基普·索恩的虫洞时间机器 来源:中科院半导体所 发布时间:2023-04-24 2100浏览
来源：万象经验 作者：Eugene Wang 基普·索恩的虫洞时间机器是一种基于广义相对论的假想装置，可以利用虫洞的特性来实现跨越时空的旅行。虫洞是一种连接宇宙中两个相隔甚远区域的短“手柄”，如果一个先进文明能够制造和维持一个可穿行的虫洞，那么他们就可以通过改变虫洞的两个口之间的相对运动或重力场，来创造出时间差异，从而达到回到过去或未来的效果。
这种想法最早由美国物理学家基普·索恩在1988年提出，他是《星际穿越》电影的科学顾问，也是2017年诺贝尔物理学奖得主，因为他对引力波探测的决定性贡献。索恩在他的著作《黑洞与时间弯曲》中详细介绍了虫洞时间机器的原理和可能性，以及相关的科学和哲学问题。 虫洞 要理解虫洞时间机器的原理，首先要了解什么是虫洞。虫洞是一种假设存在于时空中的拓扑结构，它可以看作是两个黑洞的视界相连，形成一个通道，使得两个遥远的区域之间有了一条捷径。虽然目前没有直接观测到虫洞的存在，但是根据广义相对论，这种结构在数学上是可能的。 然而，并不是所有的虫洞都可以用来进行时空旅行。一般来说，史瓦西虫洞是最简单的虫洞模型，它由两个史瓦西黑洞组成，但是这种虫洞有两个主要缺陷：一是它有视界，也就是说进入虫洞的物体无法再出来；二是它不稳定，也就是说它会很快塌缩成奇点。 因此，要想制造一个可穿行的虫洞，就需要满足以下几个条件：虫洞没有视界，也就是说它没有黑洞那样的“无回头路”的边界；虫洞稳定，也就是说它不会因为引力或其他因素而塌缩；虫洞足够大，也就是说它可以让人或其他物体通过；虫洞可以被操纵，也就是说可以改变它的形状、位置或长度。 要满足这些条件，就需要一种特殊的物质或能量来支撑虫洞。这种物质或能量必须具有负能量密度和负压强，也就是说它们违反了正常物质所遵循的弱能量条件。 虫洞时间机器的可能性 如果一个先进文明能够利用负能量密度和负压强的物质或能量来制造和维持一个可穿行的虫洞，那么他们就有可能实现跨越时空的旅行。这是因为虫洞可以创造出两个不同区域之间的时间差异，从而形成一种封闭类时曲线，这种曲线可以让沿着它运动的物体回到自己过去经过过的点。 要创造出这种时间差异，有两种可能的方法。一种方法是改变虫洞两个口之间的相对运动状态。根据狭义相对论，运动会导致时间膨胀，也就是说运动越快，时间流逝越慢。因此，如果让虫洞其中一个口以接近光速运动一段时间，然后再返回原处，那么这个口经历过的时间就会比另一个口少很多。这样就形成了两个口之间的时间差异。 另一种方法是改变虫洞两个口之间的重力场强度。根据广义相对论，重力会导致引力红移，也就是说重力越强，时间流逝越慢。因此，如果让虫洞其中一个口处于一个强重力场中一段时间，然后再移出，那么这个口经历过的时间就会比另一个口少很多。这样也形成了两个口之间的时间差异。
如果一个先进文明能够控制虫洞两个口之间的时间差异，那么他们就可以通过虫洞来实现向过去或未来的旅行。例如，如果让虫洞其中一个口比另一个口慢10年，那么从这个口进入虫洞的人就会出现在另一个口10年前的时空中。反之，如果让虫洞其中一个口比另一个口快10年，那么从这个口进入虫洞的人就会出现在另一个口10年后的时空中。 虫洞时间机器的悖论 虽然虫洞时间机器在理论上是可能的，但是它也带来了一些逻辑上的悖论和困难。其中最著名的悖论是祖父悖论，它指的是如果一个人通过虫洞回到过去，然后杀死了自己的祖父，那么他就会导致自己从未出生，从而无法回到过去杀死祖父，这就形成了一个自相矛盾的循环。 为了解决这种悖论，有一些可能的方法。例如一种方法是假设存在多重时空或平行宇宙，这样当一个人通过虫洞回到过去时，他其实是进入了另一个与原来不同的时空，他在那里所做的任何事情都不会影响原来的时空。这样就避免了自相矛盾的循环。 转载内容仅代表作者观点
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