研究性学习虫洞存在的可能性与时间旅行

研究课题：浅谈虫洞存在的可能性与时间旅行高一15班张峰齐主题一：虫洞的设想主题二：关于虫洞利用的猜想主题三：时间旅行引言对于这个课题的兴趣源于一部极为经典的科幻电影《星际穿越》，电影内容不必再述，其中的穿越虫洞到达河外星系、以及主人公穿越黑洞引力场进入镜像空间的情节便是直接与主题有关，也由此开始了这次关于虫洞的了解与探究。关键词：虫洞、黑洞、白洞，时间旅行，引力主题一：虫洞的设想“虫洞”的概念最早于1916年由奥地利物理学家路德维希·弗莱姆提出，并于20世纪30年代由爱因斯坦及纳森·罗森加以完善的。虫洞被设想为一座桥梁，一座在强引力作用下利用时空弯曲而连接两个相距甚远的宇宙时空的桥梁。但是虫洞的存在也是不稳定的，科学家猜想冲动是由暗物质维持开放，所以虫洞并不是那么稳定，它随时都有收缩的可能性。当虫洞收缩到一定程度时，就会产生基点，而如果此时宇宙飞船正在穿越虫洞，就会与几点发生碰撞。所以要想利用虫洞，则需要使虫洞可以稳定的存在。爱因斯坦根据他的相对论得出推论：宇宙的形状取决于宇宙质量的多少。他认为:宇宙是有限封闭的。如果是这样，宇宙中物质的平均密度必须达到每立方厘米5×10的负30次方克。但是，迄今可观测到的宇宙的密度，却比这个值小100倍。也就是说，宇宙中的大多数物质“失踪”了，科学家将这种“失踪”的物质叫“暗物质”。如何让暗物质稳定存在并维持虫洞开放就成了关键问题。与虫洞的不确定性不同，暗物质已有上述爱因斯坦的计算中以及后人的大量计算过程中被证明了确实存在。由此看来。虫洞的确有存在的可能，于是我们可以提出关于利用虫洞进行“时间旅行”的设想。这里的时间旅行，其实指的是通过虫洞穿越到遥远的外太空，从而超过了光通过这一距离的速度，所以被成为“时间旅行”。主题二：关于虫洞利用的设想既然虫洞有存在的可能，那么虫洞就一定有被利用的的可能性。虫洞是连接了黑洞和白洞的爱因斯坦-罗森桥，那我们就可以分别谈谈黑洞和白洞的利用。黑洞通常情况下是有质量巨大的恒星坍塌后形成的强引力场。一颗恒星本在进行着核聚变的过程，在一开始只存在着氢原子，但核聚变让这些氢原子结合产生了氦原子，随后就是锂原子、铍原子、硼原子……一直到铁原子，但是由于铁原子的质量过于巨大，其中的能量便难以被释放出来，于是恒星的核心中的能量便渐渐变弱了，再也无力支撑起质量巨大的外壳，于是恒星就会坍塌，恒星上所有的物质就会向一个基点靠拢，而这个基点的密度便会呈几何倍数地递增从而成为一个强劲的引力场，吸收着周围一切的物质，甚至连光也无法逃脱，而当黑洞质量足够大时，就会产生白洞把黑洞吸收的能量悉数释放回宇宙。连接黑洞和白洞的就可能是虫洞。科学家提出，沿着黑洞的基点线进入，就有可能如同《星际穿越》的主人公那样来到多维度空间，进而实现时间旅行。虫洞被视为连接黑洞与白洞的一条通道，物质被黑洞吸收进去，通过虫洞传送到白洞，然后从白洞被辐射出来，这就为时间旅行提供了可能性，因为穿越虫洞的过程是不需要时间的，你在2：00站在虫洞的黑洞入口，你就会在2:00站在虫洞的白洞出口。即便如此，时间旅行仍然面临许多制约因素，任何物质会在进入黑洞时被瓦解为最为基本的粒子，然后从白洞被释放，那么整体又该如何通过呢？另外，虫洞内吸收了大量来自附近恒星的辐射，X射线、伽马射线……当人通过虫洞时，怎样才能避免被这些射线完全烤焦？只有解决了这些最基本的问题，时间旅行才会有可能。主题三：时间旅行很多人自从年少时便开始向往着时间旅行，有的想穿越到过去改变历史，有的想穿越到未来一探究竟，很显然，即使真的存在时间旅行，这些也都是不可能的。时间旅行是什么？是来到多维空间（包括以具象存在的时间轴）看到过去的景象，这是一种可以被理解为超越光速的状态，即你追上了光的影像。但是，在这个多维度的空间中，你所能做的也只有静静看着过去发生的一切，想改变它却又无能为力。但是时间旅行仍然存在着许多疑点。首当其冲的，便被爱因斯坦在他的相对论中提出。在爱因斯坦之前，牛顿的经典物理学一直被奉为至理，牛顿认为，空间可能因强劲的引力场而扭曲，但是时间却是永恒的，即无论如何，时间都会以它自身的固定的距离前进。爱因斯坦却对这一观点提出了质疑，他认为在物体以接近光速的速度高速运行时，时间也会发生弯曲。两个年少的好朋友相约出去玩，其中一人执意离开坐上光速运行的宇宙飞船，也许他只是想体验一两个小时的兜风快感，但是当他回来时，他会发现他的伙伴已经完全的老去了，也许他的伙伴的重孙都已经出世，也许这就是时间旅行，就像电影中一样，当主人公穿越虫洞时，她的女儿已然长大成人。如此梦幻的时空旅行却也存在着一个明显的漏洞：根据爱因斯坦著名的公式E=mc2当一个物体以光速运动时，它的质量会达到无限大。由此看来，时间旅行这一概念仍有许多值得推敲之处。总结虫洞的存在为时空旅行提供了可能性，但真正的时空旅行面临着目前不可能解决的难题。但是这并不代表着这些难题在未来无法得到解决。最后引用电影《黑衣人》中的一句话——“注定的死亡，在那个注定的时空注定会发生。”在这里可以理解为，在注定的时空，我们人生中注定会发生的事最终一定会发生。本次研究性学习以了解和浅度探究为主，更深入更专业的内容仍然有待学习。引用资料：百度百科、《时间简史》、《果壳中的宇宙》