平行宇宙理论与虫洞

平行宇宙与黑洞
平行宇宙(Multiverse、Parallel universes),或者叫多重宇宙论,指的是一种在物理学里尚未被证实的理论,根据这种理论,在我们的宇宙之外,很可能还存在著其他的宇宙,而这些宇宙是宇宙的可能状态的一种反应,这些宇宙可能其基本物理常数和我们所认知的宇宙相同,也可能不同。

平行宇宙经常被用以说明:一个事件不同的过程或一个不同的决定的后续发展是存在於不同的平行宇宙中的;这个理论也常被用於解释其他的一些诡论,像关於时间旅行的一些诡论,像「一颗球落入时光隧道,回到了过去撞上了自己因而使得自己无法进入时光隧道」,解决此诡论除了假设时间旅行是不可能的以外,另外也可以以平行宇宙做解释,根据平行宇宙理论的解释:这颗球撞上自己和没有撞上自己是两个不同的平行宇宙,如此云云等。

在近代这个理论已经激起了大量科学、哲学和神学的问题,而科幻小说亦喜欢将平行宇宙的概念用於其中。
在2003年的美国科学人杂志里,有一篇由美国宇宙学家马克斯·铁马克(Max Tegmark)为写的关于平行宇宙的专文,文中他将平行宇宙分成四类:
  第一类:这类的宇宙和我们宇宙的物理常数相同,但是粒子的排列法不同,同时这类的宇宙也可视为存在于已知的宇宙(可观测宇宙)之外的地方;
  第二类:这类的宇宙的物理定律大致和我们宇宙相同,但是基本物理常数不同;
  第三类(艾弗雷特(Hugh Everett III)的多世界诠释):根据量子理论,一件事件发生之后可以产生不同的后果,而所有可能的后果都会形成一个宇宙,而此类宇宙可归属于第一类或第二类的平行宇宙,因为这类宇宙所遵守的基本物理定律依然和我们所认知的宇宙相同(以上“一颗球落入时光隧道,回到了过去撞上了自己因而使得自己无法进入时光隧道”诡论的平行宇宙解决办法属于此种);
  第四类:这类的宇宙最基础的物理定律不同于我们宇宙,而基本上到第四类为止,就可以解释所有可能存在(也就是可想像得到的)的宇宙,一般而言这些宇宙的物理定律可以用M理论构造出来。

虫洞:虫洞的概念最初产生于对史瓦西解的研究中。物理学家在分析白洞解的时候,通过一个阿尔伯特·爱因斯坦的思想实验,发现宇宙时空自身可以不是平坦的。如果恒星形成了黑洞,那么时空在史瓦西半径,也就是视界的地方与原来的时空垂直。在不平坦的宇宙时空中,这种结构就意味着黑洞视界内的部分会与宇宙的另一个部分相结合,然后在那里产生一个洞。这个洞可以是黑洞,也可以是白洞。而这个弯曲的视界,就叫做史瓦西喉,它就是一种特定的虫洞。(右图片绘制:张嘉年)

  自从在史瓦西解中发现了虫洞,物理学家们就开始对虫洞的性质发生了兴趣。
  虫洞连接黑洞和白洞,在黑洞与白洞之间传送物质。在这里,虫洞成为一个阿尔伯特·爱因斯坦—罗森桥,物质在黑洞的奇点处被完全瓦解为基本粒子,然后通过这个虫洞(即阿尔伯特·爱因斯坦—罗森桥)被传送到白洞并且被辐射出去。
  虫洞还可以在宇宙的正常时空中显现,成为一个突然出现的超时空管道。理论推出的虫洞还有许多特性,限于篇幅,这里不再赘述。
  总之,目前我们对黑洞、白洞和虫洞的本质了解还很少,它们还是神秘的东西,很多问题仍需要进一步探讨。目前天文学家已经间接地找到了黑洞,但白洞、虫洞并未真正发现,还只是一个经常出现在科幻作品中的理论名词。

虫洞
  虫洞也是霍金构想的宇宙期存在的一种极细微的洞穴。美国科学
虫洞家对此
做了深入的研究。目前的宇宙中,“宇宙项”几乎为零。所谓的宇宙项也称为“真空的能量”,在没有物质的空间中,能量也同样存在其内部,这是由爱因斯坦所导入的。宇宙初期的膨胀宇宙,宇宙项是必须的,而且,在基本粒子论里,也认为真空中的能量是自然呈现的。那么,为何目前宇宙的宇宙项变为零呢?柯尔曼说明:在爆炸以前的初期宇宙中,虫洞连接着很多的宇宙,很巧妙地将宇宙项的大小调整为零。结果,由一个宇宙可能产生另一个宇宙,而且,宇宙中也有可能有无数个这种微细的洞穴,它们可通往一个宇宙的过去及未来,或其他的宇宙。
  旋转的或带有电荷的黑洞内部连接一个相应的白洞,你可以跳进黑洞而从白洞中跳出来。这样的黑洞和白洞的组合叫做虫洞。
  最后,即使虫洞存在并且是稳定的,穿过它们也是十分不愉快的。贯穿虫洞的辐射(来自附近的恒星,宇宙的微波背景等等)将蓝移到非常高的频率。当你试着穿越虫洞时,你将被这些X射线和伽玛射线烤焦。虫洞的出现,几乎可以说是和黑洞同时的。

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