相对论、宇宙与时空连载12——时空隧道与奇性疑难.pdfVIP

第28卷第12期 大学物理 V01．28No．12 2009年12月 COLLEGEPHYSlCS Dec．2009 《相对论、宇宙与时空》连载⑩ ——时空隧道与奇性疑难 赵 峥 (北京师范大学物理系，北京l00875) 这些宇宙泡迅速膨胀，泡内大量的真空能转化为 1 连接宇宙的虫洞——时空隧道 物质能．每个宇宙泡形成一个宇宙，其中之一形成了 相对论和量子论告诉我们，原始的宇宙诞生于虚 我们的宇宙．宇宙中的物质能(粒子和辐射)进而聚 无飘渺之中．在最初的10。43s之内，宇宙处于一片混 集成星系，形成恒星和行星．在某些条件合适的星球 乱的“混沌”状态，分不清上和下、左和右、先和后，或 上出现了生命，其中的一些生命进化成有意识、有智 者说分不清时间和空间．宇宙就像一锅沸腾的稀粥， 慧的高等生物，这些生物为自己的生存和发展而不断 充满了时空泡沫(图1)‘卜4‘． 创造财富、积累知识．最妙的是，其中一些高等生物还 会对自己提出这样的问题：世界为什么会是这个样 子?自己为什么要活在这个世界上?于是就产生了 科学和哲学．我们人类，就是这类高等生物中的一支． 我们现今观察到的膨胀宇宙，只是大量宇宙泡形 成的大量宇宙中的一个．我们有可能了解其他的宇宙 吗?有可能到别的宇宙去旅行吗?科学告诉我们，存 在这样的可能．这是因为连接各宇宙的时空隧道(虫 洞)，并没有由于宇宙膨胀而断掉和消失．我们有可 图l宇宙早期的时空泡沫 能通过虫洞前往其他宇宙，也有可能通过虫洞接收来 自其他宇宙的消息、接待来自其他宇宙的客人． 在膨胀过程中，时空泡沫逐渐演化成大量的“宇 研究表明，有可能存在两类可通过的虫洞．一类 宙泡”，宇宙泡之间往往有隧道相连，而且隧道可能 是可长期通过的洛伦兹虫洞，另一类是可瞬时通过的 不止1条．也有的隧道并不通向另外的宇宙泡，而只 欧几里得虫洞．洛伦兹虫洞可以想象为日常生活中所 连通本泡的两个部分，有点像泡的“手柄”．连接不同 说的隧道．飞船可以通过它飞往其他宇宙，也可以再 或相同宇宙泡的这些时空隧道，被科学家称为“虫 飞回来．洛伧兹虫洞的2个开口也可能处在同一个宇 洞”(图2)¨。’． 宙中(图3)．这样的宇宙，从A点运动到曰点的飞船 有2条路可走。一条是穿过虫洞到达曰点，另一条是 不穿过虫洞到达口点．如果有一对双生子，各驾驶一 艘飞船，其中一个穿过虫洞到达口点，另一个不穿过 虫洞到达曰点，他们2人经历的时间一般说来不会 相同．所以，当他们在曰点相会时，这两个双生子的