谷歌量子虫洞《量子虫洞惊现中国》

哪些科学技术一旦获得突破,将会让人类文明实现飞跃?为什么?

谷歌量子虫洞《量子虫洞惊现中国》

人类文明的进步往往是建立在科学技术发展之上的, 科技 的重大突破甚至能够给人类带来新的产业革命,将人类的文明快速向前推进。 历史 上,蒸汽机的发明与改进促成了第一次产业革命的发生;发电机、电动机等电力设备的发明促成了第二次产业革命的发生。第三次、第四次产业革命也是由 科技 的重大突破催生出来的。

一般而言,人类很难准确预测下一次产业革命会是由怎样的 科技 突破催生出来的,不过可以大体知道一项技术的突破能够产生怎样的影响。可以推动人类文明发展的重要技术有很多,这里简单地提几个:

1.电池

锂电池的发明者已经获得了诺贝尔化学奖。锂电池的出现为人类进入信息时代发挥了非常重要的作用,若是没有锂电池,你的手机可能会有砖块那么大,并且安全性也没有太好的保障。可是锂电池仍然满足不了人类对电池的需求, 汽车 产业有朝着以电力作为动力来源的趋势方向发展,而锂电池难以作为动力来源规模化地用在 汽车 产业上。目前比较有潜力的是氢燃料电池,也许这种电池能够给人类带来一次电池方面的革命,进一步推动其他产业的发展。

2.可控核聚变

很多年前,人类就为实现可控核聚变努力着,并且在托克马克、仿星器中取得的成果已经让人看到了希望。一旦实现了可控核聚变,能源问题就可以在很长一段时间内得到根本性的解决。

3.免疫细胞治疗、干细胞治疗

大约有三分之一的人在一生中会遭遇癌症。癌症之所以难以被攻克,一个主要原因是免疫系统不会将其视为另类。通过调控人体的免疫系统,使其对肿瘤细胞进行精准的应答,就能够实现抗肿瘤的目的。目前这一技术已经有了快速发展。干细胞法治疗疾病也有了越来越多的临床应用。

4.量子技术

上世纪是量子力学建立以及催生半导体等产业发展的时期,本世纪里量子技术有望进入突飞猛进的快速发展期。量子技术目前主要在量子通信、量子计算、量子精密测量领域小试牛刀。虽然是身手小试,可做出的工作却是传统技术所难以实现或无法实现的。中国的量子通信技术已经有了应用,谷歌也实现了“量子霸权”,量子技术会在本世纪对人类的文明发展产生巨大影响。

绝对是可控核聚变反应堆!

目前,美国和中国都正在花费巨大的人力物力刷这个 科技 树。可以说,一旦掌握这个技术,人类将得到近乎零成本的清洁能源,势必将引发第四次工业革命,然后会形成以核聚变电厂为中心的工业辐射状发展,引领 社会 变革。

现在 社会 上的很多问题,归根结底都是能源问题。现代 社会 直接在能源方面的消费,能占到 社会 所有消费的40%到50%,假如我们有了又多又便宜的能源,直接表现是我们身边各类工业用的原材料都会变得很便宜(因为比如像金属冶炼等都是能源消耗的大老虎)。

我们开开脑洞,假如我们有了可控可持续核聚变反应堆,我们可以拿它来做什么:

1:解决淡水荒的问题: 我们完全可以通过电解海水的方式来获得纯净的淡水,甚至污水处理厂都可治这么干,不仅解决了污染问题,还实现了城市中水的无限利用,沙漠地区可以用大功率制冷装置来让空气中的水蒸气凝结,我们将解决缺水的问题。

2:无线供电技术的普及: 我们周围所有的用电器甚至 汽车 都可以通过无线来供电,尽管这种供电方式的效率很低,但我们的电多的用不完啊。

那时候,我们的各类手持设备移动终端,只要在基础设施建设良好的城市里,就不需要充电,由于没有电池这个瓶颈的限制,很多移动终端性能可以做的非常强大。

我们的家中的家用电器,也不再需要通过电源线来供电(此处参照刘慈欣的《三体黑暗森林》中的一段,连水杯都有加热功能)。

汽车 可能以基本不需要加油了,因为只要有公路的地方,道路两旁就有微波电力辐射的装置。

3:粮食的工业化生产: 我们可以用便宜的原材料建造粮食工厂,再用便宜的电能来制造强光,高密集度的种植粮食作物,粮食成本也会变低。

…….

如果中国有了这项技术,画面太美好,不敢想像。

凡是能将现在处于“ 科技 难关”或“ 科技 瓶颈”的 科技 项目实现突破,就会让人类文明实现飞跃。

就现在的科学技术平台,有如下一些科学技术项目或领域,一旦获得突破,将会让人类文明实现飞跃:

首先,在普通能源领域,如果能将空气或水中所含太阳能直接转化成旋转机械能,则在人类的日常工业和生活中,将终止“能源危机”及其威胁,将会使人类有取之不尽、用之不完的清洁、安全、低廉的能源。

该技术已被最新发明《喙轮全热动力发动机技术》获得突破,只需要国家层面进行产业化推广即可。

该技术可应用于:电力发电100%取代现在的火力发电; 汽车 运输(含客运和军用)可实现100%替代现在的柴油机、汽油机等系统;船运(含客运和军用)可实现100%替代现在的柴油机、汽轮机系统。最终效果是使这些领域的矿物能源消耗为零,污染为零,技术成本降至原来的20%以下。

其次,在分子生物学领域,如果能实现将现有(人或者动物、植物)的基因(DNA)缺陷进行人工修复或治愈,将会实现:治愈癌症、治愈艾滋病、治愈积劳综合征、治愈先天基因缺陷的儿童或疾病等,以及更安全、营养、高产的食物,等等。

其三,在核聚变(人造太阳)领域,如果能实现连续稳定反应,并将其装置小型化到5吨以内,将会为人类遨游银河系提供充足的能源,让人类实现银河系内的太空 探索 、研究。

其四,在能量认识领域,如果认识了能量的本质,掌握了暗能量的规律、收集、利用的方法、工艺或装置,并将其装置小型化到5吨以内,将会为人类飞出银河系、遨游现在定义的“宇宙”提供充足的能源,让人类实现宇宙 探索 、研究。

在过去的一百多年里,理论基础科学并没有太大的突破,这不禁让人感慨:在距离1 666年牛顿奇迹年 、 1905年爱因斯坦奇迹年 的354年、115年后,今天的科学是否走到了一个临界点。

而众所周知,科学技术是第一生产力, 社会 的进步更离不开科学的推动。今天的 社会 之所以发展到史无前例的高度,跟前人为我们建立起来的近乎完善的科学理论体系不无关系。

如今,一些科学技术在人类的 探索 中缓慢前行,然而一旦获得突破,将让人类文明实现飞跃。今天,科学艺苑就列举几个这样的技术。

可控核聚变

然而,直到今天人类依然离不开化石能源,由于化石能源在地球上储量有限,科学家估计, 如果人类迟迟无法在能源方面有所突破,到了本世纪末,能源问题将成为人类最大的难题。

合理使用核能是解决这一问题的主要突破点。人类从上个世纪中期就开始研究建立核电站,但目前人类所掌握的商用核技术仅仅是核裂变技术。

跟核裂变相反,核聚变是两个原子核聚合为一个原子核,并释放出大量能量的过程。太阳的能量就来自于氘与氚的聚变,而核聚变已经在太阳上持续了50亿年。

也正是因为与太阳一样的原理,可控核聚变被人们称为人造太阳,实际上,氢弹爆炸也是一种核聚变技术。但是,科学家们希望能够通过有效控制核聚变发生的过程,让能量持续稳定的输出以利用。

核聚变跟核裂变比有很多优点。

首先,地球上蕴藏的核聚变能比核裂变能丰富得多。 据科学家估计,海水中拥有45万亿吨的氘,地球上蕴藏的核聚变能约为蕴藏的可进行核裂变元素所能释出的全部核裂变能的1000万倍,可以说是取之不竭的能源。

其次,它既不会释放污染性气体,也不会产生核裂变所出现的长期和高水平的核辐射,因此核聚变干净又安全。

实际上,我国的可控核聚变技术目前处于世界领先的地位,其中位于合肥的 EAST反应堆 是世界上第一个达到实用工程标准的反应堆,也许我们距离可控核聚变的商业时日已经不远了。

超光速飞行技术

浩瀚的宇宙一直是人类 探索 的目标,但是受目前人类飞行器速度的限制,我们对宇宙的认识还远远不够。爱因斯坦曾告诉我们,任何有质量的物体速度都不可能超过光速。然而即使我们以光速飞行,能够 探索 的宇宙范围也是非常有限。

那么,光速是否可以超越呢?事实上,光速并不是不可以超越的,宇宙中并不缺少超光速现象,例如,宇宙膨胀速度就远超光速。

目前,科学家提出了三种可能超越光速的技术。

一、“曲速引擎”技术, 宇宙并不是真空的,它可以看成一个有弹性、可伸缩弯曲的物质,可以发生动态的时空扭曲,曲速引擎就是利用时空的这种伸缩性,让飞船可以在时空结构中“超光速”飞行。在不少的科幻作品中曾多次出现这种技术的应用,它也是目前科学家实现超光速飞行技术的主要研究方向。

二、量子纠缠技术, 微观世界的两个相互纠缠的微小粒子,即便分开到相聚十分遥远的两个地方,如果其中一个粒子的状态发生变化,另一个粒子能在瞬间感应到它的变化,并做出相应的改变,感应的速度是瞬间的,这种现象被称为“量子纠缠”,也有人称这种现象为“幽灵般的超距作用”。这种超光速现象为人类实现超光速飞行开启了一扇新的大门。

三、虫洞穿梭技术, 根据相对论,质量或能量足够强大,就有可能在宇宙时空中打穿一个洞,连接起两个遥远的宇宙空间,通过它就可以快速到达目标,实现超光速飞行。也就是说,通过虫洞连接起不同的时空,人们可以轻易的到达几万光年外的时空。

不过,想要打通虫洞,需要极其大的能量,以人类现在的技术根本做不到,或许将来的人类方法获得更强的能量后可以实现。

常温超导体

从1911年科学家首次发现了超导现象,经过100多年的发展,超导体的温度提高到大约140K,并逐渐开始商用,但是超导材料所需的超低温条件依然极大的限制了其应用范围。

超导体就是低于某温度时电阻为零的导体,除了超导性,超导体还有完全抗磁性的特性。 那么加入常温超导体实现后,将如何改变我们的生活呢?

首先,由于常温超导体在室温下没有电阻,因此日常家用电器对于电的消耗将消失。 因此各种电器的性能、用电的效率会有质的提升,更多的精细电元件会应用到我们的生活。同时,速度极快的超导计算机和量子计算机将成为可能。

其次,将常温超导体作为发电机的绕组,可以将发电损耗降到最低,使得发电变得更加容易。 由超导材料制作输电线可以把电几乎无损耗地输送给用户,而要知道,目前的铜铝导线输电,约有15%的电能损耗在输电线路上。

再次,由于超导材料的抗磁性,将超导材料放在一块永磁体上方,由于磁体的磁力场不能穿过超导体,磁体和超导体之间会相斥,使超导体悬浮在磁体上方。 高速超导磁悬浮列车正是利用这种磁悬浮效应实现的,常温超导体的突破将使得磁悬浮交通得到更广泛的应用。

总结

实际上,还有像 强人工智能、干细胞治疗、量子通讯 等技术,一旦有所突破,同样能够深深地影响我们的生活,由于篇幅有限,我们就先列举以上这些。

第一,要突破最小化高能显微镜。这样的显微镜对物理化学、人体结构、医学治疗、天文观察等等领域非常重要。

第二,突破地球大气实现每秒超过四十公里的太空旅行。

第三,找到超耐高温、低温的、千年不变的材料。

这样将会让人类文明实现质的飞跃。

美国已经运行了量子计算机,是当前最能让人类文明获得飞跃发展的技术突破。它的计算速度比超级计算机快100万倍,它可以模拟人的思维,还可能超过人的智慧。5G6G是高 科技 应用的手段,量子计算机是高 科技 应用的大脑。非常可怕,万能的魔鬼来了。

超级容量电池。试想一辆电动 汽车 安装一块笔记本电脑大小的电池,续航能力达2000公里,且充电一次只需十几分钟;这种电池用在手机上,充一次电可续航半年;一组超级电池组用在波音777飞机上,一次充电可从北京飞到纽约 ,那时可控核聚变发电已相当成熟安全,一度电的成本只有现在的十分之一 你想想,人类 社会 会有多大的变化!

人类文明的进步,从来都是建立在生产力大发展的基础上。科学技术是提高生产力的最重要因素,自然也是人类文明进步的一大驱动力。特别是蒸汽机的出现曾引起了18世纪的工业革命,直到20世纪初才逐渐被内燃机和汽轮机等替代。电的发明以及电力驱动更是现代工业的基础,而计算机在上个世纪40年代的出现,则再次大大提升了人类文明的层级。

随着通信、当代计算机等技术的发展,人类文明发展又到了一个新的阶段。目前可以预测的几十年内可能实现突破的科学技术领域 量子计算、受控核聚变 ,可能会推动人类文明实现质的飞跃,再上一个台阶。

量子计算 将彻底实现人工智能所需的中心计算能力。一旦量子计算成熟,通过量子计算+边缘计算+持续连接,推动人类进入人工智能时代,可以让人类的生产效率提升百倍千倍。让人类从绝大多数领域生产、学习活动中得以解放出来,从而可以完全聚焦于创造,并有足够精力回归生活的本质,从而推动文明实现飞跃。

受控核聚变 则可以为人类提供接近无限丰富的能源,从而彻底满足人类文明飞跃所需的指数倍数的能源需求增长。并彻底改变人类对化石能源的依赖,大幅度减少化石能源造成的污染。有了足够的、不会枯竭的清洁能源,才会有人类文明的大突破。

不过上述两个领域仅仅是理论上的 科技 突破是不够的,都是 需要大量的技术积累和不断的工业化磨砺成熟,才会产生实质性效果 。而且这些 科技 领域不是孤立的靠自身就可以达成改变人类文明的能力,还必须同步发展相应的一系列科学技术,打造出完善的工业4.0、工业5.0体系,并在此基础上 积累极大的生产能力、 社会 财富 ,才会促成文明的飞跃,这个积累过程可能需要数十年甚至更多。

这两大领域科学技术的理论突破可能需要的几十年时间,加上大规模的产业化及推广应用至少也是数十年。然后在这样高效的生产力下再积累 社会 资源和财富数十年,人类文明这次大的提升可能需要上百年时间。

吃穿住行的 科技 发明都很重要!吃的方面食物贮存压缩技术发展将使人类太空旅行能决食物问题!穿的方面,飞行服隐身衣的发明将使人类彻底摆脱二维旅行,实现真正立体无障碍随心所欲旅行。住的方面,大型长时间滞空飞艇舰将使人类把空间变成大海,人类居住空间将彻底立体化。行的方面,空气能动力的发展,核聚变成功与小型化将带领人类走得更远的星空,而生命医学的进步,如长生药,仿生机械的发展将使人类寿命大大延长!

题有野心挺好。谈点直觉仅供参考。科学技术突破,若按碰巧发现青霉素,怕是不再可能。未来的高 科技 ,需以深层科学原理为先导。

本文重点谈物理思维的突破与创新,旨在跳出某些神逻辑的怪圈与陷阱。然后就技术装备的创新给一些思路与设想。

物理思维的突破口是“密度分布法”

数学,是建立抽象模型的操作技术,特定的模型只适用于特定的场合,既不能精确过度,也不能误差太大,模型不能乱套,这是常识。

物理,研究物态系统动力学关系。“动”表现为实体的运动,“力”依赖于场的传递。物理学 动力学,研究实体与场之间的关系。

现行动力学模型,如,矩阵方程、波动方程、波函数、路径积分,并不适合场效应。

笔者认为,引力·能量·电流·磁强·波频——都是实体运动扰动空间所激发的场效应。

场,也叫真空场、空间场、场空间。场有多种:引力场、电磁场、电场、磁场,

场效应的操作,可简化为真空场密度,包括场的质量密度、能量密度、概率密度。

费米子,主要是电子(e )与质子(p ),或者说是正负电子,既有基于自身自旋半径的净密度,也有基于在附近震荡的毛密度,不能只在本地自旋而不在附近震荡。

质子内部的夸克环相当于一个正电子,其余相当于玻色子或高密度场介质,作为缪核。

中子本质,不过是在特定约束条件下由电子与质子强电磁力作用(即弱核力)的复合粒子。

基本原子,电子与质子构成二体系统是氕原子,作为构造复合原子的基本原子。

实体逻辑,在氕原子的内空间,核外电子与核内电子,二者的动量矩守恒。

各种原子,在大质量天体如超新星内部,氕原子相互叠加,有了轻重原子与超重原子。

矿物来源,由于超新星爆炸,有了地球,密度分布不同原子混乱分布,成为地球矿物质。

电子的概率密度分布的意思

概率密度,主要指核外电子在原子内空间与核内电子在核子内空间之高速运动轨迹出现的次数或点数的概率。其中:

原子内空间核外电子活动半径 原子半径,r=0.1纳米,平均以v=2200千米/秒循环震荡,每秒循环次数n=v/2πr=14万次。由此可推:

①核外电子的径向概率分布的线密度:

ρ₁=n/r=1.4 10⁵/10 ¹⁰=1.4 10¹⁵[m ¹]

②核外电子的切向概率分布的面密度:

ρ₂=n/πr²=1.42 10²⁴[m ²]

③核外电子的径切双向概率分布的体密度:

ρ₃=n/4.2r³=3.4 10³⁷[m ³]

核子内空间核外电子活动半径 核子半径,r=2.8费米,平均以v=22万米/秒循环震荡,每秒循环次数n=v/2πr*=140万次。由此可推:

④核内电子的径向概率分布的线密度:

ρ₁=n/r*=1.4 10⁶/(2.8 10 ¹⁵)=5 10²⁰[m ¹]

⑤核内电子的切向概率分布的面密度:

ρ₂=n/πr*²=1.42 10³⁵[m ²]

⑥核内电子的径切双向概率分布的体密度:

ρ₃=n/4.2r*³=3.4 10⁴⁵[m ³]

从核外电子与核内电子的概率分布密度可见,原子与核子的内空间几乎被1个电子填满。

而且,电子欲争自由活动的抗简并压在密度分布上的综合效应,导致原子与核子的刚性。

核外电子的概率密度分布的意义

意义1:解释原子光谱的超精细结构

电子在概率分布各个点位,都在扰动原子内空间的场介质,激发不同频率的电磁波,面密度电子点数=电磁波的波数:ν(~)=ρ₂。

由此可见,核外电子轨迹的概率密度分布,决定了原子外空间分布了密不可分的电磁波。

意义2:解释脑细胞电池的记忆结构

显然,人类大脑海马体的脑细胞电池的核心要素是核外电子。核外电子在脑细胞电池的概率分布,取决于不同的外界刺激性信号,而信号的本质,就是特定频谱的电磁波。

场介质的质量密度与能量密度

根据正负电子湮灭反应,电子发生器释放在真空管中的光电子(e 或e )被置入互为反向的强磁场,有一个电子颠倒了南北极,变成正电子(e 或e ),当正负电子分别被加速到光速时,设法将二者碰撞,即可发生湮灭效应:

e +e +2 ½m₀c² γ +γ +2hc/λ₀

湮灭的本质是电子急剧膨胀为场量子(引力子兼光量子),实物质与场介质之间突变,其中:

电子质量 场量子质量,电子的自旋势能 引力子自旋势能,电子动能 光子辐射动能。

由此容易得到几个推论,构成场效应方程组:

推论1:场量子质量(γ) 电子固有质量

即:γ=m₀=9.11 10 ³¹kg=0.511MeV/c²

推论2:引力子自旋势能 电子自旋势能

即:Ep=hc/λ₀=m₀c²,有:h=m₀cλ₀

推论3:光子辐射动能 电子位移动能

即:Ek=hc/λ=½m₀v²,有:λ=2hc/m₀v²

推论4:光子自旋半径=光子波长 2π

即:r(γ)=λ/2π=c/2πf

推论5:光子质量密度=电子质量 光子体积

即:ρ(γ)=m₀/4.2r(γ)³

推论6:光子势能密度=电子势能 光子体积

即:σ(γ)=m₀c²/4.2r(γ)³

推论7:大粒子场效应 n个电子当量场效应

即:½mv²=(m/m₀)hc/λ,有:λ=2hc/m₀v²

场量子是模拟的充满空间的拓扑单元

真空不空,已经为科学界公认。既然真空充满了无空隙的场介质,场量子就不能是球体。

否则,如果按面心体分布,就会有25%的空隙,此空隙就是光子与超距论的致命瑕疵。

因此,场量子只能是随机应变的拓扑性的在本地震荡的飘带,很像大海的波浪。

但是,由于“本地波节的浪涌”与“本地漩涡的旋转”,皆可作为等效的谐振子。因此,为了简明扼要,我们仍可把光子当作漩涡球。

场量子可以是连续性递弱的场密度

真空,是物质存在的特殊形式,也可以叫无形物质。无形,意味着无定形或无量子。

换句话说,空间密度随着引力场半径延伸而递减,没有像电子一样独立存在的场量子。

但为了定量,场量子可以是对场介质属性所模拟的引力子和或光量子的统计学模型。

不妨规定:把电子自旋运动扰动场介质所对应的场量子叫引力子或空子,把电子轨道运动扰动场介质所对应的场量子叫光量子或光子。

光子不是光源发射出来的光子弹,而是(核外/核内/自由)电子位移扰动场介质激发的光子。

光子是电磁波的一个波节或漩涡体,光子只在本地以光速震荡,光子与光子之间相互推涌。

光子有三大功能:①吸能,将电子动能吸收进来;②载波,承载电磁波;③传力,把引力与电磁力通过辐射方式传递出去。

就一束单色光而言,根据熵增原理,相邻光子,频率在递减(降频),波长在递增(红移)。

但根据哈勃定律,类星体激发的电磁波在深太空的降频红移的幅度很小。

类星体附近的光子是高频光子(如伽玛线),经漫长 历史 长河,浪涌到射电望远镜附近是低频光子(如毫米线)。

因此,在近光程范围,单色光沿途的各个本地光子,可以做近似处理,但不是全同粒子论。

如此看来,如何看待光子计算机的前景,如何看待所谓的暗物质与暗能量,读者自有判断。

基于密度分布法,展望未来的高 科技

自从1905年爱因斯坦揭示了光电效应的动力学方程,eU= ½m₀v²= hc/λ,光电子技术突飞猛进,极大推动了微电子技术领域的进步。

其实光电效应方程,是最典型的场效应,蕴涵着场介质的分布密度,可以简化为笔者的场效应方程:½m₀v²=hc/λ。

笔者认为,物理思维有必要基于场密度分布变化的场效应,调整一下基于路径积分法。

展望1:基于电子概率密度的脑科学方向

鉴于目前脑科学研究,并没有涉及电子概率密度。笔者认为,基于场效应方程组,研究海马体脑细胞电池的电子概率密度的分布结构。

展望2:基于场密度分布的低温场效应

低温场效应,尤其表现在朱棣文激光制冷效应。有人认为激光制冷源于原子震荡极慢。

而笔者认为,是核外电子运动被周围激光锁定,大大削弱了核外电子的概率分布密度。

除了环形分布的激光约束法,导致场密度急剧下降,还可以用磁约束法,来锁定电子运动。或许是高温超导技术的最佳选项。

展望3:基于电子概率密度的超大容量电池

鉴于某种原因,包括不敢贬低读者智商,这部分内容,恕不解释。我想读者可以见仁见智。

Stop here。物理新视野与您共商物理前沿与中英双语有关的疑难问题。

虫洞到底是什么?人类未来真的可以实现时空穿越吗?

你敢相信吗?人类真的有可能实现空间穿越。喜欢看科幻题材电影的朋友,在电影中应该都看过这样的画面,宇宙飞船在前方打开一个空间洞口,穿过空间洞口,飞船就会瞬间跳跃到宇宙的另一边。

人类离开太阳系之后,想要去往遥远的宇宙深处,或者是人类想要进入时空的裂缝,从而实现时空穿越,都会通过一种特殊的媒介——虫洞。

本期我们就一起来聊聊人类未来真的有机会实现时空穿越吗?我们真的可以找到虫洞吗?新来的朋友喜欢可以点点关注。

“虫洞”也叫“时空洞”,学名叫“爱因斯坦-罗森桥”,简单的说,虫洞就是连接宇宙遥远区域之间的一根时空细管,它也可能是连接黑洞和白洞之间的时空隧道,物质从黑洞进去,经过虫洞,再从白洞辐射出来,因此虫洞也叫“灰洞”,这是目前的一个较为流行的假说。

如果我们有办法进入虫洞,就可以实现“瞬间移动”,从太阳系,移动到其它的星系之中,当然,也可能离开银河系,去往宇宙中的各个地方。还有研究者认为,虫洞还可以让人类去往过去和未来,说白了就是虫洞打破了时间的运行规律,我们可以在进入时空裂缝后,去往不同的时空。

那么,人类到底应该如何找到虫洞,并且开启它,让它可以为人类时空旅行,提供相关的帮助呢?科学家提出了一个“负能量”的概念,他们认为只要往虫洞里灌入负能量,就可以维持住虫洞不消失,并且慢慢打开。

当然,真的有科学家通过实验找到了负能量。但是,即使我们找到了负能量,也没办法。因为科学家通过计算发现,如果要打开虫洞达到1光年的尺度,需要灌入的总负能量是整个宇宙总能量的6倍,这是因为存在潮汐力,如果虫洞太小,很有可能没进去就被撕碎了。

而且虫洞的量子效应极大,以至于虫洞的结构极其不稳定,任何极其微小的扰动都有可能导致坍塌。并且根据推算虫洞一般都非常微小,有可能小到量子级别,从这个角度上来看,做成这件事情是几乎不可能的。

虽然虫洞只是目前的一个理论推导,但发现虫洞,甚至构建或穿越虫洞,一直是物理学研究前沿最热也是最难解的“悬案”。一方面,深空探测的技术一直在升级迭代;另一方面,相关理论也在不断求新求变。但穿越虫洞一直是一个遥不可及的梦想。

对于人类来说,虫洞的确是非常令人着迷的,这是目前理论中最有可能帮助人类实现星际穿越的一种途径。在被光速所限制的宇宙中,如果能够利用虫洞,那么人类的脚步就可以遍及宇宙的各个角落, 探索 宇宙的秘密。但是时空旅行到底会给人类带来正面影响,还是会对人类文明带来灾难,我们不得而知。对于虫洞,你怎么看呢?

虫洞究竟是什么,它真的可以穿越时空吗?

霍金推导出量子平行宇宙间存在着无数个虫洞,只是因为太小,人类无法穿越。

难道虫洞——这条时空捷径,真的被彻底堵死了吗?

当然不是,这一次打通虫洞的不是别人,正是霍金的赌友——基普·索恩。

对,就是这位科幻巨片《星际穿越》唯一的科学顾问,他在天体物理界更是如雷贯耳,堪称巨擘——全球最大引力波天文台LIGO的创始人。

要知道早在1999年,索恩就已预言:三大科学难题,21世纪必将会被破解——

黑洞是否遍布全宇宙?(已被证明普遍存在)

探测引力波是否真的存在?(2016年LIGO宣布首次发现引力波)

量子效应能否在宏观尺度上被观测到?(尚未证实)

三大难题,竟然已经成功预言了两个!可见这位科学大神有多神。

正式破题之前,顺便插播一下:为啥说霍金与索恩是一对儿赌友?

早在1975年,两人为了争论「天鹅座X-1是否存在黑洞?」结果杠上了。要知道霍金可是靠研究黑洞起家的,「霍金辐射」至今在黑洞研究领域无人出其右;索恩也不白给,曾是【黑洞】名词的创造者——惠勒的高徒。

于是两人签下对赌协议:如果索恩输了,得给霍金订阅4年的《私家侦探》杂志;要是霍金输了,给索恩订阅一年的《阁楼》。结果等到1987年,这本杂志开始定期寄到索恩家里,导致他老婆埋怨霍金好坏!?

言归正传,这一次打通虫洞的起因,并不是索恩要跟赌友打赌,而是受人之托——接受另一位科学神人的研究托付,此人就是科普巨星卡尔·萨根。

1985年,萨根寄给索恩一本手稿,这就是后来鼎鼎有名的Contact(科幻小说《接触》/《接触未来》,后来改编成科幻大片《超时空接触》)。

请求他解决一个科学难题:如何在不违背超光速的情况下,实现小说情节需要——地球人能够跟26光年之外的超级文明,实现超时空接触?

毫无疑问,除了友情之外,激发好奇心和挑战不可能,成为基普·索恩的主要驱动力。

当然,只靠这些是远远不够的,摆在索恩眼前的——虫洞问题可是个大问题,一个难以逾越的学术障碍,以至于引得无数英雄竞折腰。

最早的虫洞描述是在1916年,由奥地利物理学家弗莱姆Flamm,根据刚刚发表几个月的爱因斯坦广义相对论推导出来的,这是一个球对称、没有任何引力的虫洞,当然那时还没有虫洞这个叫法。

多年以后,是物理界的命名大师惠勒创造的Wormhole虫洞一词。

1930年代,爱因斯坦和罗森一起搞出了一个数学怪物,名叫「爱因斯坦-罗森桥」,其实就是虫洞——连接两个不同时空的狭窄隧道。从理论上首次证实了虫洞可以存在。

1963年,新西兰数学家克尔(提出著名的克尔黑洞)推导出,大质量的黑洞内部引力并非无穷大,存在着一个奇环(不是一个奇点),其实也是一种虫洞,通往另一个时空的隧道,理论上可以顺着这个奇环实现空间转移,或者时间旅行。

短短一年后,1964年,苏联物理学家伊戈尔·诺维科夫提出,一个跟黑洞理论正好相反的【白洞】理论,物质和光线都无法进入这个区域,但都可以从白洞钻出来。这一理论被虫洞专家拓展为:黑洞与白洞彼此连接,连接隧道就是虫洞。

等到20世纪70年代,霍金开始登场,从量子宇宙论推导出虫洞存在的必然性,只是尺度太小,人类无法钻过去。

以上这些科学大神的学术成果,既是高度,也是高墙——对于基普·索恩来说。

索恩要想完成朋友之托——在不违背科学原理的情况下,安全穿越虫洞,就必须跨过由虫洞理论构造出来的多道鸿沟:

虫洞引力效应极大,任何试图穿越的飞行物都可能被撕裂。

量子效应非常大,导致虫洞很不稳定,任何微小扰动都可能造成坍塌。

速度必须快过光速,这样才可能穿过虫洞。

虫洞里的时间膨胀效应非常大,甚至中心地带很可能完全停止。

看起来真叫人绝望!哪怕只是满足一本科幻小说的靠谱情节,看起来都难以逾越——基普·索恩到底如何才能搞定呢?

奇人必有奇招。他采用了反向操作。

首先,给出可穿越虫洞的主要条件:

引力效应最小值,避免穿越者被撕裂;

虫洞能够维持稳定、不会突然坍缩的最长时间;

虫洞必须支持双程时空穿越,而不是有去无回;

满足以上条件的虫洞,需要动用多大的能量?

然后,开始大量、精确地计算。为此索恩组建了一个「可穿越虫洞」研究小组,日夜兼程。

最终,完美演绎出了精彩结果,成为了卡尔·萨根科幻小说《接触》穿越情节的科学依据。

这也是索恩本人第一次出手——作为科幻作品的科学顾问,而最近一次就是与诺兰合作的《星际穿越》。

不仅如此,索恩还趁热打铁,伙同两个加州理工高材生一起在《物理评论快报》上,发表了一篇论文《虫洞、时间机器与弱能量条件》。

要知道该刊物可是曾毙过爱因斯坦稿子的(1936年《引力波存在吗?》)。

这意味着:全球顶级学术期刊破天荒——头一回刊发有关「时间旅行」的学术文章。

以往并不是没人写没人投稿,恰恰相反,每年海水如潮般涌入《科学》《自然》《物理评论快报》《英国皇家学会学报》……民科精神哪都有。

之所以全都被拒,并不是因为「时间旅行」论题不靠谱,而是这些文章都不是建立在爱因斯坦方程式,或者其他重要的物理原理上。

这篇论文不仅首次严肃严谨地论证了「时间旅行」,甚至给出一套「时间机器」的设计蓝本,成为此后无数科幻作品的时间机器模版。从此以后,基普·索恩让「时间旅行」成为科学界的一大显学。

根据量子理论,“虫洞”在强力的作用下,将于瞬间关闭,那这个“虫洞”还可以打开吗?

居科学家的断定“虫洞”在强力的作用下,将于瞬间关闭,很有可能在也打不开。很有可能还可以再打开。“虫洞”是现在唯一能穿梭时空的重要的通道。

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