这是一篇来自名叫《好奇宝宝》的针对儿童的系列丛书的文章。对话要求孩子们提出他们想要专家回答的问题。我们欢迎所有问题,不管是认真的还是古怪的!你可能也会喜欢播客《想象一下》,这是ABC KIDS和The Conversation基于好奇宝宝而联合出品的。
你好,我叫Vaibhav Kannan,11岁,住在墨尔本。我7年级了,我的问题是:虫洞是什么,以及,如果虫洞真的存在,它们是怎么形成和作用的?谢谢。——Vaibhav Kannan,11岁,墨尔本。
你好啊Vaibhav,这真是个好问题!
虫洞就像连接太空中两个地方的隧道。理论上,通过穿越虫洞,你可以以惊人的速度穿过太空,即使虫洞的两端相距很远。
如果你有一个一端在学校、另一端在家里的虫洞,你就可以在课堂上穿越虫洞立刻回到家中。而虫洞的另一端甚至可以在某个遥远星系的遥远星球上,这样你就可以很轻易地来个外星一日游。
所以说虫洞是个很有用的东西,对科幻小说来讲是很好的。
而问题是,据我们所知,我们的宇宙中还没有这样的虫洞。
我们还没有发现任何它们存在的证据,也不知道它们是怎么形成的。
然而,虫洞的存在并不是我们现有的宇宙理论所禁止的。所以我们可以说它们在理论上确实存在。
在科学中,理论是用来描述现实中发生或可能发生的事情的一种想法或方法。你可能听说过广义相对论,这是物理学家阿尔伯特·爱因斯坦在一百多年前建立的。该理论描述了引力,引力使我们留在地球上,使地球绕着太阳转。这个理论也用数学的方式描述了虫洞。
那么在理论上虫洞是如何运行的呢?
首先,我们需要考虑所谓的时空。我们经常把时空想象成一张有弹性的织物。我们宇宙中的一切都生活在这个假想的时空结构上。
通过对这个织物的思考,我们可以看到一种叫二维表面的东西。在纸上行走的人可以选择两种运动:向前/向后或向左/向右。事实上,空间是三维的:还可以上下跳跃!
实际上,还有第四个维度:时间。你可能不认为时间也算一个“维度”,但物理学家认为它算。把所有维度放在一起,我们就得到了所谓的时空。
回到虫洞的问题来,想象一下我们想要在时空织物上从一个地方去另一个地方,比如说从家到一颗遥远的星球。即使乘坐宇宙飞船,这趟旅程依然会花费几千年甚至更久的时间。
如果我们能把织物折叠起来,让我们的家和遥远的星球连成一线,然后在两个时空层之间形成一个孔,那会怎样?那样我们就有了一条通往该星球的捷径而不用走远路了!
没有人知道怎样或者是否可以在现实中制造虫洞,但是想想它们是很有趣的,它们对于探索我们巨大的宇宙是有益的。
关于作者:
Hannah Middleton,澳大利亚墨尔本大学引力波发现研究中心(臭氧研究中心),引力波数据分析研究中心研究员
本文观点仅代表作者,不代表《科学美国人》。
(翻译:乔爽;审校:潘燕婷)