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虫洞不会自然存在,只能由高级文明创造出来

时间: 2018年11月06日 | 作者: 李晓慧 | 来源: 环球注册新宝GG(huanqiukexue.com)
2018年11月4日,腾讯WE大会在北京举行,包括基普·索恩、丽莎·兰道尔、蒲慕明在内的著名注册新宝GG家以精彩的演讲,为现场观众介绍了物理学、生命注册新宝GG、人工智能等领域的重要进展。

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1915年爱因斯坦提出了广义相对论,这实际上是一种物理学的定律,他告诉我们时空会被质量和能量弯曲。时空的弯曲会产生引力,也就是我们在地球上能够感知的引力。

50年之后,我到了普林斯顿大学读博士,作为一个博士生,我被告知我们的世界、宇宙有可能有弯曲的一面。我们在时空当中有一系列不同的物体、事物,我会给大家介绍其中的一些,比如说体宇宙、虫洞、黑洞、奇点、时光旅行、引力波。

作为一个年轻学生,我给自己设定了一个人生目标:要用理论和观察探寻弯曲的世界。在今天的演讲中,我将给大家介绍,在过去的50多年当中,我们用这种方法了解到了什么。

虫洞由高级文明创造

在过去的56年里,包括我自己、霍金、Lisa Randall以及其他很多的同事们,都在共同探寻。

1962年,当时我们认为,这样的体宇宙并不存在,到了1999年,Lisa Randall告诉我们,这样的体宇宙有可能存在。

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如果我们看宇宙,一边是太阳系,另外一边是仙女座。如果我们要穿越体宇宙的话,我们把它折起来,会看到距离仅有几公里。

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从这样的虫洞当中,光线是可以穿越的,这样的图形也能够让我们计算,虫洞的另外一边是什么样子。

我们不断地把虫洞打开,我们可以让土星的光线穿越、弯曲,我们就走到了仙女座,我们又用虫洞回去,这么长的距离,只要几分钟就可以过去。

我们再看一下虫洞,虫洞往往会自毁,会自己崩塌,我们怎么样才能够避免这一点呢?我们就要用特殊材料去把它填充起来,它是一种反引力的效应,它能够修复虫洞的侧壁。而且可以说,虫洞并不会在宇宙当中自然产生,需要有高级文明有意识的去创造和维持,再填充特殊材料,虫洞才能存在。

但有一个例外,尽管我们说虫洞是人为的,但是在非常小的尺度上比如说10-33厘米,在这个微观尺度上,一种新的物理学理论量子引力学,能够指导我们了解。这一点我后面还会多次提到,虽然我们对此并不是了解的那么清楚。

与此相对照的是黑洞,跟虫洞不一样,黑洞是在宇宙当中切实存在的,黑洞就像失败了的虫洞一样,它是从奇点这边延伸出来,我们也想去了解一下到底黑洞是什么样子。在我们的宇宙当中,可以想象,在左上方有一个恒星,在右下方有一个摄像机,光从恒星射到右边的透镜当中,我们可以看到两边都有它的路径。

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另外,还有一个光线是穿过这个世界之后再进入到摄像机,那摄像机就能看到恒星不同的面貌,如果说有几百万个恒星的话就能看到几百万。

时光机器一经启动即刻毁灭

我再回到爱因斯坦关于时间弯曲的定律,地球的质量会扭曲时间,而这个时间的弯曲会产生引力,有这样的引力才让大家安坐在礼堂的座椅之上。

我们能够感到,引力是很小的,它使得地球上的时间每100年才放慢一秒。第一次高精度侦测是在1976年,当时NASA放了一个距离地球一万公里远的卫星,用它的原子钟进行时间的计算,再与地面上测算的时间进行对比,它的准确性能够帮我们预测爱因斯坦的时间弯曲定律。

越是临近黑洞,引力越强,时间越慢。大家可以看到,这是黑洞的视界。假设有这样一个飞船停在这边,在这样的飞船上,它测的时间就会比地球上要慢一半,如果它继续往下走,接近视界,那么最后时间会慢到停止(跟地球相比)。

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在黑洞之内,时间比停止还要慢,时间会倒流,一直会降到黑洞的中心,也就是奇点,在这个地方广义相对论会失败,会由量子引力学来替代,而这个现在我们还不太理解,虽然我们很想理解。

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说到底物理学告诉了我们,时间穿越回过去会是怎么样的。

量子物理学告诉我们,你的旅行会导致一个时间机器的启动,但是这个时间机器在启动之后,一会儿向前,一会儿向后,有可能会因巨大的爆炸而毁灭。

这个爆炸就是因为光线当中的真空不稳定所导致的爆炸。只有量子引力学才能够准确的告诉我们,实际上是怎么样的,这是霍金和我在90年代初的时候,我们一起来做的课题。

引力波,探索宇宙弯曲

我们再回到引力波,就爱因斯坦来看,它使得空间弯曲,以光速旅行。我们有这样的一个例子,它在宇宙当中自由运动,当引力波过来的时候会使得空间伸或者缩,这个时候我们就可以看到所谓伸缩的效应,它可能一个方向拉,另外一个方向压,都有可能。

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这就是爱因斯坦对于引力波的理解,在1972年的时候,我开始跟我的同事和学生一起创立了一个理论,我们能够侦测引力波,我们可以想象到引力波对于天文学的意义,我们可以对比电磁波和引力波,过去我们所使用的观测手段都是电磁波,而现在我们可以去用引力波观测宇宙。

引力波是质量和能量的牵连运动的均匀释放,其中涉及到了大量的质量和能量,而电磁波是容易被灰尘或者其它的物质吸收或者分散。引力波即使临近了宇宙大爆炸,在非常热、密度非常大的地方也不会被大幅度的吸收或者是分散。

这就告诉我们,引力波和电磁波有很大不同。

第一,引力波由于它是由弯曲的空间所形成的,它是一种去探索弯曲宇宙的理想工具。第二,它很有可能会引发我们对于宇宙理解的革命,在1972年,我的同事们和我一起提出了这样的一个设想,之后麻省理工的教授们,他们发明了激光干涉引力波的观测手段。

假如,我们有两组不同的激光各自观测,它会告诉我们引力波有一些什么样的作用,这个是Weiss提出的,我们后来又想去用激光器来进行测量。当我有了这个想法的时候,我非常激动,一旦我搞明白了,并且深刻理解了这个思想,以及它成功的可能性,我们就和麻省理工的团队一起去建设引力波的观测工具。

现在,在引力波的探测工作中,有20个国家、1200名注册新宝GG家一起来参与,包括中国。

2015年9月14日,LIGO第一次侦测到了引力波,引力波终于降临了地球,他们从地球上空穿过,作用到了我们侦测器所在的路易斯安那,另外也作用到了华盛顿的观测站,这两边我们比较了引力波所导致的振动,然后再用计算机进行模拟,我们认为来源是两个黑洞,它们都要远重于太阳,它们在13亿年以前相互碰撞,在非常遥远的星系。

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它们的碰撞融合释放了大量的引力波,当碰撞发生的时候,它就像是一个巨大的风暴,就像在海里的风暴一样,出现了振荡,引力波就飞散出去了。我们可以看到,在今后的十年,还会由它来侦测到更多的碰撞。

我们在意大利也曾经观测到了中子星的碰撞,每一个中子星大概直径20公里,大概100倍于太阳的质量,他们碰撞时会产生巨大的火球。其中会形成电磁波,世界天文学家都会去看中子星碰撞的后果,当然引力波在传播的时候会有几小时的时差。

那么LIGO还能看到什么呢?我们可能会看到黑洞撕裂中子星,我们也能够探索宇宙的诞生。

宇宙大爆炸在引力波当中所产生的东西,都是由量子物理学来控制的。在爆炸发生后,会有巨大的膨胀,这种膨胀是一种非常快速的宇宙膨胀,尤其是在宇宙形成的早期是这样的。我们可以看到,会有原初引力波,我们会从中了解到大爆炸以及量子引力学的一些知识。我们也可以知道宇宙膨胀的情况。

400年前伽利略制造了第一个天文望远镜,他能够找到木星的四个卫星。在三年之前,LIGO第一次观测到了黑洞碰撞所形成的引力波,如果我们再追溯100年,我们可以看到电磁波带给我们多少变化。

我想有请大家也跟我们一起推测一下今后的400年,我们将电磁波观测和引力波观测结合起来,我们还会有更多更大的发现,大家可以尽情想象!