震驚!時空隧道存在於蟲洞中的暗物質

  根據大爆炸理論,宇宙是由一個緻密致熱的奇點膨脹到現在的狀態的。這是宇宙物理學關於宇宙起源的主流理論,現在宇宙物理學的幾乎所有研究都與宇宙大爆炸理論有關,或者是它的延伸。但是,大爆炸理論無法回答我們的宇宙在大爆炸發生之前到底是什麼樣子。

  據物理學家組織網與《科學》雜誌在線版近日報道,美國印第安納大學的理論物理學家研究發現,我們的宇宙可能自大爆炸之前,一直處於兩個宇宙相連接的時空管道,即一個蟲洞的內部。該篇論文刊登於4月12日出版的物理學著名學術期刊《物理快報B輯》上。

  黑洞、白洞與蟲洞

  與黑洞的廣為人知不同,白洞主要用來解釋宇宙中的高能現象,其是否存在尚無觀測證據。在廣義相對論預言中,白洞與黑洞性質相反,是一種緻密物體,並不吸收外部物質,而是不斷地向外圍噴射各種星際物質與宇宙能量,像宇宙中的噴泉。

  而蟲洞(又名愛因斯坦—羅森橋)雖多見於科幻,卻不是任何邊緣科學或業餘幻想,它的起源令人尊敬,來自於愛因斯坦與羅森的一篇論文。其可描述成連接宇宙遙遠區域間的時空細管,而暗物質負責維持著蟲洞出口的敞開。最簡單地去理解,就是把時空捲曲起來,創造一條事件A和事件B間的近路。

  蟲洞亦可能是連接黑洞和白洞的時空隧道,所以也叫“灰道”。在這時,白洞可以看成時間呈現反轉的黑洞,進入黑洞的物質,最後應會從白洞出來,出現在另外一個宇宙。這是本次研究中一個非常重要的概念。

  蟲洞於理論上提供了時間旅行的可能性。霍金在《時間簡史》中闡述:一個空間旅行者可利用相對於地球靜止的蟲洞作為從事件A到B的捷徑,然後通過一個運動的蟲洞返回,並在他出發之前回到地球。

  這聽起來似乎是個悖論,但這正是當代科幻的一個基準點。只有這樣,一個人才有可能借助時光旅行裝置回到過去,也即在自己出發之前又回到了地球。只不過回去的不是自己出發時的地球,而是欲去時間段的地球,看到自己的奶奶,甚至祖先,卻不會影響和扭轉他作為先人後代的命運。

  新研究對抗傳統宇宙學

  人們曾一度傾向於描述一個簡單的宇宙,其中能量和密度都以物質的形式出現:4%的普通物質,加上96%的暗物質。

  但實際觀測從來就沒有與此相符合過,且這種不一致隨著時間流逝而變得越來越尖銳。暗能量的概念,在此時應運而生,試圖將宇宙結構及其特性合理化。

  這種不可見的、能推動宇宙運動的能量,可以解釋觀測到的物質密度和理論預言的臨界密度之間70%至80%的差異。

  但在不久前,利用基於歐幾里得坐標系統的各向同性坐標,印第安納大學的理論物理學家尼科德姆·波普瓦夫斯基描述了黑洞引力場,並為黑洞內大質量粒子徑向(沿著直徑的方向)行動建模。根據其計算,在大爆炸之前我們的宇宙就處於蟲洞中:由另一個宇宙中某巨大星體的坍塌創造的一個蟲洞,成為了通向另一個宇宙的時空管道。

  在蟲洞的此端與彼端間,可能發展出與大爆炸相聯繫的類似環境,我們的宇宙,最終就於這個蟲洞中誕生。

  波普瓦夫斯基描述的場景乍聽起來匪夷所思,但以該理論為基底,卻能解決多項宇宙學中令人困惑的謎題,解釋目前人們觀察到的宇宙膨脹現象。

  這其中,就包括引力、宇宙膨脹與暗能量的糾結關係:如果有另一個宇宙,其在我們的宇宙之前就已經存在,引力就可追溯到一個點上,該點強弱核力與電磁力已經統一起來。

  同時,若我們身處的宇宙現在正在向蟲洞末端膨脹的話,這種運動就能夠解釋宇宙的膨脹,而不必引入至今難以捉摸的暗能量。

  試窺物理之真相

  在該次建模過程中,研究人員著重於兩種不同類型的黑洞,觀察粒子穿越其“事件穹界”(黑洞的邊界)上的徑向運動。

  他們的觀點是:物體在黑洞內部的運動模式只有通過實驗和實際觀察才能得知,但自始以來人們只能觀察到黑洞的外部,無法窺其內在,除非一個觀察者進入黑洞內部或者原本就居住在黑洞內部。

  但如果我們的宇宙本身就處在另外一個更大宇宙的黑洞之中,那麼就可以滿足這個條件。

  同時,困擾物理界數十年、大爆炸理論衍生出的違反量子物理學定律的壁壘:黑洞信息丟失之謎,亦能因此得以解釋。

  在這個謎題中人們發現,一旦物質經過“事件穹界”時,所有有關該物質的信息都會丟失;然而量子力學下的演化過程中,信息應該是守恆的。

  這意味著量子力學與廣義相對論之間的潛在衝突,但在波普瓦夫斯基構建的理論裡,其完全被避免。

  目前,波普瓦夫斯基試圖將結論應用到其他類型的黑洞中,相關計算還需要進一步細化。

  “當排除一切不可能,剩下的無論多麼難以置信,也必是真相。”歇洛克·福爾摩斯的名言相當於給宇宙學加了個註腳。

  一項全新的理論很可能打開一個全新的領域,蟲洞是時間旅行的直接關係者,儘管仍一無所知,但人們似乎已欲伸指觸碰這扇時空之門,以窺得我們宇宙最深處的秘密。





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