问题

是否可以用虫洞进行光年尺度的即时通信?

回答
光年尺度的即时通信?这个想法本身就充满了科幻的浪漫色彩,而且一旦成功,将彻底改变我们探索宇宙的方式。那么,虫洞真的能实现吗?让我们来仔细掰扯掰扯。

首先,得弄清楚“虫洞”这个概念。简单来说,虫洞是爱因斯坦广义相对论预言的一种时空隧道,它连接了时空中两个可能非常遥远的点。你可以把它想象成一张纸,上面有两个点,如果你想从一个点到另一个点,需要绕着纸的边缘走很远的路。但如果能把这张纸折叠起来,让这两个点贴在一起,虫洞就像是用订书机把它们钉住,形成了一条捷径。

理论上,虫洞可能存在,而且一些理论物理学家已经做了一些数学上的研究。但关键在于,我们还没有观测到任何虫洞存在的证据,它们依然停留在理论的范畴里。即使存在,也可能非常不稳定,或者需要极其特殊的条件才能维持开启。

再说说“光年尺度的即时通信”。光年,是我们衡量宇宙距离的单位,一光年就是光在一年时间内传播的距离。光速已经是宇宙中最快的速度了,大约每秒三十万公里。所以,光从地球到最近的恒星(比邻星)也需要四年多的时间。如果我们想实现“即时”通信,那就意味着信息传递的速度要超过光速,甚至能瞬间到达目的地。

那么,虫洞在这里扮演的角色是什么呢?如果一个虫洞的两端分别位于地球和比邻星附近,并且这个虫洞非常稳定,允许物质或信息通过,那么通过虫洞传递信息,理论上是可以实现比光速更快的(或者说,是“绕过”了漫长的空间距离)的通信。简单说,就像你不是沿着公路走去另一个城市,而是直接“穿墙”过去,这样自然就省时多了。

但是,这里有一系列巨大的“如果”和“但是”。

首先,虫洞的稳定性是最大的问题。 根据目前的理论,即使虫洞存在,它们也可能非常不稳定,稍有扰动就会瞬间坍塌。为了维持虫洞的开启和稳定,可能需要一种叫做“奇异物质”的东西,这种物质具有负能量密度,也就是我们通常意义上的物质的反面。但“奇异物质”是否存在,以及我们能否制造或找到它,都是未知数。这就像你找到了一张可以折叠的纸,但它非常脆弱,而且你需要用特殊的胶水才能把它粘住,而且胶水还需要特殊的属性。

其次,即使虫洞是稳定的,我们能否控制它、使用它也是个难题。 即使虫洞存在,它们可能也是宇宙中随机形成的自然现象,我们可能无法选择虫洞的“入口”和“出口”在哪里,更不可能人为地在地球和比邻星之间制造出一个虫洞。想象一下,宇宙中有很多随机打开的“门”,你不知道它们会通向哪里,也不知道什么时候会关闭。你想通过一扇门去另一个遥远的星球,但你根本不知道哪扇门是通往那里的。

再者,即使我们能找到一个连接地球和比邻星的稳定虫洞,信息如何“通过”也是个问题。 我们平常的通信,比如无线电波,是电磁波。虫洞理论上可以允许物质或光子通过,但“信息”本身是抽象的,它需要载体来传递。我们能否将信息编码到可以通过虫洞的载体上,并且在另一端准确地解码出来,也是个需要解决的技术难题。这就像你找到了一条秘密通道,但你不知道怎么把你的包裹通过这条通道,也不知道包裹到达另一端时是不是完整的。

最后,还有“即时”的概念。 即使虫洞能够瞬间连接两个点,但“即时”通信意味着没有任何延迟。我们知道,即使在地球上的通信也会有非常小的延迟,比如光纤通信,光在光纤中传播的速度比在真空中要慢一些,而且还需要经过很多设备处理。虫洞虽然可能“缩短”了距离,但信息在虫洞中如何传播,是否会产生某种形式的延迟,也未可知。或许我们可以理解为,它提供了一条近乎瞬时的“通道”,但信息本身还是需要一些过程才能“走完”这个通道。

从目前我们掌握的科学知识来看,用虫洞实现光年尺度的即时通信,仍然是一个非常遥远的、充满挑战的设想。 它涉及到对虫洞存在的证实、对奇异物质的探索和利用、以及对时空结构的深刻理解。这些都是我们当前科学技术水平难以企及的。

不过,科学的魅力就在于不断探索未知。也许在遥远的未来,随着我们对宇宙理解的深入,这些曾经只存在于科幻小说中的想法,真的会成为现实。但在此之前,我们还是得耐心等待,继续研究,继续梦想。毕竟,正是这些看似不可能的梦想,才驱动着人类不断前进。

网友意见

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不一定行。超越真空光速的即时通讯是反因果律的。

一些计算显示亚原子粒子可以穿过特定模型下的虫洞,例如伊朗德黑兰大学的两位研究人员计算显示,两个直径在1.61E-35米~2.17E-35米的椭圆形奇环组成的虫洞无需负能量支撑入口。不过,能从这样的东西里穿过的只能是微观粒子,而且速度要接近真空光速(约0.722倍真空光速)。还不清楚时序保护假说会怎么处理这样的粒子。粒子携带的信息可能被破坏,或者这种尝试会引起宇宙着手消灭信息的接收者。

以下引用查尔斯·阿德勒2014年的《巫师、外星人和星舰:科幻与奇幻中的物理数学》(清华大学出版社2015年版)中对虫洞的阐述:

引用毕。

维持直径1米的虫洞需要的负能量奇异物质相当于太阳系里所有行星的质量总和,而且很容易摧毁试图通过的物体。更小的虫洞会更不稳定。

虫洞出入口作为黑洞的物理性质可以杀死试图穿越的人、破坏飞行器,通道里也可刷出不限量的奇异物质或高能光子,将试图穿越的东西轰得灰飞烟灭。在正质量物体试图通过的时候,虫洞的通道很容易坍塌。具体的计算需要一个完善的量子引力理论,而现在还没有。目前理论下,虫洞视界中量子场的能量要么趋于无限要么没有定义。

引文提到的马特·魏泽(Matt Visser)关于虫洞的论文:

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