基普·索恩的虫洞时间机器:一种广义相对论的奇思妙想和悖论之源
要理解虫洞时间机器的原理,首先要了解什么是虫洞。虫洞是一种假设存在于时空中的拓扑结构,它可以看作是两个黑洞的视界相连,形成一个通道,使得两个遥远的区域之间有了一条捷径。虽然目前没有直接观测到虫洞的存在,但是根据广义相对论,这种结构在数学上是可能的。 要满足这些条件,就需要一种特殊的物质或能量来支撑虫洞。这种物质或能量必须具有负能量密度和负压强,也就是说它们违反了正常物质所遵循的弱能量条件。 虫洞时间机器的可能性要创造出这种时间差异,有两种可能的方法。一种方法是改变虫洞两个口之间的相对运动状态。根据狭义相对论,运动会导致时间膨胀,也就是说运动越快,时间流逝越慢。因此,如果让虫洞其中一个口以接近光速运动一段时间,然后再返回原处,那么这个口经历过的时间就会比另一个口少很多。这样就形成了两个口之间的时间差异。 虽然虫洞时间机器在理论上是可能的,但是它也带来了一些逻辑上的悖论和困难。其中最著名的悖论是祖父悖论,它指的是如果一个人通过虫洞回到过去,然后杀死了自己的祖父,那么他就会导致自己从未出生,从而无法回到过去杀死祖父,这就形成了一个自相矛盾的循环。 为了解决这种悖论,有一些可能的方法。例如一种方法是假设存在多重时空或平行宇宙,这样当一个人通过虫洞回到过去时,他其实是进入了另一个与原来不同的时空,他在那里所做的任何事情都不会影响原来的时空。这样就避免了自相矛盾的循环。 |
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在广义相对论中,弯曲的时空和扭曲的时空有何区别
我们可以用一个坐标系来描述时空中的任何事件或物体,z表示空间位置,弯曲可以描述时空中不同方向之间存在角度偏差,它由黎曼曲率张量来表达。黎曼曲率张量是一个四阶反对称张量场,Y)Z 是一个向量场, Z 向量的变化量。来描述曲率的几何意义。当时空存在曲率时,一个矢量沿着闭合曲线平移一周后,正是空间曲率(弯曲)产生的几何效应。黎曼曲率张量可以描述时空中存在的引力场或物质能量分布。
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布莱特-惠勒过程:光子-光子碰撞,从能量到物质的转化
即两个高能光子通过极化脉冲式电磁场时,只能通过高阶圈图来交换虚拟电子-正电子对。要实现光子-光子碰撞,有两种主要的方案来制造和控制高能光子:在实验室中还没有直接观察到纯粹的光子-光子碰撞产生物质的现象。虽然没有直接观察到两个真实光子相撞产生物质,一个真实光子和一个虚拟光子相撞产生物质。利用低发散度的46.6 GeV电子束与强激光脉冲相互作用。