1.時空的褶曲
重力或速度會使時間彎曲,因此地球本身的重力造成時鐘每300年慢1微秒;假設在宇宙中有大幅度的時空彎曲現象,則該現象不是超巨型星球,就是黑洞。黑洞之所以有強大引力(重力),就是因為該星球被壓縮的程度(壓縮幾倍扭曲程度就會大幾倍),而使時空有了極大褶曲。假設時空的兩個彎曲點相互重疊,則該點的彎曲程度會使時空撕裂,或許會形成一個「蟲洞」(超空間)─即是本篇主角。
2.蟲洞的概念
「蟲洞」又稱作「蛀孔」、「蠹孔」、「超空間」或「愛因斯坦-羅森橋」。
普遍來說,蟲洞的所在有二種──
(1)史瓦西蟲洞:連接「黑洞」與「白洞」的狹窄通道。
(2)微型蟲洞(量子蟲洞):存在時空的裂縫、量子泡沫(以下會介紹)中,可連接至其它空間。
而蟲洞性質又可大致分為以下兩種──
(1)彎曲時空:宇宙中任兩空間的相互捷徑,形成於時空彎曲,有可能因此回到過去。
(2)時空蟲洞:多重宇宙理論(第九章)中宇宙彼此連結的通道,對方或許是另一時空。
3.蟲洞的模擬
現在我們用故事講解理論─有一群細小的蟲住在一個大蘋果的表面(一個二次元的平面世界),可是有一隻叫做小明的蟲,認為蘋果平面世界是在三次元中被扭曲,牠甚至提出兩個字眼,上及下,來描述三次元的額外運動,當然其他的同類都笑小明是傻瓜,因為大家都感受不到那三次元。有一天,小明作出長途旅行,最後它終於回到了原來的出發點,證明蘋果真的在第三次元中被扭曲。可是它還發現另有蹺蹊,牠可以鑽進蘋果鑿出隧道,建出捷徑,這些隧道可以大量減少長途旅行的時間,我們稱之為蟲洞。他還發現穿過隧道並從另一端出來時,發現自已竟回到了過去,很顯然地,蟲洞的兩個出口以不同的速率進行。於是小明問「我是否可以阻止出發前的我呢?」可是小明不知道,牠的宇宙並不是宇宙唯一的世界,牠的世界只是蘋果園中眾多蘋果的其中一個,牠從來沒有考慮在這麼多蘋果中穿梭。
4.二次元空間的蟲洞
時空就像是位於蘋果的表面,用蘋果的皮展開成一個二維的平面,但是他代表的是我們的時空(四維),而蘋果內部的果肉稱為奇異點,為了聯繫蘋果表面上的兩個點,最近的距離一般來說應該是從我所在的A點到我們想到的B點畫一條直線,但是如果有一個洞,穿過他之後就可以由A點到達B點,就像是有一隻蟲從蘋果的一點開始咬,經過蘋果內部而到達另一點,這個洞穴可以說是連接時空相異兩點的捷徑。如果我們能接兩個洞口,避開內部的奇異點而連接起來,就會形成蟲洞。我們可由一端的洞口進入,這就是「黑洞」;透過這個蟲洞到達另一端的的洞口出來,就是所謂的「白洞」。因此蟲洞可說是時空來往的橋樑。目前黑洞為確實存在的天體,而蟲洞與白洞短期內無法肯定它的真實性,所以目前還無法利用。
5.蟲洞的所在─量子泡沫
在時間與空間的皺褶、裂縫內,這樣極小的尺度,以及比原子小數兆倍的世界中,也就是蒲郎克尺度(10-35公尺)的空間大小,在此世界中,尺度已失去意義,一切都奉行量子測不準定理,所有已知物理定律在這個層次皆不適用,就連時間和空間也變得很模糊的概念,所有想像的到的時空扭曲,都會以隨機與混沌的跳躍方式,突然出現及消失,也就是「量子泡沫」的空間。在宇宙中的任一地點,隨時都有此過程正在發生,而所形成的起伏能量皆有可能產生蟲洞。
量子泡沫無所不在,無論是黑洞內部、星際空間、甚至於你的房間、你的頭腦裡,只要將空間放大到1.62×10-33公分的尺度,就能觀察到。我們可以假設從你我的尺度(100公分),看到原子(10-8公分)、原子核(10-13公分),這樣看下去,經過10-32公分時,原本宏觀下的平坦空間就會變得捲曲纏繞,當放大到10-33公分的大小,空間已成了一團概率的量子泡沫。然而,我們之所以無法觀測到蟲洞的存在,便是因為─只有無限發達的文明,才能發明出超級顯微鏡,走入微觀世界。
4.量子漲落
在我們能想像的極小尺度中,時空不再是平滑的,許多不同的形狀會像泡泡一樣隨機浮出,又隨機消失,這樣在微小世界的能量起伏,我們稱之為「量子漲落」。
而在量子漲落中形成的小通道,就是所謂的蟲洞,而這些量子蟲洞則又可以連接到周遭眾多的起伏泡沫、甚至於另一時空,那些隨機浮現的泡沫就等同於「幼宇宙」(第九章)。
![](http://4.bp.blogspot.com/-ifMluPHgZko/Vn-vOiGCLzI/AAAAAAAACTw/0evplBkpGM8/s640/6-2-7.png)
5.混沌的空間
量子泡沫(時間泡沫) 即為誕生前宇宙的概念化,可用於極小尺度下量子定性描述。在這麼小尺度下,海森堡的測不準原理允許能量暫時產生並瞬間產生粒子和反粒子,並在不違反物理守恆定律下互相湮滅,由於此處討論的時間和空間規模極小,且加上虛擬粒子增加的能量,在足夠小的範圍內,這些波動能量將是大到足以使在較大的尺度上可觀測到相對平滑時空的顯著偏離,有如泡沫一般,因此在量子泡沫裡,空間沒有一定的結構,對於各種不同形狀和曲度都有不同機率。例如下圖中的量子泡沫模擬圖:(a)的型態對應有0.1%的機率,(b)為0.4%,(c)為0.02%,假如有個發達的文明,憑如此小的機率,他們能放大並且徹底掌握這些量子泡沫嗎?
![](http://4.bp.blogspot.com/-zSLVqNvOQ7w/Vn-vMJpX5VI/AAAAAAAACTc/xC-bE8s3xd8/s640/6-2-8.png)
6.微觀尺度的探測
依據目前科技所能理解的,如果要再探測比蒲郎克尺度(10-35公尺)更短的距離,需要的粒子會具有太高的能量,因而本身就會變成一個黑洞。雖然我們仍無法確切知道蒲郎克尺度下的世界,但是大約是小於億兆兆分之一毫米。我們並不準備建造能探測這麼小尺度的粒子加速器,因為這樣的加速器可能會比太陽系還大,所需的能量和經費,並不太可能為當今社會所獲准。
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