1960 年 , 克鲁斯卡尔(Martin Kruskal, 1925–2006)将史瓦西解进行了拓展 , 构造了所谓的克鲁斯卡尔延拓 , 大概是图 2 那个样子 。 图 2 中右侧用罗马数字 I 标记出来的菱形区域是黑洞以外的宇宙 , 而上方用罗马数字 II 标记的倒三角区域便是一个黑洞 。 除此之外 , 克鲁斯卡尔延拓还包含了两个镜像的区域:区域 III 是一个镜像的宇宙 , 而区域 IV 便是黑洞的镜像 , 我们称之为白洞(while hole) 。 白洞的性质和黑洞刚好相反:黑洞把物质吸进去 , 而白洞则立即把它们吐出来 。
文章图片
图 2克鲁斯卡尔延拓的彭罗斯图(Source: 作者的课程作业)
这个黑洞和白洞的组合就很有意思了 。 试想 , 如果我们能把黑洞放在一个位置 , 再把白洞放在一个距离很远的地方 , 那么我们只要往黑洞里扔一个东西进去 , 这个东西就会从白洞里跑出来 。 这样 , 我们岂不是完成了一次瞬间转移?是的 , 其实早在 1916 年 , 弗莱姆(Ludwig Flamm, 1885–1964)就提出了这种用黑洞和白洞构成虫洞(wormhole) 。 20 世纪 30 年代 , 爱因斯坦与其合作者罗森(Nathan Rosen, 1909–1995)详细地研究了利用虫洞做瞬间转移或时间旅行的可能性 。 因此 , 虫洞也被称为爱因斯坦-罗森桥(Einstein-Rosen bridge) 。 可惜 , 当时人们认为 , 黑洞表面的引力过于强大 , 以至于任何物体都很难无伤通过 。 这一想法也就此搁置 。
1963 年 , 数学家克尔(Roy Patrick Kerr, 1934–now)发现 , 如果黑洞可以旋转 , 那么其表面某些区域可能就不会有过于离谱的引力 , 这意味着我们其实是有机会通过这些引力较弱的区域进入黑洞的 。 在《星际穿越》中 , 男主角在接近结尾时 , 尝试进入黑洞获取量子数据 , 也是利用了这一原理 。 这一新发现也使得利用虫洞进行瞬间转移或时间旅行成为物理学上的一种可能性 。 《开端》中的两位主角 , 也完全有机会利用类似的原理 , 穿越虫洞 , 回到还未发生爆炸的公交车上 。
【物理学者眼中的《开端》——时间循环的物理学原理】那么问题来了 , 我们应该如何去制造一个虫洞呢?
规范/引力对偶
1900 年 4 月 27 日 , 开尔文(William Thomson, 1st Baron Kelvin, 1824–1907)在英国皇家物理学会上发表了著名的「两朵乌云」论 , 一朵有关于光的以太理论 , 另一朵则是黑体辐射问题 。 戏剧化的是 , 这两朵乌云最终演变成为了近代物理学史上最具颠覆性的两大突破 — 相对论与量子力学 。 这一轶闻也因此为各路科普作者所津津乐道 。 然而 , 许多人也许不了解的是 , 这两大突破性理论互相之间是严重矛盾的 。 自从它们的诞生之日起 , 调和它们二者之间矛盾的努力从未停歇 。 然而 , 无论是量子理论的经典诠释 , 还是引力的各种量子化方案均未能给出令人满意的结果 。 直到现在 , 我们仍未能够成功地解决它们之间的各种冲突 。 因此 , 广义相对论(经典引力理论)与量子力学的矛盾也逐渐成为了现代理论物理学界最为棘手的问题之一 。
然而就在世纪之交 , 事情突然有了意想不到的变化 。 1997 年 , 物理学家马尔达西那(Juan Martin Maldacena, 1968–)提交了一篇论文 , 阐述了一种被称为 AdS/CFT 对偶的物理机制 。 他发现 , 一种特殊背景下的经典引力理论(AdS)与另一种特殊的量子规范理论(CFT)居然给出了高度相似的结果 。 这也就意味着 , 对于某种特殊的物理系统 , 我们既可以用一种经典引力理论来描述 , 也可以用一种量子规范理论来描述 。 是的 , 物理学家努力了快一个世纪 , 尝试调和广义相对论和量子力学 , 结果最终发现 , 它们其实可能就是同一种现象的两种不同的描述方式、同一枚硬币的两面而已 。
特别声明:本站内容均来自网友提供或互联网,仅供参考,请勿用于商业和其他非法用途。如果侵犯了您的权益请与我们联系,我们将在24小时内删除。
