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天文学家:宇宙可能位于虫洞内部

时间:2010-4-14 12:20:05  来源:科技日报

  我们的宇宙可能位于虫洞内部

  美国天文学家通过研究重新审视宇宙

  今日视点

  根据大爆炸理论,菲律宾申博太阳城电子游戏:宇宙是由一个致密致热的奇点膨胀到现在的状态的。这是宇宙物理学关于宇宙起源的主流理论,现在宇宙物理学的几乎所有研究都与宇宙大爆炸理论有关,或者是它的延伸。但是,大爆炸理论无法回答我们的宇宙在大爆炸发生之前到底是什么样子。

  据物理学家组织网与《科学》杂志在线版近日报道,美国印第安纳大学的理论物理学家研究发现,我们的宇宙可能自大爆炸之前,一直处于两个宇宙相连接的时空管道,即一个虫洞的内部。该篇论文刊登于4月12日出版的物理学著名学术期刊《物理快报B辑》上。

  黑洞、白洞与虫洞

  与黑洞的广为人知不同,白洞主要用来解释宇宙中的高能现象,其是否存在尚无观测证据。在广义相对论预言中,白洞与黑洞性质相反,是一种致密物体,并不吸收外部物质,而是不断地向外围喷射各种星际物质与宇宙能量,像宇宙中的喷泉。

  而虫洞(又名爱因斯坦—罗森桥)虽多见于科幻,却不是任何边缘科学或业余幻想,它的起源令人尊敬,来自于爱因斯坦与罗森的一篇论文。其可描述成连接宇宙遥远区域间的时空细管,而暗物质负责维持着虫洞出口的敞开。最简单地去理解,就是把时空卷曲起来,创造一条事件A和事件B间的近路。

  虫洞亦可能是连接黑洞和白洞的时空隧道,所以也叫“灰道”。在这时,白洞可以看成时间呈现反转的黑洞,进入黑洞的物质,最后应会从白洞出来,出现在另外一个宇宙。这是本次研究中一个非常重要的概念。

  虫洞于理论上提供了时间旅行的可能性。霍金在《时间简史》中阐述:一个空间旅行者可利用相对于地球静止的虫洞作为从事件A到B的捷径,然后通过一个运动的虫洞返回,并在他出发之前回到地球。

  这听起来似乎是个悖论,但这正是当代科幻的一个基准点。只有这样,一个人才有可能借助时光旅行装置回到过去,也即在自己出发之前又回到了地球。只不过回去的不是自己出发时的地球,而是欲去时间段的地球,看到自己的奶奶,甚至祖先,却不会影响和扭转他作为先人后代的命运。

  新研究对抗传统宇宙学

  人们曾一度倾向于描述一个简单的宇宙,其中能量和密度都以物质的形式出现:4%的普通物质,加上96%的暗物质。但实际观测从来就没有与此相符合过,且这种不一致随着时间流逝而变得越来越尖锐。暗能量的概念,在此时应运而生,试图将宇宙结构及其特性合理化。这种不可见的、能推动宇宙运动的能量,可以解释观测到的物质密度和理论预言的临界密度之间70%至80%的差异。

  但在不久前,利用基于欧几里得坐标系统的各向同性坐标,印第安纳大学的理论物理学家尼科德姆·波普瓦夫斯基描述了黑洞引力场,并为黑洞内大质量粒子径向(沿着直径的方向)行动建模。根据其计算,在大爆炸之前我们的宇宙就处于虫洞中:由另一个宇宙中某巨大星体的坍塌创造的一个虫洞,成为了通向另一个宇宙的时空管道。在虫洞的此端与彼端间,可能发展出与大爆炸相联系的类似环境,我们的宇宙,最终就于这个虫洞中诞生。

  波普瓦夫斯基描述的场景乍听起来匪夷所思,但以该理论为基底,却能解决多项宇宙学中令人困惑的谜题,解释目前人们观察到的宇宙膨胀现象。

  这其中,就包括引力、宇宙膨胀与暗能量的纠结关系:如果有另一个宇宙,其在我们的宇宙之前就已经存在,引力就可追溯到一个点上,该点强弱核力与电磁力已经统一起来。同时,若我们身处的宇宙现在正在向虫洞末端膨胀的话,这种运动就能够解释宇宙的膨胀,而不必引入至今难以捉摸的暗能量。

  试窥物理之真相

  在该次建模过程中,研究人员着重于两种不同类型的黑洞,观察粒子穿越其“事件穹界”(黑洞的边界)上的径向运动。他们的观点是:物体在黑洞内部的运动模式只有通过实验和实际观察才能得知,但自始以来人们只能观察到黑洞的外部,无法窥其内在,除非一个观察者进入黑洞内部或者原本就居住在黑洞内部。但如果我们的宇宙本身就处在另外一个更大宇宙的黑洞之中,那么就可以满足这个条件。

  同时,困扰物理界数十年、大爆炸理论衍生出的违反量子物理学定律的壁垒:黑洞信息丢失之谜,亦能因此得以解释。在这个谜

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