书城科普失踪未解之谜(世界未解之谜精编)
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第7章 跨越许多光年的旅途

是否可以找到一条通向时空的神秘之路,让人类快捷地到达宇宙中的某个目的地呢?

同样是从相对论出发,人们产生了有可能在时空中找到“捷径”,并由此而绕过光速这一障碍的思想。这一思想是由两位美国物理学家于1988年首次提出的。这两位物理学家是相对论专家基昔·索恩和帕萨迪纳的加利福尼亚科技研究院的迈克尔·莫里斯。他们是应天体物理学家卡尔·萨根——他既对不明飞行物抱有强烈的敌对情绪而又热衷于对外星生命的研究——的要求从事此项研究工作的。

萨根当时正在撰写他的书《交往》。他希望在此书中能为在星际间从事超光速航行奠定一个可以被人接受的科学基础。根据二位物理学家的想法,黑洞(其存在仍处于猜想之中)很可能可以成为找到一条“捷径”或者时空短途的着手点。这样一来,就有可能如同《星球大战》中的人物那样,用我们星球上的几个小时跨越许多光年的旅途……

当一个特别大的恒星,由于耗尽它自己储备的核燃料,最终自我崩溃时,便可以转变为一个黑洞,在此黑洞内根本不存在时空物质。光便成为空间弧内的俘虏!黑洞的猜想来自于广义相对论。这一理论的产生是非常复杂的。让-皮埃尔·吕米内在他的名为《黑洞》的书中叙述道:“1915年12月,在爱因斯坦有关广义相对论的方程文章发表一个月之后,德国的天体物理学家卡尔·施瓦茨库尔特找到了解决办法,他描述一个由真空包围着的一个星球的引力场。”他从这一模式出发得出:假如我们设想这个星球是一个浓缩的点,这个点周围的时间和空间均变得极端混乱,在“临界射线”或者叫作“施瓦茨库尔特射线”的内部,时间和空间的概念已经失去意义。在发现量子力学几年之后,人们借助于这一理论懂得了:一个特大星球,当构成它的物质密度达到过高的程度时,有可能发生“引力崩溃”。

天体物理学家们经过长期研究终于得出一个假想:在黑洞的对面,应该存在一个镜子类的东西,存在同黑洞对称的、时空的另外一“侧”,并且在它们二者之间存在被称为“施瓦茨库尔特咽喉”或“爱因斯坦—罗森桥”的一个“桥”将它们连接起来,在黑洞的另一侧,即时空的另一个地区或宇宙的另一“面”,存在一个“白洞”,黑洞所吞噬的物质便是从那里喷出。但在星球黑洞的模式中,那座桥是不可逾越的!那么,如果太空船在旅途中因此而必然被撞毁的话,如何才能设想出一个可以经过黑洞安全地从事跨星际航行的方案呢?

当发现另一种更加复杂的、由一个自转的星球形成的黑洞后,这一通过黑洞找到星际间航行捷径的思想重新活跃了起来。

1962年,新西兰的物理学家罗伊·克尔对旋转中黑洞的引力场作出了准确的计算。那几乎可以说是一个内部几何结构很复杂的“宇宙大漩涡”。让-皮埃尔·吕米内讲道:在此模式中“中心的独特物质不再是一个点,而是顺着赤道坐标平躺着的一个环状物。此环状物已不再是不可躲避的、所有的物质必须向它汇集的时空交点。这样一来,在一个旋转着的黑洞内从事航行成为可能!使用要么从那个奇怪的环状物上方,要么直接通过爱因斯坦—罗森桥穿过它的方法避开那个环状物。”爱因斯坦—罗森桥因此而成为连接两个时空区域的隧道,由于它同一条虫子在木材中蛀出的孔是看不见的情形相同,因而被命名为“虫孔”。

这个环状的“虫孔”可以被用作在相距甚远的两个时空点间、甚至在时间中游历的捷径吗?这正是索恩和莫里斯二人于1988年提出的“解决办法”。为支持这一理论,提出其他的五花八门的设想是少不了的。其实,“进入这个‘虫孔’内的任何物质都由于孔内的引力场的作用而急剧增大,因而它自身的重力会改变时空,堵塞虫孔。”索恩和莫里斯二人还提出一个解决办法:引进一些能够施加一个“反压力”的外来物质,以保持黑洞避开那个环状物!这类物质在宇宙生成初期,即(宇宙起源时的)大爆炸之后也许存在。剩余的问题是任何人都不知道这种物质目前是否仍然存在。让-皮埃尔·吕米内的结论是:“所有这一切均为纯理论性的,任何人不知道在现时代的大自然中是否仍然存在这种能产生‘反压力’的物质。为了能够有效使用时空中的这些‘捷径’,无疑必须有能力建成一些‘反’虫孔,用将一个非常微小的反虫孔加粗的办法也许可以达到此目的。即使这个构想可以实现,也无任何根据能证明用普通材料制造的太空船可以毫无危险地横穿一个反能区域!”

尽管存在这些巨大的困难,人们仍然在继续不断地为通过穿过一个“虫孔”实现星际间的交往提出一些设想。1996年3月23日《新科学》杂志列举出所有围绕“建成”一个人造“虫孔”——这或许是比我们的文明发达得多的文明有能力做到的——所进行的争论。意大利物理学家克洛迪奥·马科纳提出一种设想:人们利用引力场或许或以达到这一目的。其他的一些科学家们仍然继续在能源和反质量——它可能具备创造出一种排斥力的特殊性能——方面进行思考。真空中含有巨大的能量:这便是1948年由荷兰物理学家亨里克·卡什米尔发现的“卡什米尔效应”。这就意味着目前的物理学的现状还不能为此问题提出一个最终的解决办法。某些理论家毫不犹豫地转向将物理学的两大支柱——相对论和量子理论——结合起来的“宇宙万物论”,以“超级弦”理论著名的最新尝试设想太空中可能为三维空间。我们在不知不觉之中被抛入了“超空间”!但是此时出现超越所有这些思维的另外一个更加强劲的思想:另一个宇宙与我们并行存在,这一思想开创了一些更加神奇的前景。无论如何,寻找通向时空的神秘之路,是一个非常艰巨的科学难题。