科學(xué)家們一直在努力尋找一種理論描述宇宙整體的機制。目前，研究人員有兩種迥然不同的理論，量子理論和廣義相對論，它們分別從最小規(guī)模和最大規(guī)模解釋了宇宙。目前存在好幾種相互競爭的理論試圖調(diào)和兩者。
愛因斯坦提出的廣義相對論的預(yù)測之一便是蟲洞，官方名字為愛因斯坦-羅森橋(Einstein-Rosen Bridges)。原則上來說，這些時空織布里的彎曲的工作原理類似于連接宇宙中任何黑洞的捷徑，這使得它成為科幻小說中常見的主題。
愛因斯坦提出的廣義相對論的預(yù)測之一便是蟲洞，官方名字為愛因斯坦-羅森橋(Einstein-Rosen Bridges)。原則上來說，這些時空織布里的彎曲的工作原理類似于連接宇宙中任何黑洞的捷徑，這使得它成為科幻小說中常見的主題。
有趣的是，量子理論里也有一個能夠連接無論相隔多遠的物體，類似電子，的現(xiàn)象——量子糾纏?！斑@種連接是真實存在的，即使電子相隔幾光年遠，”美國紐約州立大學(xué)石溪分校的理論物理學(xué)家克里斯坦·詹森（Kristan Jensen）這樣說道。愛因斯坦曾嘲笑的將這種看似不可能的連接稱為幽靈般的超距作用。然而，無數(shù)實驗證明了量子糾纏是真實的，它可能是未來先進科技的奠基石，例如不可思議的強大量子計算機和幾乎無法破解的量子加密。
“糾纏是量子力學(xué)里最怪異但最重要的特征之一，” 詹森說道。如果糾纏真的與蟲洞相結(jié)合，這或可幫助從宏觀和微觀的角度調(diào)和量子理論和廣義相對論。
量子糾纏和蟲洞
近期，美國普林斯頓高等研究院胡安·馬丁·馬爾達塞納（Juan Martín Maldacena）和斯坦福大學(xué)的萊昂納德·薩斯坎德（Leonard Susskind）教授辯論稱蟲洞是與糾纏相聯(lián)系的。尤其值得一提是，他們認為蟲洞是每一對相互糾纏的黑洞。
“糾纏是量子力學(xué)里最怪異但最重要的特征之一，” 詹森說道。如果糾纏真的與蟲洞相結(jié)合，這或可幫助從宏觀和微觀的角度調(diào)和量子理論和廣義相對論。
量子糾纏和蟲洞
近期，美國普林斯頓高等研究院胡安·馬丁·馬爾達塞納（Juan Martín Maldacena）和斯坦福大學(xué)的萊昂納德·薩斯坎德（Leonard Susskind）教授辯論稱蟲洞是與糾纏相聯(lián)系的。尤其值得一提是，他們認為蟲洞是每一對相互糾纏的黑洞。
相互糾纏的黑洞的產(chǎn)生有好幾種方式。例如，一對黑洞理論上來說可以同時產(chǎn)生，然后自動相互糾纏。或者黑洞釋放的能量被捕獲然后坍塌形成黑洞，產(chǎn)生的黑洞將與之前提供“營養(yǎng)成分”的黑洞相互糾纏。
馬爾達塞納和薩斯坎德并未直接表明蟲洞與黑洞糾纏，但他們辯論稱糾纏一般都與蟲洞相聯(lián)系。他們推測糾纏的粒子，例如電子和質(zhì)子，是與極其小的蟲洞相連。咋一看這一觀點聽起來非?；闹?，例如，即使引力并不在其中起任何作用，糾纏現(xiàn)象仍存在。
馬爾達塞納和薩斯坎德并未直接表明蟲洞與黑洞糾纏，但他們辯論稱糾纏一般都與蟲洞相聯(lián)系。他們推測糾纏的粒子，例如電子和質(zhì)子，是與極其小的蟲洞相連。咋一看這一觀點聽起來非?；闹?，例如，即使引力并不在其中起任何作用，糾纏現(xiàn)象仍存在。
目前，兩支獨立的研究小組表明糾纏可能的確與蟲洞有關(guān)。如果這一連接被證實是正確的，那么它或可以幫助建立連接量子力學(xué)和廣義相對論的橋梁，潛在的幫助更好的理解這兩個理論。
全息圖和蟲洞
全息圖和蟲洞
詹森和他的同事、美國西雅圖華盛頓大學(xué)的理論物理學(xué)家安德里亞斯·卡爾（Andreas Karch）調(diào)查了成對的糾纏粒子在超對稱理論里的行為，結(jié)果表明所有已知的亞原子粒子都有尚未被觀測到的“超級對稱”粒子。這一理論的提出有利于幫助結(jié)合量子力學(xué)和相對論。
這一理論的觀點之一便是如果一個人想象只存在于三維的特定量子力學(xué)系統(tǒng)，它們的行為只能通過四維——也就是廣義相對論描述的宇宙所擁有的四維，也即三維的空間和第四維的時間——的物體所解釋。這一概念可能來自于名為全息圖的現(xiàn)實，后者其實具有更少維度，類似于兩維的全息圖能夠產(chǎn)生三維的錯覺。
這一理論的觀點之一便是如果一個人想象只存在于三維的特定量子力學(xué)系統(tǒng)，它們的行為只能通過四維——也就是廣義相對論描述的宇宙所擁有的四維，也即三維的空間和第四維的時間——的物體所解釋。這一概念可能來自于名為全息圖的現(xiàn)實，后者其實具有更少維度，類似于兩維的全息圖能夠產(chǎn)生三維的錯覺。
詹森和卡爾發(fā)現(xiàn)，如過一個人想象宇宙四維里的一對糾纏，它們的行為和擁有額外第五維的宇宙里的蟲洞是一樣的。更重要的是，他們發(fā)現(xiàn)糾纏和蟲洞可能是同一個東西。“成對糾纏是一個擁有蟲洞的系統(tǒng)的全息圖像?！?詹森說道。美國麻省理工學(xué)院理論物理學(xué)家朱利安·松納（Julian Sonner）進行的另外一項獨立研究支持了這一發(fā)現(xiàn)。
“總有一些發(fā)現(xiàn)會讓科學(xué)家們激動的心跳加快，我認為這項發(fā)現(xiàn)便是其中之一，”詹森說道?！罢嬲钊伺d奮的是，可能受到這些結(jié)果的啟發(fā)，我們能夠更好地理解量子糾纏和時空之間的關(guān)系?！笨茖W(xué)家們將這項發(fā)現(xiàn)發(fā)表在11月20日的期刊《物理評論快報》上。
黑洞或為蟲洞 是通往另一個世界的入口(圖)
2013年05月22日 來源：鳳凰科技 作者：嚴炎劉星
蟲洞提供前往其它世界的入口。
鳳凰科技訊 北京時間5月22日消息,新科學(xué)家報道，根據(jù)一項最新的研究，科學(xué)家認為的黑洞天體很可能是產(chǎn)生其他宇宙的蟲洞。如果事實的確如此，那么它將幫助揭開一個名為黑洞信息悖論的量子謎題，但批評家認為它也可能引發(fā)新的問題，例如蟲洞最初是如何形成的。
“總有一些發(fā)現(xiàn)會讓科學(xué)家們激動的心跳加快，我認為這項發(fā)現(xiàn)便是其中之一，”詹森說道?！罢嬲钊伺d奮的是，可能受到這些結(jié)果的啟發(fā)，我們能夠更好地理解量子糾纏和時空之間的關(guān)系?！笨茖W(xué)家們將這項發(fā)現(xiàn)發(fā)表在11月20日的期刊《物理評論快報》上。
黑洞或為蟲洞 是通往另一個世界的入口(圖)
2013年05月22日 來源：鳳凰科技 作者：嚴炎劉星
蟲洞提供前往其它世界的入口。
鳳凰科技訊 北京時間5月22日消息,新科學(xué)家報道，根據(jù)一項最新的研究，科學(xué)家認為的黑洞天體很可能是產(chǎn)生其他宇宙的蟲洞。如果事實的確如此，那么它將幫助揭開一個名為黑洞信息悖論的量子謎題，但批評家認為它也可能引發(fā)新的問題，例如蟲洞最初是如何形成的。
黑洞是內(nèi)部具有強大引力場的天體，這樣強大的引力使得即使是光也無法逃逸。愛因斯坦的廣義相對論認為當(dāng)物質(zhì)被擠壓成非常小的空間時就會形成黑洞。盡管黑洞無法被直接觀測到，但天文學(xué)家已經(jīng)鑒別了很多很可能是黑洞的天體，主要是基于對環(huán)繞在其周圍的物質(zhì)的觀測。
法國高等科學(xué)研究所的天體物理學(xué)家蒂博·達穆爾（Thibault Damour）和德國不萊梅國際大學(xué)的謝爾蓋·索羅杜金（Sergey Solodukhin）認為這些黑洞天體可能是名為蟲洞的結(jié)構(gòu)。
法國高等科學(xué)研究所的天體物理學(xué)家蒂博·達穆爾（Thibault Damour）和德國不萊梅國際大學(xué)的謝爾蓋·索羅杜金（Sergey Solodukhin）認為這些黑洞天體可能是名為蟲洞的結(jié)構(gòu)。
蟲洞是連接時空織布中兩個不同地方的彎曲通道。如果你將宇宙想象為二維的紙張，蟲洞就是連接這張紙片和另一張紙片的“喉嚨”通道。在這種情況下，另一張紙片可能是另一個單獨的宇宙，擁有自己的恒星、星系和行星。達穆爾和索羅杜金研究了蟲洞可能的情形，并驚訝的發(fā)現(xiàn)它如此類似于黑洞以至于幾乎無法區(qū)分兩者之間的差別。
霍金輻射
霍金輻射
物質(zhì)環(huán)繞蟲洞旋轉(zhuǎn)的方式與環(huán)繞黑洞是一樣的，因為兩者扭曲環(huán)繞它們的時空的方式是相同的。有人提出利用霍金輻射來區(qū)分兩者，霍金輻射是指來自黑洞的光和粒子輻射，它們具有能量光譜的特性。但是這種輻射非常微弱以至于它可能被其他源完全湮沒，例如宇宙大爆炸后殘余的宇宙微波背景輻射，因此觀測霍金輻射幾乎是不可能的。
另一個可能存在的不同便是，蟲洞可能沒有黑洞所具有的視界。這意味著物質(zhì)可以進入蟲洞，也可以再次出來。實際上，理論家稱有一類蟲洞會自我包裹，因此并不會產(chǎn)生另一個宇宙的入口，而是返回到自身的入口。
另一個可能存在的不同便是，蟲洞可能沒有黑洞所具有的視界。這意味著物質(zhì)可以進入蟲洞，也可以再次出來。實際上，理論家稱有一類蟲洞會自我包裹，因此并不會產(chǎn)生另一個宇宙的入口，而是返回到自身的入口。
勇敢者的游戲
即便如此，這也沒有一個簡單的測試方法。由于蟲洞的具體的形狀不同，物質(zhì)跌入蟲洞之后可能要花費數(shù)十億年之后才能從里面出來。即使蟲洞的形狀非常完美，宇宙最古老的蟲洞目前也尚未“吐出”任何物質(zhì)。
即便如此，這也沒有一個簡單的測試方法。由于蟲洞的具體的形狀不同，物質(zhì)跌入蟲洞之后可能要花費數(shù)十億年之后才能從里面出來。即使蟲洞的形狀非常完美，宇宙最古老的蟲洞目前也尚未“吐出”任何物質(zhì)。
看起來似乎只有一條探尋天文學(xué)黑洞的途徑，那就是勇敢的縱身一躍。這絕對是一個勇敢者的危險游戲，因為如果跳入的是一個黑洞，其強大的重力場將會撕裂我們身體的每一個原子；即便幸運的進入了一個蟲洞，內(nèi)部強大的引力仍然是致命的。
假設(shè)你能幸存下來，而蟲洞恰好是不對稱的，你會發(fā)現(xiàn)自己處在另一個宇宙的另一邊。還沒等你看清楚，這個蟲洞也許又把你吸回到所出發(fā)的宇宙入口了。
悠悠球運動
假設(shè)你能幸存下來，而蟲洞恰好是不對稱的，你會發(fā)現(xiàn)自己處在另一個宇宙的另一邊。還沒等你看清楚，這個蟲洞也許又把你吸回到所出發(fā)的宇宙入口了。
悠悠球運動
“太空船也能做這樣的悠悠球運動，” 達穆爾說道，“（但是）如果使用自己的燃料，你就能從蟲洞的引力中逃逸”，然后探索另一邊的宇宙。
不過在宇宙這一邊的朋友也許得等上數(shù)十億年才能再次見到你，因為在蟲洞里的穿行時間將會非常漫長。這樣的延遲使得在蟲洞兩邊的有效通訊變得幾乎不可能。如果能夠發(fā)現(xiàn)或者構(gòu)建微觀蟲洞，這種延遲可能短至幾秒鐘時間，索羅杜金這樣說道，這潛在的支持了雙邊通訊。
不過在宇宙這一邊的朋友也許得等上數(shù)十億年才能再次見到你，因為在蟲洞里的穿行時間將會非常漫長。這樣的延遲使得在蟲洞兩邊的有效通訊變得幾乎不可能。如果能夠發(fā)現(xiàn)或者構(gòu)建微觀蟲洞，這種延遲可能短至幾秒鐘時間，索羅杜金這樣說道，這潛在的支持了雙邊通訊。
研究黑洞形成和蟲洞特性的美國俄勒岡大學(xué)尤金分校的斯蒂芬·許（Stephen Hsu），也認為利用觀測區(qū)分黑洞和蟲洞之間差別幾乎是不可能的，至少利用目前的科技是不可能實現(xiàn)的。
外來物質(zhì)
外來物質(zhì)
“黑洞最重要的特性就是落入黑洞的物體“有去無回”的臨界點，而對此我們目前還無法進行測試?！?斯蒂芬說道。但目前被認為是黑洞的天體也可能的確是黑洞而非蟲洞，這種情況也并非不可能。目前存在不少關(guān)于黑洞形成的可行情景，例如大質(zhì)量恒星的坍塌，但有關(guān)蟲洞是如何形成的則仍是未知數(shù)。
蟲洞可能與宏觀的黑洞有所不同，它需要一些外來的物質(zhì)保持自身穩(wěn)定，而這種外來物質(zhì)是否真實存在又是個未知數(shù)。
蟲洞可能與宏觀的黑洞有所不同，它需要一些外來的物質(zhì)保持自身穩(wěn)定，而這種外來物質(zhì)是否真實存在又是個未知數(shù)。
索羅杜金認為蟲洞的形成方式可能與黑洞相差無幾，例如都來自于坍塌的恒星。在這種情境下，物理學(xué)家一般認為會產(chǎn)生黑洞，但索羅杜金認為量子效應(yīng)可能會阻止坍縮形成黑洞的過程，轉(zhuǎn)而形成了蟲洞。
微觀黑洞
微觀黑洞
索羅杜金稱這一機制在更完整的物理學(xué)理論下將不可避免，后者統(tǒng)一了重力和量子力學(xué)的理論，它是物理學(xué)界長久以來的夢想和目標(biāo)。如果這一理論是正確的，那么以往我們認為會形成黑洞的地方，就可能會形成蟲洞。
而這一猜想并不是沒有方法對其進行測試，有的物理學(xué)家認為未來的粒子加速器實驗將能夠產(chǎn)生微觀黑洞。這種微觀黑洞有可能放射出可以計算的霍金輻射，以證明產(chǎn)生的是黑洞而非蟲洞。但是如果索羅杜金猜想的是正確的話，那么形成的會是一個微觀蟲洞，因此將不會產(chǎn)生任何輻射。“通過這樣簡單的測試就能辨別產(chǎn)生的是黑洞還是蟲洞。”
蟲洞的另一個優(yōu)點在于能夠解決所謂的黑洞信息悖論。黑洞唯一能夠釋放出的就是霍金輻射，但這些霍金輻射將如何攜帶最初落入黑洞天體的原始信息，目前還尚不清楚。這種混亂效應(yīng)與量子力學(xué)相沖突，后者禁止這種信息的丟失。
“從理論上來說，蟲洞要比黑洞好的多，因此它不會發(fā)生信息丟失?！?索羅杜金說道。由于蟲洞沒有視界，物體無需轉(zhuǎn)化成霍金輻射就能自動離開蟲洞，因此也就不存在信息丟失的問題。
而這一猜想并不是沒有方法對其進行測試，有的物理學(xué)家認為未來的粒子加速器實驗將能夠產(chǎn)生微觀黑洞。這種微觀黑洞有可能放射出可以計算的霍金輻射，以證明產(chǎn)生的是黑洞而非蟲洞。但是如果索羅杜金猜想的是正確的話，那么形成的會是一個微觀蟲洞，因此將不會產(chǎn)生任何輻射。“通過這樣簡單的測試就能辨別產(chǎn)生的是黑洞還是蟲洞。”
蟲洞的另一個優(yōu)點在于能夠解決所謂的黑洞信息悖論。黑洞唯一能夠釋放出的就是霍金輻射，但這些霍金輻射將如何攜帶最初落入黑洞天體的原始信息，目前還尚不清楚。這種混亂效應(yīng)與量子力學(xué)相沖突，后者禁止這種信息的丟失。
“從理論上來說，蟲洞要比黑洞好的多，因此它不會發(fā)生信息丟失?！?索羅杜金說道。由于蟲洞沒有視界，物體無需轉(zhuǎn)化成霍金輻射就能自動離開蟲洞，因此也就不存在信息丟失的問題。
