简而言之，时空性质取决于物质的分布与运动状况。就是在宇宙飞船的尾部安装一个曲速引擎，运行时让宇宙飞船的尾部空间类似海面上的波浪此起彼伏的推着宇宙飞船向前飞行。或者由于其它原因导致了他杀错了人。也就是说加速度所带来的时空变换等效于引力的时空变换。不过史瓦西黑洞内部存在一个无限致密的奇点。所以由这种黑洞对接的史瓦西虫洞也几乎不可能存在。白洞的内部中心也存在一个奇环。
虫洞理论最新突破?Olddemon撩宇宙2022-09-06 12:14:01，我来为大家讲解一下关于虫洞理论最新突破?跟着小编一起来看一看吧!
虫洞理论最新突破
Olddemon撩宇宙
2022-09-06 12:14:01
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引言
人生中都会有这样哪样的遗憾与不舍，对曾经作出的抉择而追悔不已。可惜，逝者如斯夫，昼夜不舍。时光一去不复返，过去的事无法改变！可是，真的如此么？
牛顿力学的时空背景是绝对的，他认为时间与空间都是绝对的，而且这两者互不相干，且时空的性质不受物质运动的影响。但是自从爱因斯坦的相对论否定了牛顿的绝对时空观后，时间与空间就被统一了起来（时空）。你定义一个事件的空间坐标，就要同时考虑该事件的时间度量。你定义一个事件的时间度量，同样也要同时考虑该事件的空间坐标。在宇宙中描述任何一个事件的物理过程，这两个物理量必须同时考虑（时空密不可分）。且物体的运动状况会影响时空性质，比如物体的运动速度越快，该物体自身的时间流逝越慢。物体的质量越大，该物体附近的时空弯曲越明显，空间的弯曲主要体现在空间的几何形变上，时间的弯曲最直观体现就是时间膨胀效应。简而言之，时空性质取决于物质的分布与运动状况。且根据天文观测数据看，我们的宇宙在大尺度上还在加速膨胀。所以从相对论角度看，时空既能弯曲，还能膨胀。时空性质具有一定的韧性，我们似乎可以改变时空？
狭义相对性穿越
我们都知道狭义相对论是专门用来处理惯性系统的。所以必须考虑狭义相对性原理（相对性原理与光速恒定）。同时也要考虑狭义相对论所带来的一系列物理效应。如一个物体运动的速度越快，该物体自身所经历的时间流逝越慢（时间膨胀效应）。如一个物体运动速度越快，该物体相对于观测者来说它自身的长度会缩短（相对性尺缩效应）。如一个物体的运动速度越快，该物体自身的质量越大（根据质能转换关系:动能可以转换成动质量！动质量加上该物体的静质量等于该物体的总质量）所以静止质量不为零的物体都不能达到光速运动，更不能超过光速（质增效应）。因为一个有质量物体运动速度越快，质量越大，所以需要维持该物体进一步加速所需要的能量越多，当有质量物体达到光速运动时，所需要维持该物体光速运动的能量也需要无穷多，这是不可能的。不过我们的运动速度可以无限的接近光速，利用高速运动穿越时空。
假设有一对双胞胎兄弟，弟弟携带着一个手表留在地球上过普通人的生活，哥哥也携带着一个手表乘坐宇宙飞船以接近光速在外太空飞行一段时间，当哥哥返回地球时，哥哥还与离开地球时差不多年轻，哥哥当初携带的手表显示时间只过去了几天或者几个月（固有时）。但是此时的弟弟或许已经白发苍苍，垂垂老矣，弟弟的手表显示已经过去了几十年（我们且假设弟弟的手表质量非常好！几十年都没坏）。这就是狭义相对论带来的时间膨胀效应，哥哥的高速运动只用了几天或者几个月就穿越到了几十年后未来。不过由于狭义相对论框架下不能达到光速或者超光速运动，所以依靠高速运动只能穿越到未来！不能穿越到过去。但是有一种曲速引擎技术可以在不违背相对论的情况下达到超光速运动。就是在宇宙飞船的尾部安装一个曲速引擎，运行时让宇宙飞船的尾部空间类似海面上的波浪此起彼伏的推着宇宙飞船向前飞行。由于不是宇宙飞船在运动！而是空间推着飞船在运动！所以这种超光速不违背相对论。而根据时间膨胀效应，速度越快，时间流逝越慢，当这个人乘坐曲速引擎宇宙飞船达到光速飞行时，理论上这个人的时间静止了（固有时），而当他超光速飞行时！理论上他的时间倒流了（固有时），也就是说他回到了自己的过去。
双生子佯谬时空图
祖母悖论
狭义相对论框架下之所以不能穿越回到过去，主要因为穿越回过去很可能颠倒因果律。比如一个人在他妈妈还没有出生之前穿越回到了过去，由于意外不小心杀死了他的外婆，他外婆死了，他妈妈就不会出生，他妈妈不会出生，他本人也无法出生，他本人都无法出生了，又怎么穿越回到过去意外杀死了他的外婆呢？这就在因果律上形成了一个无法自洽的逻辑矛盾。
祖母悖论所衍生出的平行宇宙
香蕉皮假说
有的物理学家提出了香蕉皮假说。他们认为这个人一旦穿越回到过去，就会因为种种不可预知的意外阻止他杀死自己的外婆，比如当这个人穿越回到过去！在开枪将要杀死他外婆的一刹那，突然一脚踩到了一个香蕉皮摔倒了，导致他开枪没有打中他的外婆。或者由于其它原因导致了他杀错了人。总之都会出现这样那样的不可预知的意外阻止他杀死自己的外婆。让穿越回到过去在因果性上保持他与他妈妈顺利出生。
香蕉皮假说
自恰性原理
前苏联有一个物理学家叫诺维科夫，他提出人可以回到过去，不过不能改变过去的任何事情。因为他认为我们的宇宙历史是被无数次改变过后的终极版本。他相信世界上的一切事件都是概率性的，量子力学的所有可能性都同时发生，不过回到过去杀死外婆引起因果上的矛盾逻辑发生的概率为零！所以这个人一旦可以回到过去就不可能杀死他的外婆。而能杀死他外婆的人！他的外婆也不会把他的妈妈生下来。宇宙与生俱来就带有这种自恰性。这是宇宙的固有属性。这就是诺维科夫自恰性原理。
平行宇宙
量子力学里有很多让人匪夷所思的物理效应，比如量子叠加态（薛定谔猫态）。有一部分物理学家相信，两种薛定谔猫态同时存在，存在于我们这个宇宙的猫死（活）了，另一只猫活（死）了存在于另一个平行宇宙中。这部分物理学家认为，当你打开盒子的哪一刹那，人的意识参与观测会导致宇宙分裂成两个，薛定谔猫态一只存在于我们宇宙，另一只存在于平行宇宙。哪么这种平行宇宙模型同样适用于穿越回到过去所产生的因果悖论。比如哪人穿越回到过去确定杀死了他的外婆，但同时这个人穿越回到过去的行为导致了薛定谔猫态，宇宙分裂成两个，在我们这个宇宙中，他外婆没被他杀死，他妈妈与他顺利出生，在另一个平行宇宙里他的外婆被他杀死了，他妈妈与他都没有出生。他在另一个平行宇宙里也没有穿越回到过去。
薛定谔的猫态预示着平行时空的可能性
广义相对性穿越
史瓦西虫洞
我们都知道广义相对论的等效原理（惯性质量＝引力质量）。也就是说加速度所带来的时空变换等效于引力的时空变换。史瓦西虫洞是最早的虫洞模型。史瓦西虫洞的数学模型由爱因斯坦与他的助手罗森在1930年研究引力场方程时所意外获得的一个真空解。它的存在条件需要一个史瓦西黑洞连接另一个史瓦西黑洞。不过史瓦西黑洞内部存在一个无限致密的奇点。且让两个史瓦西黑洞的奇点互相对接是不可能的，所以这种史瓦西虫洞即使在数学模型上也是断裂的！它无法对接，而且天体都具备角动量（高速旋转），像这种严格球坐标对称黑洞宇宙中几乎不存在！所以由这种黑洞对接的史瓦西虫洞也几乎不可能存在。这种最早的虫洞模型被称为（爱因斯坦罗森桥）。
广义相对论的引力场方程
洛伦兹虫洞
洛伦兹虫洞我在上一期文章《深度：黑洞的物理性质与分类》中简略提了一下。它的形成条件需要一个高速旋转的克尔黑洞或者克尔纽曼黑洞（具备角动量）。因为一个高速旋转的黑洞内部中心不再是奇点，而是奇点被角速度拉伸成了一个闭合的线圈（奇环）。理论上在这种黑洞的垂直方向上延时间轴被吸进去，可以穿过奇环中心的孔洞。穿过奇环中心孔洞后就是洛伦兹虫洞的入口，洛伦兹虫洞入口在数学模型中被称为史瓦西喉，这种史瓦西喉咙是非常狭窄的，它只能容纳一个基本粒子通过，它的另一端很大概率连接着一个白洞（黑洞在时间上的反演）。白洞的内部中心也存在一个奇环。白洞的奇环中心也存在一个孔洞与洛伦兹虫洞链接，洛伦兹虫洞的出口也是非常狭窄的，它在数学上被称为黎曼切口。所以一个洛伦兹虫洞的模型就是被一个高速旋转的黑洞吸进去，通过奇环中心孔洞进入史瓦西喉，再经过虫洞部分从黎曼切口出来被白洞喷射出去。洛伦兹虫洞由于入口与出口过于狭窄，所以又叫蠕虫洞。利用这种虫洞穿越时空也是需要经历时间的，人可以体验穿越的过程。这种洛伦兹虫洞属于持久张开的虫洞，相对来说稳定一点。所以天文观测上目前更倾向于这种洛伦兹虫洞的存在，只是天文观测上尚未发现白洞。
洛伦兹虫洞（蠕虫洞）数学模型
欧几里得虫洞
欧几里得虫洞又叫磁虫洞，它与洛伦兹虫洞最大的区别在于利用这种虫洞穿越时空不需要经历时间，你可以从欧几里得虫洞的入口进去一瞬间到达宇宙中很远的地方作空间传输。也可以利用它作时间旅行，不过由于它是瞬间时空传输！你无法体验穿越的过程，它是超距作用。欧几里得虫洞的入口与出口都是一种三维空间的闭合球面。进入这种星空球面入口后，它的内部是五维时空，但是由于人类是三维物体，我们进入这种虫洞内部后！只能贴着这种虫洞的内壁进行穿越，这种虫洞弯曲的管壁就是我们的三维空间。不能从虫洞中间的高维时空通过。所以欧几里得虫洞的整体物理性质与洛伦兹虫洞有本质不同。这种虫洞的直径最少要达到一光年。所以理论上可以让宏观物体包括宇宙飞船通过，但是由于这种虫洞太大，自身引力太强，所以也很容易由于自身的引力压缩导致崩溃，所以要想让它持久稳定的张开，必须拥有很多负质量物质的注入，什么是负质量物质？就是比如有一本负质量物质构成的书立在桌面上，你用手向前推它时，它不会向前倒下去，而是向着你面前倒过来，就是说负质量物质的受力作用是相反的。负质量物质的这种奇异性质刚好可以抵御虫洞由于自身引力压缩而面临的崩溃，以保持虫洞的稳定性。不过人类尚未在宇宙中发现这种负质量物质。但是卡西米尔效应可以证实宇宙中存在负能量，哪么根据质能转换关系来看，能量与质量只是同一事物的正反面，能量与质量可以互相转换，所以理论上也可以把负能量转换成负质量物质。不过难度很大，且维持这种虫洞的持久稳定所需要的负质量物质也不是一点点！需要很多，所以难上加难。
前沿物理学中有一部分物理学家正在研究修正引力，通过这种修正引力模型的数学解，挠率可以在不需要负质量物质的情况下也能维持欧几里得虫洞的长久稳定。不过由于修正引力属于前沿物理研究！具体细节我也不太清楚。这方面就不多赘述，希望以后的物理学家能在这方面取得突破性进展。
欧几里得虫洞（磁虫洞）
量子虫洞
这种类型的微观虫洞形成条件与原初黑洞很类似，它们都是形成于宇宙的初始阶段，不同之处在于原初黑洞形成于极端条件下物质的不均匀高密度堆积。而量子虫洞属于空间的固有属性，在圈量子引力里，空间在普朗克尺度上存在蛀孔与裂痕。而这种空间固有的蛀孔与裂痕就是量子虫洞。物理学家相信，在宇宙的初始阶段，由于暴涨的极端条件，产生了很多很多这样的微观虫洞。它们至今任然保留在宇宙星空中，等待人类的发现。
结语
时间似乎是最神奇的东西，时间箭头的单向性也让人很费解，在我们认知中，空间具备三个维度，维度表示事物的自由度，比如人类处于三维空间中，哪么对于我们人类来说，三维空间中就具备三个自由度，我们在三维空间中有三个运动方向，可以在三维空间中前后运动（第一个自由度），也可以左右运动（第二个自由度），还可以上下运动（第三个自由度）。但是时间维度似乎是单向性的，在物理学中只有热力学第二定律可以描述时间的单向性（宇宙从初始的低熵状态向高熵状态演化，宇宙的初始阶段就是高温高能量状态，只有高温高能量状态才能维持宇宙的总熵最低化，随着空间的不停膨胀，温度不断降低，四种相互作用力开始分裂，事物演化的越来越无序，当宇宙中的平均温度降低到接近绝对零度时，此时宇宙的总熵达到最大化，宇宙就迎来了它最终的死亡：热寂），所以假设你没有额外的能量注入，熵只增不减。人从婴儿演化成青年，从青年演化成老年，最后衰老病死，对于人体这个孤立系统来说，死亡就是它此时熵达到最大化。再比如一个杯子放在桌子上完好无损！此时这个杯子的熵处于最低化，但是随着时间的推移。它总有一天会掉到地面上摔碎，杯子的碎片永远不能重新跳回到桌子上还原到它完好无损的状态，破镜永远不能自身重圆，这是热力学第二定律描述时间单向性的最典型的两个例子。就像薛定谔所说的哪样:生命以负熵为食，生命的意思就在于抵抗熵增的过程。
时间之箭预示着时间的单向性
时间可能本质上不是单向性的！只是人类受限于自身的认知能力，人类只能体验时间的单向性，因为任何一个物理定律在时间轴上进行延拓，时间T这个物理量处于虚数时，物理定律依然成立，物理定律在时间轴上的正虚保持不变，就是说自然规律并不排斥穿越未来或者回到过去。
光阴似箭
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