穿越时光隧道必备的物理学知识,逻辑能力不强的人根本读不懂

 

说不定,你身边的那位同学或者同事,就是从未来回来体验古代生活的。...





我是从未来来


体验你们古代生活的

1、为啥会有虫洞


原始的宇宙诞生于虚无缥缈之中,这是真的吗?

其实,就在那10-43s之内,宇宙还处于一片“混沌”状态,没有上下左右,也没有先后之分,甚至也分不清时间和空间。此刻的宇宙就像一锅沸腾的粥,咕嘟嘟的冒着泡。

关于这个泡,物理学上称之为时空泡沫。也在宇宙膨胀过程中,时空泡沫逐渐演化成大量的宇宙泡。


有趣的是,我们会发现,宇宙泡之间竟然可以通过隧道进行连接,而且有的不止一条,但有的把自己连在一起。

这些时空隧道,则被物理学家称之为“虫洞”

随着宇宙泡迅速膨胀,泡内大量真空能被转化为物质能。

可怕的事情也随之而来,每个宇宙泡随之变成一个新的宇宙,而宇宙中的物质能(粒子+辐射),进而聚集成不同的星系,形成恒星和行星。

而在某些条件合适的星球上,形成了人类意识形态所认知的生命,慢慢地,我开始在写文章,而你在手机的另一端看着,想着:又要开始一本正经地讲段子了。


此时又有人在想:我噻,如果真的存在虫洞,那我们不就可以进行时空旅行了吗?通过虫洞去其他宇宙串门了吗?

2、虫洞到底长啥样


据最新的研究表明,目前发现已存在两类虫洞。一类是可通过的“洛伦兹虫洞”,另一类是可瞬时通过的“欧几里得虫洞”(即磁虫洞)。

  • 洛伦兹虫洞
洛伦兹虫洞可以解释为:我们在各种奇幻电视剧中所看到的时空隧道,他们真实地存在天空之中,可以飞进来,也飞出去。
  • 欧几里得虫洞
这类虫洞可用“来无影,去无踪”形容,完全实现瞬移,你可以到过去,未来。“千里来相会”,也只是弹指间。

不过欧几里得虫洞不是我们今天的主角,我们还是来讲讲洛伦兹虫洞

对于洛伦兹虫洞来说,虫洞的时光隧道是需要一种“异常物质”撑开,要不无法形成允许星际航行的通道。


而这样的异常物质,其平均能量密度为负(负能量),而且会产生非常巨大的张力(负压强),才足以撑起时光隧道。

3、卡西米尔效应的发现


我们可以发现,虫洞的产生需要有负能量的存在。

然而在物理学中,负能量也是极为罕见,不过终于在1948年被荷兰理论物理学亨德里克·卡西米尔发现。

亨德里克·卡西米尔在一次实验中发现,真空中的两块平行相对的镜子之间,会相互吸引。而后该相互吸引的力也被称之为卡西米尔力,该现象也被称之为卡西米尔效应。

该效应在后来也被大量的物理实验所证明,人类也意识到负能量的存在。

4、卡西米尔效应的机理


在最开始的经典力学中,真空的概念很简单:如果一个容器倒空其内部所有粒子并将其温度降为绝对零度(-273.15℃),则容器内部所剩余的空间即为真空。

但是,量子力学的出现,却完全改变了对真空的定义。


量子力学认为,所有的场,尤其是电磁场,都存在涨落。

那么何为涨落?就是在任何时刻,它们的实测值都在一个常量,即平均值附近变动。即使是在绝对零度的理想真空,也具有被称为“真空涨落”的涨落场。它的平均能量相当于一个光子能量的一半。

而真空涨落仅可以在微观尺度实验中直接探测到。


举个栗子。处于激发态的原子不会在激发态上保留无限长的时间,而是自发的辐射处一个光子而返回基态,这就是真空涨落的结果。就好像人不会长时间处于亢奋状态,终究会恢复到平静。

卡西米尔效应是关于真空涨落最著名的力学效应。

两个平面镜之间的间隙可以看成一个腔,所有电磁场都包含一套多种频率的特征“谱”,在自由空间中,所有频率都具有同等的重要性,但在腔中,场在两个平面镜之间来回反射。

我们知道,当腔的距离为波长的偶数倍时,则波的振幅达到最大。相反,当腔的距离为波长的奇数倍时,振幅最小,而且振动的能量正比于振幅。


此外,为了完成能够穿越时空的百年大计,还得再记住一个重要的物理量:场的辐射压力

由于电磁波具有动量,所以当它与物体相互作用时,会对物体施加一定的压力,称之为辐射压力。就像水流推压水闸一样,辐射压力随着电磁波的能量的增加而增大。



还不懂吗?看来还是得出动我的灵魂画手。



设真空中有两块竖直相对放置的平面镜A和B,其中A和B之间构成一个腔,腔内外均有不同频率电磁波。



我们可以发现,腔外的电磁波能量大于腔内,而辐射压力也正比于电磁波能量,进而也就可以判断,腔外的辐射压力会远大于腔内的辐射压力。


此时,也到负能量登场的时候了。

因为我们通常会将真空能量定义为能量零点,即腔外的真空能量为0,而腔内能量又要小于腔外能量,那么腔内能量就会表现为负能量,也就是撑开虫洞所需的“异常物质”。

5、我最后到底能不能穿越时空


讲了那么多,到底能不能穿越时空,去找我最喜欢的那个姑娘?

为了穿越时空,我们就需要创造一个足够大的虫洞。


研究表明,撑开一个半径为1cm的虫洞,需要相当于一个地球质量的异常物质,而撑开一个半径1km的虫洞,需要一个太阳质量的异常物质。

在虫洞中旅行,凡胎肉体并无法生存下去,只能需要借助宇宙飞船。而想要撑开一个宇宙飞船通过的时空隧道,这个虫洞的半径至少要1光年。

然而撑开一个半径一光年的虫洞,则需要大于银河系发光物质总质量100倍的异常物质。事实上,我们现在并没有能力获得如此多的异常物质。


不过,未来可就说不准了。


说不定,你身边的那位同学或者同事,就是从未来回来体验古代生活的。

本文作者:杨吉,男,江苏苏州,单身狗,25岁,芯片设计工程师,备考中科院理论物理研究生,今生唯一遗憾,没能好好学习物理!



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