[科普中國(guó)]-穿越時(shí)空是否真的能變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)？

穿越時(shí)空一直是人們夢(mèng)寐以求的夢(mèng)想，在眾多科幻小說(shuō)、影視作品中穿越總是一種必不可少的因素。那么到底可不可以穿越時(shí)空呢？科學(xué)家給出了許多不同的解釋。

“穿越”到底是什么？

首先，我們要了解一些什么叫“穿越”?！按┰健痹谖锢韺W(xué)上有一個(gè)很形象的名字——時(shí)空旅行，或者叫時(shí)間旅行，它泛指人或物體進(jìn)行空間和時(shí)間的變化。這里就不得不再提一點(diǎn)：我們的現(xiàn)實(shí)世界是三維的，但根據(jù)愛(ài)因斯坦的相對(duì)論觀點(diǎn)來(lái)解釋，我們就可以把時(shí)間看做是第四維度，這樣就把時(shí)間和空間變成了相當(dāng)于坐標(biāo)系下兩個(gè)不可分割的整體，類似于坐標(biāo)系中長(zhǎng)寬高的關(guān)系。而時(shí)空旅行則是要通過(guò)改變時(shí)間（尤為重要）和空間來(lái)進(jìn)行“旅行”的，也就是說(shuō)，我們要跳進(jìn)第四維度中，然后在跳出來(lái)，完成“穿越”。

蟲(chóng)洞：完成時(shí)空旅行

接下來(lái)我們就要進(jìn)入我們的關(guān)鍵部分，如何才能“跳”出我們的三維空間？現(xiàn)在大部分人的觀點(diǎn)是要進(jìn)行時(shí)空旅行，我們必須要通過(guò)蟲(chóng)洞。蟲(chóng)洞類似于穿過(guò)兩座山的山體隧道或者是漏斗中間的細(xì)頸部分，但它的定義、發(fā)現(xiàn)甚至建造都是一項(xiàng)繁重而艱巨的任務(wù)，而不是簡(jiǎn)單的一條通道。

蟲(chóng)洞也可以叫時(shí)空洞或愛(ài)因斯坦-羅森橋，它最早由奧地利物理學(xué)家路德維?！じトR在1916年提出。而1930年愛(ài)因斯坦及納森·羅森在研究引力方程時(shí)，認(rèn)為透過(guò)蟲(chóng)洞可以做瞬時(shí)時(shí)空轉(zhuǎn)移或時(shí)間旅行。

蟲(chóng)洞的自然產(chǎn)生機(jī)制有兩種:一、由于黑洞強(qiáng)大的引力能；二、是由于克爾黑洞的快速旋轉(zhuǎn)將時(shí)空撕出一些“小口子”。上面兩種機(jī)制可以理解為，現(xiàn)在我們要破開(kāi)一張白紙，要么這個(gè)物體足夠重可以把白紙撐破，要么它有很大的速度可以把白紙撕開(kāi)。所以一些影視劇中關(guān)于主角穿越時(shí)必定是由于大量能量涌入一個(gè)地方，破開(kāi)和宇宙這張白紙。
當(dāng)然隨著研究的深入，我們發(fā)現(xiàn)蟲(chóng)洞還具有超強(qiáng)的引力場(chǎng)，它會(huì)把一切物體撕裂為基本粒子，而在宇宙中，理論上有很多蟲(chóng)洞但很少有直徑超過(guò)10萬(wàn)公里的，但是這個(gè)寬度恰恰是太空飛船安全航行的最低要求。對(duì)于這些問(wèn)題，一些科學(xué)家也給出相應(yīng)的一些對(duì)策，比如用負(fù)能量去加固和穩(wěn)定細(xì)小的蟲(chóng)洞，在此基礎(chǔ)上我們?cè)龠M(jìn)行擴(kuò)大以便使太空飛船通過(guò)。不過(guò)按照科學(xué)家的構(gòu)想，我們維持一個(gè)蟲(chóng)洞的持續(xù)開(kāi)放需要大量的負(fù)能量，但根據(jù)量子力學(xué)的觀點(diǎn)，大量的能量堆積會(huì)摧毀蟲(chóng)洞，所以我們要在蟲(chóng)洞關(guān)閉之前完成時(shí)空旅行。時(shí)空旅行仍不是一件容易的事情！

關(guān)于蟲(chóng)洞是如何讓時(shí)間和空間改變來(lái)完成時(shí)空旅行的，我們可以分為三個(gè)部分來(lái)描述：

一、時(shí)間的改變。我們可以把現(xiàn)在我們所處的宇宙看成為一個(gè)平行宇宙，類似于一張白紙。而其他平行宇宙與我們現(xiàn)在所在的平行宇宙平行并且由時(shí)間軸串起來(lái)，可以簡(jiǎn)單理解為一沓白紙（張數(shù)無(wú)限）橫放，我們的蟲(chóng)洞就是豎在一沓白紙之間的通道。通過(guò)蟲(chóng)洞我可以來(lái)到任意頁(yè)白紙中。不過(guò)這樣對(duì)于平行宇宙的解釋可能較為淺顯，平行宇宙可以理解為時(shí)間上的平行或者空間上的平行，這里只考慮時(shí)間上的，而且時(shí)間上的平行宇宙也不會(huì)只沿這一條線走，在現(xiàn)實(shí)中我們?nèi)绻室獯蛩橐粋€(gè)杯子，那么打碎杯子和沒(méi)有打碎杯子的時(shí)空也可以看做互為平行宇宙，那么我們也可以把平行宇宙理解為可能性。

二、空間上的改變。對(duì)于宇宙我們還是可以把它看為一張白紙對(duì)折，就會(huì)出現(xiàn)和平行宇宙一樣的效果，根據(jù)宇宙三公理宇宙具有無(wú)限延展的特性，所以折疊次數(shù)是無(wú)限方式也可以是無(wú)限種。那么蟲(chóng)洞仍像一條豎在宇宙折疊處，那么我們就可以到達(dá)宇宙的各個(gè)角落。
三、空間和時(shí)間的改變。這種方式其實(shí)包含在前兩種之中，它包括平行宇宙的互相平行和本宇宙的自我折疊，所以產(chǎn)生了時(shí)空的改變。

黑洞&白洞

黑洞是現(xiàn)代廣義相對(duì)論中，宇宙內(nèi)存在的一種密度無(wú)限大體積無(wú)限小的天體，它一度被認(rèn)為是產(chǎn)生自然蟲(chóng)洞的根源。1916年，德國(guó)天文學(xué)家卡爾·石瓦西通過(guò)計(jì)算，得到愛(ài)因斯坦引力方程的一個(gè)真空解，這個(gè)解表明，如果將大量物質(zhì)集中于空間一點(diǎn)，那么就會(huì)在質(zhì)點(diǎn)周圍存在一個(gè)界面—“視界”。一旦進(jìn)入這個(gè)界面，即使光也無(wú)法逃脫。黑洞的產(chǎn)生好像一個(gè)氣球，不停的膨脹，當(dāng)達(dá)到極限時(shí)，“碰！”的一聲爆炸了，剩余的東西會(huì)迅速收縮。

對(duì)于黑洞的巨大引力我們也可以這樣理解，它類似于平面的一個(gè)凹點(diǎn)，周圍進(jìn)入凹點(diǎn)附近的物質(zhì)都會(huì)不由自主地滑到凹點(diǎn)底部。1974年霍金預(yù)言黑洞也不是完全意義上的“只進(jìn)不出”，根據(jù)廣義相對(duì)論和量子理論的結(jié)合提出了“霍金輻射”。這也說(shuō)明了大自然遠(yuǎn)比我們想像中的要復(fù)雜的多，人們還是有很多工作需要做。

黑洞根據(jù)本身的物理性質(zhì)可分為五類：1、不旋轉(zhuǎn)不帶電荷的黑洞，稱史瓦西黑洞。2、不旋轉(zhuǎn)帶電荷黑洞，稱R-N黑洞。3、旋轉(zhuǎn)不帶電荷黑洞，稱克爾黑洞。4、一般黑洞，稱克爾-紐曼黑洞。5、雙星黑洞。人們發(fā)現(xiàn)的大部分黑洞質(zhì)量?jī)H為太陽(yáng)的幾倍，但也有少數(shù)的黑洞是太陽(yáng)的幾千甚至幾億倍，如在英仙座星系的小型星系NGC1277中心內(nèi)部的黑洞質(zhì)量竟達(dá)到太陽(yáng)質(zhì)量的400億倍。

廣義相對(duì)論還預(yù)言了一種性質(zhì)與黑洞正好相反的特殊天體——白洞。但現(xiàn)在它還僅僅是一個(gè)模型尚未被觀測(cè)證實(shí)，它是宇宙的噴射源，可以向外界提供物質(zhì)和能量。白洞來(lái)源可能由于宇宙大爆炸，由于大爆炸的不均衡性，一些奇點(diǎn)已經(jīng)延遲了10000000000年，當(dāng)他們開(kāi)始爆炸時(shí)就產(chǎn)生了白洞。還有一種來(lái)源是由于黑洞的反演，形成類似于黑洞到蟲(chóng)洞在到白洞的時(shí)空穿梭理論體系，這個(gè)體系可以形象解釋時(shí)空旅行的具體途徑。物體先被拉入黑洞，然后經(jīng)過(guò)蟲(chóng)洞穿梭于第四維度，最后由白洞吐出。這種時(shí)空穿梭途徑很像穿過(guò)一個(gè)巨大的漏斗。而白洞、黑洞的相對(duì)位置決定了時(shí)空穿梭的方式。若干年之后我們?cè)龠M(jìn)行時(shí)空旅行就可以像做電梯一樣方便，穿越時(shí)空將變得觸手可及！

對(duì)于浩瀚的宇宙來(lái)說(shuō)我們的認(rèn)知還是太少了，相信通過(guò)一代又一代人的努力，穿越時(shí)空不再是科幻的情節(jié)，它將真實(shí)應(yīng)用于我們的生活。