)之一便是如果一個(gè)人想象只存在于三維的特定量子力學(xué)系統(tǒng)，它們的行為只能通過四維——也就是廣義相對(duì)論描述的宇宙所擁有的四維，也即三維的空間和第四維的時(shí)間——的物體所解釋。這一概念可能來自于名為全息圖的現(xiàn)實(shí)，后者其實(shí)具有更少維度，類似于兩維的全息圖能夠產(chǎn)生三維的錯(cuò)覺。
這一理論的觀點(diǎn)之一便是如果一個(gè)人想象只存在于三維的特定量子力學(xué)系統(tǒng)，它們的行為只能通過四維——也就是廣義相對(duì)論描述的宇宙所擁有的四維，也即三維的空間和第四維的時(shí)間——的物體所解釋。這一概念可能來自于名為全息圖的現(xiàn)實(shí)，后者其實(shí)具有更少維度，類似于兩維的全息圖能夠產(chǎn)生三維的錯(cuò)覺。
詹森和卡爾發(fā)現(xiàn)，如過一個(gè)人想象宇宙四維里的一對(duì)糾纏，它們的行為和擁有額外第五維的宇宙里的蟲洞是一樣的。更重要的是，他們發(fā)現(xiàn)糾纏和蟲洞可能是同一個(gè)東西?！俺蓪?duì)糾纏是一個(gè)擁有蟲洞的系統(tǒng)的全息圖像?！?詹森說道。美國麻省理工學(xué)院理論物理學(xué)家朱利安·松納（Julian Sonner）進(jìn)行的另外一項(xiàng)獨(dú)立研究支持了這一發(fā)現(xiàn)。
“總有一些發(fā)現(xiàn)會(huì)讓科學(xué)家們激動(dòng)的心跳加快，我認(rèn)為這項(xiàng)發(fā)現(xiàn)便是其中之一，”詹森說道。“真正令人興奮的是，可能受到這些結(jié)果的啟發(fā)，我們能夠更好地理解量子糾纏和時(shí)空之間的關(guān)系?！笨茖W(xué)家們將這項(xiàng)發(fā)現(xiàn)發(fā)表在11月20日的期刊《物理評(píng)論快報(bào)》上。
黑洞或?yàn)橄x洞 是通往另一個(gè)世界的入口(圖)
2013年05月22日 來源：鳳凰科技 作者：嚴(yán)炎劉星
蟲洞提供前往其它世界的入口。
鳳凰科技訊 北京時(shí)間5月22日消息,新科學(xué)家報(bào)道，根據(jù)一項(xiàng)最新的研究，科學(xué)家認(rèn)為的黑洞天體很可能是產(chǎn)生其他宇宙的蟲洞。如果事實(shí)的確如此，那么它將幫助揭開一個(gè)名為黑洞信息悖論的量子謎題，但批評(píng)家認(rèn)為它也可能引發(fā)新的問題，例如蟲洞最初是如何形成的。
“總有一些發(fā)現(xiàn)會(huì)讓科學(xué)家們激動(dòng)的心跳加快，我認(rèn)為這項(xiàng)發(fā)現(xiàn)便是其中之一，”詹森說道。“真正令人興奮的是，可能受到這些結(jié)果的啟發(fā)，我們能夠更好地理解量子糾纏和時(shí)空之間的關(guān)系?！笨茖W(xué)家們將這項(xiàng)發(fā)現(xiàn)發(fā)表在11月20日的期刊《物理評(píng)論快報(bào)》上。
黑洞或?yàn)橄x洞 是通往另一個(gè)世界的入口(圖)
2013年05月22日 來源：鳳凰科技 作者：嚴(yán)炎劉星
蟲洞提供前往其它世界的入口。
鳳凰科技訊 北京時(shí)間5月22日消息,新科學(xué)家報(bào)道，根據(jù)一項(xiàng)最新的研究，科學(xué)家認(rèn)為的黑洞天體很可能是產(chǎn)生其他宇宙的蟲洞。如果事實(shí)的確如此，那么它將幫助揭開一個(gè)名為黑洞信息悖論的量子謎題，但批評(píng)家認(rèn)為它也可能引發(fā)新的問題，例如蟲洞最初是如何形成的。
黑洞是內(nèi)部具有強(qiáng)大引力場(chǎng)的天體，這樣強(qiáng)大的引力使得即使是光也無法逃逸。愛因斯坦的廣義相對(duì)論認(rèn)為當(dāng)物質(zhì)被擠壓成非常小的空間時(shí)就會(huì)形成黑洞。盡管黑洞無法被直接觀測(cè)到，但天文學(xué)家已經(jīng)鑒別了很多很可能是黑洞的天體，主要是基于對(duì)環(huán)繞在其周圍的物質(zhì)的觀測(cè)。
法國高等科學(xué)研究所的天體物理學(xué)家蒂博·達(dá)穆爾（Thibault Damour）和德國不萊梅國際大學(xué)的謝爾蓋·索羅杜金（Sergey Solodukhin）認(rèn)為這些黑洞天體可能是名為蟲洞的結(jié)構(gòu)。
法國高等科學(xué)研究所的天體物理學(xué)家蒂博·達(dá)穆爾（Thibault Damour）和德國不萊梅國際大學(xué)的謝爾蓋·索羅杜金（Sergey Solodukhin）認(rèn)為這些黑洞天體可能是名為蟲洞的結(jié)構(gòu)。
蟲洞是連接時(shí)空織布中兩個(gè)不同地方的彎曲通道。如果你將宇宙想象為二維的紙張，蟲洞就是連接這張紙片和另一張紙片的“喉嚨”通道。在這種情況下，另一張紙片可能是另一個(gè)單獨(dú)的宇宙，擁有自己的恒星、星系和行星。達(dá)穆爾和索羅杜金研究了蟲洞可能的情形，并驚訝的發(fā)現(xiàn)它如此類似于黑洞以至于幾乎無法區(qū)分兩者之間的差別。
霍金輻射
霍金輻射
物質(zhì)環(huán)繞蟲洞旋轉(zhuǎn)的方式與環(huán)繞黑洞是一樣的，因?yàn)閮烧吲でh(huán)繞它們的時(shí)空的方式是相同的。有人提出利用霍金輻射來區(qū)分兩者，霍金輻射是指來自黑洞的光和粒子輻射，它們具有能量光譜的特性。但是這種輻射非常微弱以至于它可能被其他源完全湮沒，例如宇宙大爆炸后殘余的宇宙微波背景輻射，因此觀測(cè)霍金輻射幾乎是不可能的。
另一個(gè)可能存在的不同便是，蟲洞可能沒有黑洞所具有的視界。這意味著物質(zhì)可以進(jìn)入蟲洞，也可以再次出來。實(shí)際上，理論家稱有一類蟲洞會(huì)自我包裹，因此并不會(huì)產(chǎn)生另一個(gè)宇宙的入口，而是返回到自身的入口。
另一個(gè)可能存在的不同便是，蟲洞可能沒有黑洞所具有的視界。這意味著物質(zhì)可以進(jìn)入蟲洞，也可以再次出來。實(shí)際上，理論家稱有一類蟲洞會(huì)自我包裹，因此并不會(huì)產(chǎn)生另一個(gè)宇宙的入口，而是返回到自身的入口。
勇敢者的游戲
即便如此，這也沒有一個(gè)簡單的測(cè)試方法。由于蟲洞的具體的形狀不同，物質(zhì)跌入蟲洞之后可能要花費(fèi)數(shù)十億年之后才能從里面出來。即使蟲洞的形狀非常完美，宇宙最古老的蟲洞目前也尚未“吐出”任何物質(zhì)。
即便如此，這也沒有一個(gè)簡單的測(cè)試方法。由于蟲洞的具體的形狀不同，物質(zhì)跌入蟲洞之后可能要花費(fèi)數(shù)十億年之后才能從里面出來。即使蟲洞的形狀非常完美，宇宙最古老的蟲洞目前也尚未“吐出”任何物質(zhì)。
看起來似乎只有一條探尋天文學(xué)黑洞的途徑，那就是勇敢的縱身一躍。這絕對(duì)是一個(gè)勇敢者的危險(xiǎn)游戲，因?yàn)槿绻氲氖且粋€(gè)黑洞，其強(qiáng)大的重力場(chǎng)將會(huì)撕裂我們身體的每一個(gè)原子；即便幸運(yùn)的進(jìn)入了一個(gè)蟲洞，內(nèi)部強(qiáng)大的引力仍然是致命的。
假設(shè)你能幸存下來，而蟲洞恰好是不對(duì)稱的，你會(huì)發(fā)現(xiàn)自己處在另一個(gè)宇宙的另一邊。還沒等你看清楚，這個(gè)蟲洞也許又把你吸回到所出發(fā)的宇宙入口了。
悠悠球運(yùn)動(dòng)
假設(shè)你能幸存下來，而蟲洞恰好是不對(duì)稱的，你會(huì)發(fā)現(xiàn)自己處在另一個(gè)宇宙的另一邊。還沒等你看清楚，這個(gè)蟲洞也許又把你吸回到所出發(fā)的宇宙入口了。
悠悠球運(yùn)動(dòng)
“太空船也能做這樣的悠悠球運(yùn)動(dòng)，” 達(dá)穆爾說道，“（但是）如果使用自己的燃料，你就能從蟲洞的引力中逃逸”，然后探索另一邊的宇宙。
不過在宇宙這一邊的朋友也許得等上數(shù)十億年才能再次見到你，因?yàn)樵谙x洞里的穿行時(shí)間將會(huì)非常漫長。這樣的延遲使得在蟲洞兩邊的有效通訊變得幾乎不可能。如果能夠發(fā)現(xiàn)或者構(gòu)建微觀蟲洞，這種延遲可能短至幾秒鐘時(shí)間，索羅杜金這樣說道，這潛在的支持了雙邊通訊。
不過在宇宙這一邊的朋友也許得等上數(shù)十億年才能再次見到你，因?yàn)樵谙x洞里的穿行時(shí)間將會(huì)非常漫長。這樣的延遲使得在蟲洞兩邊的有效通訊變得幾乎不可能。如果能夠發(fā)現(xiàn)或者構(gòu)建微觀蟲洞，這種延遲可能短至幾秒鐘時(shí)間，索羅杜金這樣說道，這潛在的支持了雙邊通訊。
研究黑洞形成和蟲洞特性的美國俄勒岡大學(xué)尤金分校的斯蒂芬·許（Stephen Hsu），也認(rèn)為利用觀測(cè)區(qū)分黑洞和蟲洞之間差別幾乎是不可能的，至少利用目前的科技是不可能實(shí)現(xiàn)的。
外來物質(zhì)
外來物質(zhì)
“黑洞最重要的特性就是落入黑洞的物體“有去無回”的臨界點(diǎn)，而對(duì)此我們目前還無法進(jìn)行測(cè)試?！?斯蒂芬說道。但目前被認(rèn)為是黑洞的天體也可能的確是黑洞而非蟲洞，這種情況也并非不可能。目前存在不少關(guān)于黑洞形成的可行情景，例如大質(zhì)量恒星的坍塌，但有關(guān)蟲洞是如何形成的則仍是未知數(shù)。
蟲洞可能與宏觀的黑洞有所不同，它需要一些外來的物質(zhì)保持自身穩(wěn)定，而這種外來物質(zhì)是否真實(shí)存在又是個(gè)未知數(shù)。
蟲洞可能與宏觀的黑洞有所不同，它需要一些外來的物質(zhì)保持自身穩(wěn)定，而這種外來物質(zhì)是否真實(shí)存在又是個(gè)未知數(shù)。
索羅杜金認(rèn)為蟲洞的形成方式可能與黑洞相差無幾，例如都來自于坍塌的恒星。在這種情境下，物理學(xué)家一般認(rèn)為會(huì)產(chǎn)生黑洞，但索羅杜金認(rèn)為量子效應(yīng)可能會(huì)阻止坍縮形成黑洞的過程，轉(zhuǎn)而形成了蟲洞。
微觀黑洞
微觀黑洞
索羅杜金稱這一機(jī)制在更完整的物理學(xué)理論下將不可避免，后者統(tǒng)一了重力和量子力學(xué)的理論，它是物理學(xué)界長久以來的夢(mèng)想和目標(biāo)。如果這一理論是正確的，那么以往我們認(rèn)為會(huì)形成黑洞的地方，就可能會(huì)形成蟲洞。
而這一猜想并不是沒有方法對(duì)其進(jìn)行測(cè)試，有的物理學(xué)家認(rèn)為未來的粒子加速器實(shí)驗(yàn)將能夠產(chǎn)生微觀黑洞。這種微觀黑洞有可能放射出可以計(jì)算的霍金輻射，以證明產(chǎn)生的是黑洞而非蟲洞。但是如果索羅杜金猜想的是正確的話，那么形成的會(huì)是一個(gè)微觀蟲洞，因此將不會(huì)產(chǎn)生任何輻射?！巴ㄟ^這樣簡單的測(cè)試就能辨別產(chǎn)生的是黑洞還是蟲洞。”
蟲洞的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于能夠解決所謂的黑洞信息悖論。黑洞唯一能夠釋放出的就是霍金輻射，但這些霍金輻射將如何攜帶最初落入黑洞天體的原始信息，目前還尚不清楚。這種混亂效應(yīng)與量子力學(xué)相沖突，后者禁止這種信息的丟失。
“從理論上來說，蟲洞要比黑洞好的多，因此它不會(huì)發(fā)生信息丟失?！?索羅杜金說道。由于蟲洞沒有視界，物體無需轉(zhuǎn)化成霍金輻射就能自動(dòng)離開蟲洞，因此也就不存在信息丟失的問題。
而這一猜想并不是沒有方法對(duì)其進(jìn)行測(cè)試，有的物理學(xué)家認(rèn)為未來的粒子加速器實(shí)驗(yàn)將能夠產(chǎn)生微觀黑洞。這種微觀黑洞有可能放射出可以計(jì)算的霍金輻射，以證明產(chǎn)生的是黑洞而非蟲洞。但是如果索羅杜金猜想的是正確的話，那么形成的會(huì)是一個(gè)微觀蟲洞，因此將不會(huì)產(chǎn)生任何輻射?！巴ㄟ^這樣簡單的測(cè)試就能辨別產(chǎn)生的是黑洞還是蟲洞。”
蟲洞的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于能夠解決所謂的黑洞信息悖論。黑洞唯一能夠釋放出的就是霍金輻射，但這些霍金輻射將如何攜帶最初落入黑洞天體的原始信息，目前還尚不清楚。這種混亂效應(yīng)與量子力學(xué)相沖突，后者禁止這種信息的丟失。
“從理論上來說，蟲洞要比黑洞好的多，因此它不會(huì)發(fā)生信息丟失?！?索羅杜金說道。由于蟲洞沒有視界，物體無需轉(zhuǎn)化成霍金輻射就能自動(dòng)離開蟲洞，因此也就不存在信息丟失的問題。
