本帖最后由 尘世无心 于 2015-10-16 16:26 编辑
穿越
分享-参宿二 9:38:21 各位好,上次分享的时候有朋友提到了穿越的小飞机,那么咱们这期就简单交流下“穿越”这个话题。
曾经在青岛市科普进校园的活动中我做过调查,问小朋友最渴望了解的三个与天文有关的名词是啥?在此先卖个关子,听听大家的意见吧,您最渴望或者最好奇的三个与天文有关的名词是啥?
赣-则妈0802B 9:41:08 虫洞,穿越,黑洞。
分享-参宿二 9:42:07 目前在青岛市小学里面(六年级我没有做过调查),同学们最好奇的与天文有关的三个名词,分别是:黑洞、虫洞和外星人。
赣-则妈0802B 9:42:59 哈哈哈,我跟小孩似的好奇。
黑-家乐妈0904男 9:43:42 我也好奇外星人。
分享-参宿二 9:43:42 黑洞其实就是大质量恒星后期演化的结果,这个过程很漫长,但异常精彩,是宇宙中最绚烂的花火,以后我给大家介绍恒星演化史的时候我们再详谈。
对于外星人猜测的理论就很多了,最贴近生活的就是各种UFO照片,之前我也做过UFO照片分析,有机会也可以跟大家分享。
目前最新的有关外星人的理论就是最近获奖的《三体》所提出的黑暗森林理论。简要来说,我们宇宙是一个黑暗的森林,每一个文明都是带枪的猎手,但同时也是猎物。宇宙的文明数量在不断增长,总的资源在不断被消耗,所以必然会发生文明之间的资源掠夺。一个文明在向另一个文明掠夺资源时不可避免会发生战争,如果暴露了自己的位置,就有可能被更高级的文明发现并被灭掉,这就是我们目前还没有发现明显的外星人的原因。
不过今天,这俩都不是重点啦,今天我们聊下“虫洞”。
1915年的时候,有一位帅哥发表了一篇文章引起了巨大轰动。这人叫爱因斯坦,现在好像绝大多数学校里都挂的是那个头发乱糟糟,长得跟北京猿人一样的老头....
其实爱因斯坦年轻的时候是很帅的...我觉得现在的学校给孩子们造成了一种错觉,好像重要发现都是老头老太太发现的...其实真不是(额,跑题了...)。
粤-云妈0710B 9:52:52
爱因斯坦很时髦的。
分享-参宿二 9:53:29
(嗯,据说爆炸头的头型就是他发明的...也有人说是富兰克林...又跑题了)。
黑-家乐妈0904男 9:53:50
哈哈,太幽默了,随跑随拉……
分享-参宿二 9:54:43
这一年爱因斯坦发表了自己的广义相对论,但广义相对论方程他本人并没有得出严格解,指算出了一个近似解。于是传言就有了,学术界里的大咖们都开始恶补数学,一度数学老师成了宝贝。民间就开始流传各种解方程得宝藏、解方程得永生、解方程不挂科,等等。但人才总是有的,广义相对论发表不到一年,一位德国的物理学家史瓦西就得到了广义相对论的第一个严格解,后来被大家称为“史瓦西解”。
这个解是啥意思呢,就是一个球状的物体,周围如果都是真空,而且这个球状物体不随时间变化的话,这东西是怎么弯曲时空的。这是天文上最常用的也是最简单的一种黑洞模型。后来大家发现用这个解得到的黑洞模型中间有一个“洞”。。。
你这样想,把一张床单扥直拉开,中间放一个篮球,床单就会下陷。如果放到时空中,这就是篮球弯曲了周围的时空,床单就代表时空。好,我接着唠叨...
这个洞首先是由爱因斯坦和他的助手罗森发现的,起了个名叫做“爱因斯坦——罗森桥”。后来发现这个洞链接的两个地方可以是同一宇宙的不同地方,也可以是不同的宇宙,1957年,米斯纳和惠勒两个人把这样的通道改名叫做“虫洞”,并一直沿用至今。
惠勒是个超级能“搞”的人,虫洞和黑洞都是他起的名儿。哦,这货之前是搞氢弹的...研究完之后没事儿干了...所以换了个主题——虫洞。
当年好像一批搞虫洞和黑洞的都是从原子弹或者氢弹试验场退下来的,比如美国的原子弹设计师奥本海默,他后来研究黑洞。
准确的来说虫洞就是所谓的“时空隧道”。虫洞是链接不同宇宙的“管道”,或者链接同一宇宙不同部分的“手柄”,它改变了时空的拓扑结构。
这个场景大家可以想象一下...额...我这电脑不大好...本人美术是数学老师教的,所以就不献丑了...
告诉大家个好消息,虫洞是真实存在的!虽然虫洞种类很多,也有绝大部分是不可通过的虫洞(仅在理论模型上可行),但还是有可以让人通过的虫洞。
鲁-展伯妈0411男 10:12:36
老师,请解释一下,拓扑结构。
分享-参宿二 10:13:54
额,拓扑结构最简单的例子就是计算机啦,局域网。
分享-参宿二 10:16:28
或者这样理解,虫洞给原本的宇宙增加或者减少了维度。我想大家肯定都知道这个例子本来一张二维的纸,两端有两个点,如果把纸对折中间穿个洞,这两点的距离在三维上就会比原来在二维上少很多。
我举的例子是在二维上,如果在三维上,比如地面和空中的一个点,如果是蚂蚁要到达那个点,可能就要找个东西爬上去,而我们人则可以做飞行器,蚂蚁通过三维到达,而我们通过一维或者二维,这就是降维,飞机的轨迹可以比作是虫洞的通道。
现在军事上提出一种理论上的打击方法,叫做“维度打击”,那是灰常灰常厉害的...
我例子中指的三维简单来说是长、宽、高,并不包括时间。维度是没有顺序的,我们说“时间”是一个维度,但不严格定义它是“第几维”。额,维度这个概念理解起来可能会有点复杂,如果不明白咱们之后可以继续探讨。
回答您刚才的问题,地球上理论上也是会有虫洞的哦。刚开始提出虫洞概念的时候大都用的是数学工具,算得数学家如痴如醉,物理学家那时候还没大参与进来。现在好多天文学家认为到处都是虫洞...物理学家反倒迷茫了——“你们发现的地方有虫洞么?”开个玩笑,我们继续。
除去一大堆不能通过的虫洞,剩余的两种虫洞让我们看到了时空旅行的希望。第一个,叫做“洛伦兹虫洞”。这种虫洞如果出现在我们上空,咱们是真的可以看到一个“洞”,灰机从洞里穿过去,一下子就木有了。虫洞的另一端可能通往其他的宇宙,那可怜的飞行员就一去不复返了。也可能通往咱们自己宇宙的不同地方,比如说通往美国,你可能一下子就到了奥巴马的办公桌上...也可能通往不同的时间,比如一下子回到古代,秦始皇一看,呦,怎么来了个戴眼镜的...
前两个是指穿越了空间的维度,这种是指穿越时间。时间不是一根平行的线吗,难道不是先有祖先才有我的吗?难道我和我的祖先同时生活在不同的时空里?
在穿越虫洞的过程中我们用的是“虚时间”,跟我们现在用秒表计时的时间是不一样的。您说的那根线叫做“视界线”,时空旅行者的视界线是弯曲的,咱们的可以看作是笔直的。这个要用到伪欧几里得几何,“直角三角形斜边的平方等于两直角边的平方差”,它的计算方法跟我们所学的几何学不一样,我继续说啦。
还有一种虫洞,叫做“欧几里得虫洞”,这货跟刚才那个不一样的地方在于它是瞬时出现和消失的。比方说它可能突然出现在某个人身边,这人进去后又突然闭合消失。
说了这么多,大家身边有木有人做过时空旅行?嘿嘿,虫洞是有的,但我们身边确没有人做时空旅行,问题出在哪呢?
就出在构成虫洞的原料上。制造虫洞是需要能量的,它需要的是“负能量”。负能量来自负能物质,不是咱们说的“反物质”——这个咱们国家实验室已经能造了,也不是“暗物质”——概念不一样,而且科学家声称暗物质占宇宙的大部分。
负能物质是很少的,简单说下。大家都知道牛顿定律,F=ma,简单说就是说你朝一个静止物体加一个力,它会朝着你加力的方向前进。但负能物质加速方向与施力方向相反。目前我们在宏观上并未发现负能物质,所以想人造虫洞,困难重重,但宏观上没发现并不代表负能物质就没有,有一个实验可以证明——卡西米尔效应,这个实验比较复杂,我就在此不说细节了。另外就是黑洞附近也有负能量,但目前来看,就算找到黑洞,负能量也是很少的。(大家是不是听晕了)
接下来的应该就能听懂了。总之,负能量极其少,但如果想要撑开虫洞,却需要很多。
理论计算,如果撑开一个1CM的虫洞,需要地球质量的负能物质;撑开一个半径1KM的虫洞,需要太阳质量的负能物质;撑开一个半径1l.y.的虫洞,需要大于银河系发光物质总量100倍的负能物质。到哪儿去找这些负能物质呢?这就是问题了..目前我们还木有找到。所以造虫洞,目前看不大可能。
这就是我今天给大家带来的有关虫洞和穿越的分享。
对了,虽然虫洞没有实现时空旅行,但是我们又现成的时空旅行道具:天文望远镜。
大家知道我们之所以能看到远处的星光,是因为这颗星发射或者反射的光到达了地球,被我们的眼睛捕捉到。所以星星距离我们越远,我们看到的那颗星星就在越遥远的过去。
月亮距我们38WKM,我们看到的是一秒前的月亮;太阳距离我们1.5亿KM,我们看到的是八分钟之前的太阳;如果一颗星星距离我们10W光年,我们看到的就是那颗星星十万年前的样子。
我们生活在这个时代是最好的时代,因为我们看的比任何先人都要久远,我们能感受到诸多恒星的生老病死,能感受到宇宙的宏大所在。
这就是时间付诸于我们的意义——让我们感受和发现美丽的东西。
好啦,今天分享结束,谢谢大家!我也要感谢我的老师,北京师范大学的赵峥教授,虫洞的知识是他教给我的,在此一并感谢!
群友交流:
云-dudu妈0808女 11:16:10
@分享-参宿二,还在吗?霍金不是说时间旅行可能向未来,而向古代不可能。
分享-参宿二 11:18:29
霍金所说的是爱因斯坦的相对论,跟虫洞还不一样。相对论不允许超光速,所以旅行者如果相对地球做真加速,他自己的时间会变慢,也就是到了未来。但虫洞的话,你就把它想成一根空间的管道,两段联系着不同的时间,所以过去也成为可能。
简单的说,如果我们做接近于光速的超光速旅行时,我们本身的时间就是变慢了,那么当我们再恢复跟大家一样的速度就是常规速度的时候,在慢速旅行的过程中,我们变慢的时间累加起来就仿佛我们已经到了未来,比如说我们只过了十年,但是地球上的人过了二十年、三十年……甚至更多的,那我们就到了未来。而虫洞连接的是不同的维度,就跟跨越空间一样,所以跨越时间也是可能的。只不过虫洞 的两端连接的是不同的时间而已。
云-dudu妈0808女 11:20:01
哦,我们太需要补补这些好玩又抽象的东西了。这个我好像在哪本书上看过。想想都有趣,谢谢!
分享-参宿二 11:20:58
讲虫洞和时空旅行的书很多啦。
苏—耘妈 11:23:14
一颗星离我们10w光年,我们看到的是以前的星星,这可以理解,但我们回到过去年代理解不了呢。对这些的好奇心从小一直到现在,现在孩子也喜欢问这些,就是不能回答。
粤-熙妈0705女 11:33:13
就是时间也是有速度的。我们比时间快就到了未来,比时间慢就回到过去。为啥相反??我们的速度比时间快就走到时间前面了。
苏—耘妈 11:35:24
从老师解释能理解一点去未来和过去了。但很多妈妈想看到过去的自己和未来的自己怎么实现呢?
鲁-展伯妈0411男 11:35:42
稍等哈!我得反应一下。就是说需要时间走到我们前面,我们才能到未来。所以我们要慢,时间才能走到我们前面,而我们就到了未来。
赣-则妈0802B 11:37:13
第一推动·宇宙系列 14本书单
1 时间简史【英】史蒂芬·霍金 著
2 时间简史续编【英】史蒂芬·霍金 著
3 霍金演讲录【英】史蒂芬·霍金等 著
4 时空本性【英】史蒂芬·霍金 罗杰·彭罗斯 著
5 黑洞与时间弯曲【美】基谱·S·索恩 著
6 千亿个太阳【德】鲁道夫·基彭哈恩 著
7 果壳里的60年【英】史蒂芬·霍金等 著
8 物理天文学前沿【英】F·霍伊尔 著
9 时空的未来【英】史蒂芬·霍金等 著
10 爱因斯坦未完成的交响乐【美】玛西亚·芭楚莎 著
11 看不见的世界——碰撞的宇宙,膜,弦及其他【美】斯蒂芬·韦伯 著
12 伟大的超越【美】保罗·哈尔彭 著
13 黑洞战争【美】伦纳德·萨斯坎德 著
14 宇宙传记【美】约翰·格里宾 著
鲁-展伯妈0411男 11:37:57
这是准备全部淘了么?大家拜抢哈。
赣-则妈0802B 11:38:16
不是不是,是问下老师哪本是关于虫洞的。光其中一本,估计一年我也消化不了。
粤-熙妈0705女 11:40:05
不是申爸推荐了阿西莫夫《我们发现了 ……》这个系列吗,里面有讲黑洞。
欢妈_粤0811G 12:10:05
天上一日,世上千年,就是这个意思啊!
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