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由于在能层内的空间在旋转,这部分空间内的物质粒子也被迫转动。
因此,在这个空间旋转中存储了可观的转动能,这是一件非常重要的事情,而我们将在第8章中重新讨论它。
白洞和虫洞
广义相对论的爱因斯坦场方程非常丰富多彩,可选择不同的解来描述各种弯曲时空的版本。
这是几乎取之不尽的平行宇宙的来源,可以提供给宇宙学家描述和思考。
我们实际居住的宇宙是哪种类型只能通过观察决定(如果可行的话)。
但这并不能阻止理论物理学家利用爱因斯坦场方程找到各种有趣的解。
数学物理学家梦寐以求的有趣物体之一就是所谓的白洞。
白洞表现得就像一个黑洞,但时间是倒流的(可以想象一部倒放的电影)。
物质并非被吸入,而是被喷出。
事件视界不再是你永远无法逃脱的区域,恰恰相反,它标志着任何东西都无法进入的区域。
一旦物质从白洞中出来,它就永远不能再返回那里了——它的整个未来都在外面。
正如我们在第6章中看到的那样,黑洞是由坍缩的恒星形成的,并且依据量子力学理论最终会形成霍金辐射(见第5章)。
另一方面,白洞只能源自于因某种原因自发聚集成的黑洞的辐射。
我们很难理解这在现实中是如何发生的,而且道格拉斯·厄德利(DouglasEardley)已经证明了白洞本质上是不稳定的。
当爱因斯坦和他的学生内森·罗森(NathanRosen)在20世纪30年代研究爱因斯坦场方程时,他们发现了一个有趣的解。
如果一个时空区域弯曲得足够厉害,也就是说它折叠得足够厉害,时空中两个之前被分开很远的部分就可以如图11所示,通过一座小桥或者说虫洞连接起来。
对于那些希望让人类在宇宙舞台上大展拳脚的作家来说,恒星和星系之间的遥远距离一直是件烦心事,而虫洞(也称为爱因斯坦-罗森桥)则为作家提供了一个完美的推动情节的工具,让他们可以把英雄和反派传送到不同的地方。
这个数学上的发明对于科幻小说作家来说绝对是一个福音,因为它为穿越太空中遥远的距离提供了一种便捷的手段,从理论上支持了各种高度虚构的和难以置信的飞行器。
但回过头来,我们还没有观测到任何表明我们的宇宙中存在虫洞的证据。
此外,有相当多的理论证据表明,虫洞形成后不会长时间保持稳定。
为了让虫洞持续开放,我们可能需要大量的具有负能量的物质,而所有常规物质都具有正能量(这与引力通常总是吸引这一事实有关)。
穿过虫洞的常规物质就足以使虫洞不稳定,然后破坏它,使其变成一个黑洞奇点。
图11 一个连接两个独立的时空区域的虫
如果虫洞确实存在,并且可以维持一段合理的时间长度,那么它们将具有一些令人惊讶且匪夷所思的特性。
虫洞不仅可以提供一种在广阔的空间中任意穿梭的捷径,而且可以让旅行者及时返回。
于是人们就可以构造在时空中循环的闭合的类时曲线,曲线上的光锥会形成一个环(参见图12)。
这就像在电影《土拨鼠之日》中那样,沿着闭合类时曲线行进的人将会简单地一遍又一遍地重复同样的经历。
图12 一个封闭的类时循环,你的未来将成为你的过
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