虫洞
阿尔伯特·爱因斯坦提出了“虫洞”理论。那么,“虫洞”是什么呢?简单地说,“虫洞”是连接宇宙遥远区域间的时空细管。它可以把平行宇宙和婴儿宇宙连接起来,并提供时间旅行的可能xìng。
早在20世纪50年代,已有科学家对“虫洞”作过研究,由于当时历史条件所限,一些物理学家认为,理论上也许可以使用“虫洞”,但“虫洞”的引力过大,会毁灭所有进入的东西,因此不可能用在宇宙航行上。
随着科学技术的发展,新的研究发现,“虫洞”的超强力场可以通过“负质量”来中和,达到稳定“虫洞”能量场的作用。科学家认为,相对于产生能量的“正物质”,“反物质”也拥有“负质量”,可以吸去周围所有能量。像“虫洞”一样,“负质量”也曾被认为只存在于理论之中。不过,目前世界上的许多实验室已经成功地证明了“负质量”能存在于现实世界,并且通过航天器在太空中捕捉到了微量的“负质量”。
黑洞
黑洞中隐匿着巨大的引力场,这种引力大到任何东西,甚至连光,都难逃黑洞的手掌心。黑洞不让其边界以内的任何事物被外界看见,这就是这种物体被称为“黑洞”的缘故。我们无法通过光的反shè来观察它,只能通过受其影响的周围物体来间接了解黑洞。据猜测,黑洞是死亡恒星或爆炸气团的剩余物,是在特殊的大质量超巨星坍塌收缩时产生的。
因为黑洞是不可见的,所以有人一直置疑,黑洞是否真的存在。如果真的存在,它们到底在哪里?
黑洞的产生过程类似于中子星的产生过程。恒星的核心在自身重量的作用下迅速地收缩,发生强力爆炸。当核心中所有的物质都变成中子时收缩过程立即停止,被压缩成一个密实的星球。但在黑洞情况下,由于恒星核心的质量大到使收缩过程无休止地进行下去,中子本身在挤压引力自身的吸引下被碾为粉末,剩下来的是一个密度高到难以想象的物质。任何靠近它的物体都会被它吸进去,黑洞就变得像真空吸尘器一样。
为了理解黑洞的动力学和理解它们是怎样使内部的所有事物逃不出边界,我们需要讨论广义相对论。广义相对论是爱因斯坦创建的引力学说,适用于行星、恒星,也适用于黑洞。爱因斯坦在1916年提出来的这一学说,说明空间和时间是怎样因大质量物体的存在而发生畸变。简言之,广义相对论说物质弯曲了空间,而空间的弯曲又反过来影响穿越空间的物体的运动。
量子力学
它是研究微观粒子(如电子、原子、分子等)运动规律的理论。原子核和固体的xìng质以及其他微观现象,目前已基本上能从以量子力学为基础的现代理论中得到说明。现在量子力学不仅是物理学中的基础理论之一,而且在化学和许多近代技术中也得到了广泛的应用。上世纪末和本世纪初,物理学的研究领域从宏观世界逐渐深入到微观世界,许多新的实验结果用经典理论已不能得到解释。大量的实验事实和量子论的发展,表明微观粒子不仅具有粒子xìng,同时还具有波动xìng(参见波粒二象xìng),微观粒子的运动不能用通常的宏观物体运动规律来描写。德布罗意、薛定谔、海森堡,玻尔和狄拉克等人逐步建立和发展了量子力学的基本理论。应用这理论去解决原子和分子范围内的问题时,得到与实验符合的结果。因此量子力学的建立大大促进了原子物理,固体物理和原子核物理等学科的发展,它还标志着人们对客观规律的认识从宏观世界深入到了微观世界。量子力学是用波函数描写微观粒子的运动状态,以薛定谔方程确定波函数的变化规律,并用算符或矩阵方法对各物理量进行计算。因此量子力学在早期也称为波动力学或矩阵力学。量子力学的规律用于宏观物体或质量和能量相当大的粒子时,也能得出经典力学的结论。在解决原子核和基本粒子的某些问题时,量子力学必须与狭义相对论结合起来(相对论量子力学),并由此逐步建立了现代的量子场论。
以上是关于本书的一些理论支持,可能很多人懒得看那些关于理论的长篇大论,所以我也就尽力jīng简了一下。
以下是我自己的一些理解,同时这些理解也运用到了本书里。
关于本书中提到的yīn能量与阳能量,读者其实可以认为是正物质和反物质,因为我在知道世界上有反物质的时候,就一直认为现代科学的理论和实践,正好印证了中国古代道家学说中的yīn阳二气之说。所以书中我用了yīn、阳,书名我也用rì与夜来表示正反能量。
根据广义相对论,黑洞因为巨大的引力,黑洞星体的表面应该是绝对静止的。真正的绝对静止,时间、空间都是静止不动的。它在吞噬其他物质的时候,会导致时间的加快或者变慢。打个比方,如果你被吸向黑洞,很可能你几分钟之内就会被吸向黑洞的表面,也就是终点,但是在这几分钟之内,你会发现附近会有几万年后或者几万年之前被吸进来的东西,与你在以相同的速度走向终点。也就是说,在各个方面相同的物质,并且同时在被吸向黑洞表面的过程中,很有可能用时不同,甚至相差千年万年。我们可以认为,因为黑洞的巨大引力,扭曲了时间,甚至是空间。
基于对黑洞的认识,所以出现了虫洞一说。同时很多人都认为,黑洞的尽头就是虫洞。几十年前,科学家利用轰击原子发现了反物质的存在,这正好证明了虫洞一说的存在xìng和利用虫洞进行时间和空间旅行的可行xìng。不过我们所处的正物质世界的反物质少之又少,而且反物质只要遇正物质接触就立刻会泯灭,所释放出的能量几乎是无穷大的。我们所熟知的核能量在正反物质碰撞泯灭所释放出的能量面前,简直是不值一提。
再说,量子力学,首先这个学说就现在来看是真正的科学,一点都不带唯心主义的唯物主义科学理论。但是,它的各个方面又令人疑惑,它与各个种族的神学,因果论等唯心主义学说有着很多相似的地方。不仅如此,它有些地方还彻底颠覆了我们平时的普通认知。比如,我打你一拳,一般意义上我们认为我们之间发生了碰撞,你受我的力,我同时也受你的力,我们之间是接触的,是彼此受力的。而量子力学是这样解释的,我们之间并没有接触,我的物质与你的物质之间存在着排斥力,表面上是接触了,其实根本没有,因为彼此的排斥力作用阻止了我们的接触。还有就是因果论,这个更是离奇[姑且就说离奇吧]。我们继续用我打你一拳做例子,我打了你一拳,这是果。因是,之前你触怒了我或者其他什么原因,这是一般的认为。用量子力学的因果论是可以这样解释的,我打了你一拳,这是个果,那么可以认为因为这个果所以才有之前你触怒了我的因,也就是说既然可以顺着来,所以反过来也是正确的。从这点上也证明了量子力学的一种说法,时间和空间这两种概念,或许根本就不存在,时间和空间或许只是我们的感觉,或者根据感觉得出的结论而已,不是真实存在的。就像梦或者幻觉一样,在里面我们知道疼,知道吃喝的味道,可是事实上这些根本不存在,只是感觉而已。
利用相对论在不考虑一些量子效应和除引力以外的任何能量的时候,我们得到了一些十分简单、基本的关于虫洞的描述。这些描述十分重要,但是由于我们研究的重点是黑洞,而不是宇宙中的洞,因此我在这里只简单介绍一下虫洞的xìng质,而对于一些相关的理论以及这些理论的描述,这里先不涉及。
虫洞有些什么xìng质呢?最主要的一个,是相对论中描述的,用来作为宇宙中的高速火车。但是,虫洞的第二个重要的xìng质,也就是量子理论告诉我们的东西又明确地告诉我们,虫洞不可能成为一个宇宙的高速火车。虫洞的存在,依赖于一种奇异的xìng质和物质,而这种奇异的xìng质,就是负能量,只有负能量才可以维持虫洞的存在,保持虫洞与外界时空的分界面持续打开。当然,狄拉克在芬克尔斯坦参照系的基础上,发现了参照系的选择可以帮助我们更容易或者难地来分析物理问题。同样的,负能量在狄拉克的另一个参照系中,是非常容易实现的,因为能量的表现形式和观测物体的速度有关。这个结论在膜规范理论中同样起到了十分重要的作用。根据参照系的不同,负能量是十分容易实现的。在物体以近光速接近虫洞的时候,在虫洞的周围的能量自然就成为了负的。因而以接近光速的速度可以进入虫洞,而速度离光速太远,那么物体是无论如何也不可能进入虫洞的。这个也就是虫洞的特殊xìng质之一。
但是虫洞并没有这么太平。前面说的是在安静的相对论中的虫洞,在暴躁的量子理论中,虫洞的xìng质又有了十分重要的变化。
我们先来看在黑洞中的虫洞,也就是史瓦西黑洞和齐点周围形成的子宇宙。
黑洞周围的量子真空涨落在黑洞巨大引力的作用下,会被黑洞的引力能“喂”大,成为十分的能量辐shè。这种能量会毫不留情地将一切形式的虫洞摧毁。
在没有黑洞包围的虫洞中,由于同样的没有黑洞巨大引力的“喂养”,虫洞本身也不可能开启太久。虫洞有很大几率被随机打开,但是有更大的几率突然消失。虫洞打开的时间十分短,仅仅是几个普朗克时间。在如此短的“寿命”中,即使是光也不可能走完虫洞的一半旅途,而在半路由于虫洞的消失而在整个时空中消失,成为真正的四维时空组旅行者。
而且,在没有物体通过虫洞的时候,虫洞还比较“长寿”,而一旦有物体进入了虫洞,如果这个物体是负能量的,那么还好,虫洞会被撑开;但是如果物体是正能量的,那么虫洞会在自己“自然死亡”以前就“灭亡”掉。而在宇宙中,几乎无时无刻不存在能量辐shè通过宇宙的每一个角落,而这些辐shè都是正能量的,因此几乎可以肯定,在自然情况下是不存在虫洞的。
普朗克时间:你可以理解为无限小,两段相邻的普朗克时间不被描述为连续的,在普朗克时间内,事件的先后是没有意义的,只能说一个事件在先的概率是多少,在后的概率是多少。
后面书中如果遇到一些需要用理论支持的情节和我的一些想法,我还会贴到这里。或者偏颇,或者不对的地方,请各位指正,这本书里的一些地方都是靠这些理论来支持的。
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