第5章 乾坤大挪移——空间扭曲的虫洞(1)
在《星际穿越》中,库伯和他的队友是通过土星附近的一个虫洞抵达黑洞附近的。如果没有这个虫洞,他们根本无法穿越浩瀚的宇宙。虫洞为什么可以让遥远的距离变得近在咫尺?
从黑洞到虫洞——爱因斯坦-罗森桥
如果说宇宙是一张由时间和空间织成的大网,那么黑洞就是这张大网中的一个洞,黑洞的形状看起来就像一个漏斗一样。在宇宙中有许多黑洞,如果两个黑洞连接在一起,就会形成一个虫洞。其形状就像是两个漏斗的底部对接上了一样,而中间那根细细的形状像虫子一样的管道就是虫洞。数学家把虫洞称为“多连通空间”,但是物理学家还是喜欢称它为“虫洞”。因为这个神奇的东西就像钻进地下的一条虫子,在两点之间钻出了一条近距离的通道。虫洞的发现创造了星际旅行和时间旅行的可能。
虫洞的神奇性就在于,它不仅可以连接相距遥远的宇宙空间,从一个位置跨越几百光年的距离出现在另一个位置;还可以让我们穿越时间,从一个时间穿越到另一个时间中,例如从现在穿越到过去或是穿越到未来。我们现在的科技还没有达到时间旅行的程度,但是并不表明后世的科技不会达到这个程度。假设未来的科技已经制造出时间机器,未来的人会不会通过时间机器穿越到我们这个时代来看看我们是如何生活的呢?这并非不可能。
例如,总有些人说自己看见了不明飞行物,并认为这是外星人来到了地球,那些不明飞行物就是外星人的宇宙飞船。持这种观点的人,相信宇宙之大,必定有其他外星智慧生命,而这个外星智慧生命所具有的科技水平又远远高于地球人,所以外星智慧生命会来地球进行勘探,人类却没有能力去拥有智慧生命的星球上进行勘探,甚至连找到那样一颗星球也是困难的。
不过也有人认为,人们目前为止之所以没有找到有生命迹象的星球,是因为人们用地球生命的标准去衡量其他星球上的生命,认为只要不符合地球生命标准的就不是生命。就像曾经参加过多次外太空生命探索项目的加州理工学院微生物学教授肯尼尔森所说的:“我认为生物学家是寻找外星生命最糟糕的人选,因为他们对于究竟什么是生命了解得太过清楚。所以,如果遇到了一些新生命形式,碰巧和他们之前所了解的有所不同,他们一定会遗漏掉这种新的生命形式,甚至认为这根本不是生命形式。人类曾经从火星上采集土壤,然后试图通过仪器来分析这些土壤,以了解火星上是否有微生物存在过的迹象。但是,结果却什么也没有发现。这是因为生物学家套用了地球生命的判断标准。我想要表达的是,希望以后不要再发生此类的事情了!去宇宙中寻找新的生命,就不要用你们对生命形态已有的知识进行判断,这样我们永远都无法发现新的生命形式。”
还有人认为,今天人们所看到的不明飞行物根本不是什么外星人,而是我们地球人,也就是我们后世的人通过时间机器或是从虫洞穿越而来的。或许这样的观点比外星人观点显得更加匪夷所思,但并不是没有可能的。
正是因为虫洞具有这样的神奇性,所以虫洞成了现在以宇宙旅行和时间旅行为题材的科幻小说的标准化理论基础。此外,虫洞也成了在地球上发生的无数古怪离奇的失踪案件的替罪羊,有人就认为失踪的航班是通过虫洞穿越到了我们人类不了解的时空中。
虽然爱因斯坦也意识到宇宙中黑洞的存在,但是他不太相信宇宙中会有黑洞这样神奇的天体存在。不过,有关虫洞的理论却与爱因斯坦密切相关,也就是著名的爱因斯坦-罗森桥。
在1935年的时候,爱因斯坦和他的学生内森·罗森正式把虫洞的理论带入了物理学界,认为在黑洞的中心有一个类似长桥的东西,也被称为爱因斯坦-罗森桥。当今的宇宙学家认为,爱因斯坦-罗森桥可以把时间、空间连接到另一个宇宙,是两个宇宙之间的桥梁。就像《爱丽丝镜中奇遇记》中的那个兔子洞一样,只要通过那个兔子洞,就可以从目前的世界抵达另一个世界,至于那个世界是否像爱丽丝所经历的那样精彩和神奇,就不好说了。
【道奇森与《爱丽丝镜中奇遇记》】
第一个普及虫洞理论的人是查尔斯·道奇森,他是一名数学家。尽管如此,道奇森却以一部儿童文学作品闻名,这部文学作品就是《爱丽丝镜中奇遇记》。在写这部作品时道奇森并没有用真名,而是用笔名刘易斯·卡罗尔。道奇森长期在享有盛名的牛津大学担任基督堂学院数学讲师,并且发表了好几本有关数学方面的著作。
道奇森有严重的口吃,和人交流的时候十分困难。但是道奇森的兴趣十分广泛,对小说、诗歌和逻辑方面都颇有造诣。而且,道奇森还是一名出色的儿童摄影师。
《爱丽丝镜中奇遇记》主要讲述了这样一个故事:一个名叫爱丽丝的小女孩和她的姐姐在河边看书,但是不小心睡着了。爱丽丝做了一个梦,在梦中,爱丽丝追逐一只穿着背心的兔子而掉进了兔子洞中,通过这个兔子洞,爱丽丝来到了一个奇妙的世界。这个世界很神奇,爱丽丝可以时而变小时而变大,有一次爱丽丝甚至掉进了由自己眼泪汇聚成的池塘中。爱丽丝还在这个神奇的世界里遇到了喜欢教训人的公爵夫人、神秘莫测的柴郡猫、神话故事中的格里芬和假海龟、总是叫喊着要把别人的头砍下来的扑克牌女王和一群扑克牌士兵。爱丽丝甚至还参加了一个疯狂的茶会、一场古怪的棒球赛和一场审判。最后,爱丽丝和扑克牌女王之间发生了剧烈的冲突,因此爱丽丝才从梦中醒来。醒来后的爱丽丝发现自己依然躺在河边,而她的姐姐正在温柔地为她拂去脸上的几片树叶,原来爱丽丝把那几片树叶当成了扑克牌。
虫洞的理论告诉我们,当我们不小心掉进黑洞的时候,由于黑洞自身的引力作用,我们会被吸进这个洞里面,然后穿过爱因斯坦-罗森桥从另一侧出来,并抵达另一个宇宙。这个出口处的洞通常被称为“白洞”。所谓白洞,是一种相对于黑洞的假设。在黑洞的环境中,物质向黑洞内部坍塌成一个奇点;而在白洞的环境中,物质是从一个奇点向外喷发。总而言之,宇宙大爆炸的情形与白洞之间存在着某种相似性。由于白洞与黑洞的性质正好相反,所以既然黑洞是把所有的物质都吸进去,那么白洞则是不停地把物质以辐射的方式“吐”出来。
如果虫洞的一头是个黑洞,另一头是个白洞,那么当一个人被黑洞吸进,从白洞那头“吐”出来,他将转化成辐射的形式,也就是说,他不再是一个具有高智慧的生物体了,而是被这一过程还原成了基本的粒子。如果虫洞的两头都是黑洞的话,那就不要妄想再出来了,因为即使来到了虫洞部位,不论往哪个方向走都是死路,因为黑洞的巨大引力根本不会把人放出来。
想要进入黑洞并成功通过虫洞抵达另一个世界或进行时空穿越,到目前为止似乎只是存在于人们的想象中。因为虫洞另一端是黑洞,而黑洞本身的中心力往往无限大,任何人掉入黑洞,还没来得及进入虫洞,其身体的原子就已经被黑洞的重力场撕扯成碎片。因此,爱因斯坦认为,尽管宇宙中存在黑洞与虫洞,人类这种生物也不要妄想通过它,或者说不要期望活着通过虫洞,毕竟在某种程度上人类还是一种被肉体所奴役的生物。
不过有的物理学家提出,这也不是完全不可能。如果一个人恰巧落入了静止着的黑洞内,那么很不幸他的肉体将在这里走向终点。但是如果他足够幸运,落入了一个旋转着的黑洞,他就有可能会通过虫洞抵达另一个世界或是经历时空穿越,因为旋转着的黑洞具有环状的奇异性。尽管如此,人的肉体依然有被毁灭的可能性。
总的来说,不论是哪种情况,如果以目前的情况我们把虫洞作为时间和空间旅行的通道,那么其死亡率将会高达百分之百,这绝对不是危言耸听。
爱因斯坦与泰戈尔之间的谈话
1930年7月14日,印度唯心主义哲学家、诗人和神秘主义者泰戈尔到德国柏林西南郊卡普特访问爱因斯坦。这不仅仅是两个世界性名人之间的会面,更是唯心主义与唯物主义之间的交战。
爱因斯坦:“您信仰同世界隔离的神吗?”
泰戈尔:“我所信仰的不是同世界隔离的神。人类正在认识宇宙,没有什么东西是人类所不能理解的,只是早晚而已。这说明,宇宙的真理就是人的真理。为了证明我的观点,我想说一个科学现象。物质是由质子和电子构成,在这两者之间没有任何东西存在。但是物质可能是一种连续的存在,也就是说,各个电子与质子之间可能并无空隙的存在。与此同理,人类这个整体是由一个个人组成,但是每个个人之间并没有空隙,是相互联系的。这种联系性会使人类这个整体看起来就像一个生命机体一样具有统一性。而整个宇宙也与我们相互联系,就像个体的人和人类相互联系一样,这就是我所说的人的宇宙。我所说的上述思想在艺术、文学和人类宗教意识中都做过研究。”
爱因斯坦:“关于宇宙和世界的本性,我有两种不同的看法。首先,世界是依存于人的统一整体;其次,当世界离开人的精神后依然独立存在。”
泰戈尔:“我认为,只有当宇宙与永恒的人类精神和谐一致的时候,我们才能把宇宙当做真理来认识,从而感觉到宇宙所具有的美。”
爱因斯坦:“这纯粹是人类对宇宙的主观认识而已。”
泰戈尔:“但是我认为不可能存在别的认识。这个世界和宇宙就是属于人的。而关于宇宙和世界的科学观念只是科学家的观念罢了。所以独立于人类之外的世界和宇宙是不存在的。我们的世界和宇宙是相对的,它的存在依赖于人类的意识。人类赋予这个世界和宇宙以确定性的那种理性和审美标准是存在的,并且是人类永恒的体现。”
爱因斯坦:“你所认识的永恒就是人类本质与意识的体现。”
泰戈尔:“的确如此。对于世界和宇宙的美和永恒,我们必须通过自己的感情和活动来认识它。我认为科学就是研究那种不受个别人局限的东西,也就是说,科学是超出个人的真理世界。而宗教将教我们认识这些真理,并且让我们把自己的需要和真理建立起一定的联系。总的来说,科学研究发现真理,而宗教赋予这些真理以价值,并让我们认识真理和感觉自己与真理之间的联系与和谐状态。”
爱因斯坦:“你的意思是说,真和美是无法离开人类而独立存在的。这样的话,只要没有了人类的存在,那么耳维德勒(梵蒂冈教皇宫殿的一部分,里面收藏着大量的古典艺术珍品,希腊神话中的人物阿波罗雕像就在这里)的阿波罗也就不再具有美了?”
泰戈尔:“的确如此。”
爱因斯坦:“你对于美的观点我个人是认同的,但是我无法认同你对真理的观点。”
泰戈尔:“为什么?要知道,真理是需要人类来认识的。”
爱因斯坦:“到目前为止,我还无法证明自己的观点是正确的,但是这确实就是我的个人宗教。”
泰戈尔:“完美无缺的和谐理想中存在着美,而完美的和谐则体现在万能的人之中。我们常常说的真理实际上就是对万能精神的理解。我们这些个人,在不断的错误中积累经验,这是一个让自己的精神不断受到启示的过程,并且不断地接近真理。不然我们就无法认识到真理以及真理的存在。”
爱因斯坦:“虽然到目前为止我还不能证明科学真理是一种不以人为转移的真理,但是我依然毫不动摇地坚信这一点。例如,几何学中毕达哥拉斯定理就陈述了某种不以人的存在为转移且近似的真理。”
泰戈尔:“只有体现在万能之人中的真理,才能被当做人的真理。不然,我们人类所认识到的一切都不能被称为真理,至少不能称为科学真理。按照印度哲学的看法,世界和宇宙中存在着梵(华言清净,正言寂静)或绝对真理。但这些是个别人的精神所无法认识到的,或者是不能用语言来表达的。这种绝对真理只有通过个人完全融入到无限之中才可以认识到。我所说的绝对真理不属于科学研究的领域,而是针对人类的精神。也就是说,这个真理是人的真理,没有了人类的存在也将不复存在。这个真理还被称为玛牙(译为“幻”,是印度宗教哲学中的女神与万物之母)或者被称为幻觉。”
爱因斯坦:“如此说来,按照您和印度宗教哲学的看法,我们人类不是同个别人的幻觉存在联系,而是同整个人类的幻觉存在着联系了?”
泰戈尔:“在科学研究中,我们需要遵守一个规则,即抛弃一切被我们个人精神深刻影响的束缚,只有这样我们才可以认识到那个体现在万能的人的精神中的绝对真理。”
爱因斯坦:“我想我们之间问题的关键在于,真理是否会以我们人类的意识为转移。”
泰戈尔:“我们所说的真理,存在于主观与客观的和谐联系中,而主观和客观这两个方面都从属于万能的人。”
爱因斯坦:“即使在日常生活中我们都必须承认,我们所使用的物体都可以离开人类而独自存在。例如,即使我们所居住的房子空无一人,但是桌子和椅子依然存在于这个房子中。”
泰戈尔:“是的。虽然个人的精神不能认识桌子和椅子,但是万能的精神却会认识它们。同我的精神相同的精神就可以感受到我所感受到的一切。”