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蟲洞:不止是中文Siri

http://news.cyzone.cn/news/2012/04/22/226096.html

你是否希望你的手機有這樣一個「助手」——對它說「我餓了」,它會告訴你附近的美食去處;問它「今天出門穿什麼」,它會告訴你天氣狀況,適合什麼類型的衣服;問它「從這到動物園怎麼走」,它告訴你公交、自駕推薦線路;對它說「來一首《晚秋》」,它為你下載並播放歌曲?

蟲洞語音助手就是這樣一款集成了語義分析技術和LBS功能的即時問答應用,通過機器和人結合的方式幫助用戶快速、智能地查找信息。蟲洞語音助手由北 京光年無限科技有限公司開發,目前已發佈Android和Java通用版,經過18個月的積累,註冊用戶已達500萬。而之所以命名為蟲洞,是要把愛因斯 坦的蟲洞理論進行延伸,讓互聯網上的每一個點都沒有信息障礙,每一個思想都是直接溝通的,每一個人都是零距離的。

為什麼要做蟲洞?

創始人俞志晨經常使用搜索,他發現使用百度或谷歌等傳統搜索引擎去真正找到答案,非常麻煩。比如出門前在百度上查詢公交路線,需要打開百度,輸入公 交查詢,輸入起點、終點,已經花費了三個步驟,而結果出來後,還需要翻閱不同的路線,判斷哪條路線更省時間,而最終找到想要的答案花費的時間成本很大。

有沒有一種軟件,可以省去前面的步驟,在10秒鐘之內給出答案?俞志晨開始嘗試用人工智能技術解決這一問題。俞志晨大學時期就開始接觸人工智能,畢 業後又在中軟公司從事機器翻譯工作,之前已經有了很多這方面的積累。經過整整一年時間的開發,蟲洞這款基於語義分析的精確搜索應用上線了。

蟲洞能解決什麼問題?

蟲洞,目前有兩個版本,一個是蟲洞問答社區,一個是蟲洞語音助手。前者去年10月發佈,後者於今年3月在騰訊首發。到目前為止,該應用已經有了幾百萬下載量。

蟲洞問答社區採用觸摸交互界面,除了可以對問題進行語義分析還兼具社會化問答功能。比如用戶A提出一個問題,蟲洞問答社區會以搜索引擎的形式,從互 聯網中搜索一個答案先推送給用戶,而當其他用戶看到這個問題進行解答後,回覆的答案就會呈現在用戶A手機端。在蟲洞問答社區裡,用戶之間亦有社交往來,區 別於微博的「關注」,蟲洞會將彼此有交互的用戶自動列為「有緣人」,用戶A可以在自己的界面看到與自己有過交互的其他用戶,點擊列表裡的某個用戶,可以看 該用戶最近問過的問題以及回覆的答案。

區別於蟲洞問答社區的觸摸交互,蟲洞語音助手將問答服務提升到語音交互,就像蘋果的Siri一樣可以識別語音並智能解答文章開頭提出的那些問題,它可以通過云服務平台幫助用戶解決各種問題。蟲洞語音助手是該公司目前的主打產品。

更精準的語義分析搜索

以蘋果iPhone為代表的智能手機給通信設備帶來的革命性變革之一是讓觸摸操作取代了鍵盤,進而產生了一種新的交互方式。如今,這種觸摸的交互方式又面臨語音交互的挑戰,越來越多的應用都嵌入了這一功能。

據俞志晨介紹,蟲洞語音助手嵌入了訊飛科技的語音轉化文本的技術。但蟲洞在細節方面進行了改進。比如在識別地方口音方面,有的會把「h」發音為「f」,訊飛科技的語音識別技術可能就識別不了,而蟲洞語音助手在後台將這些地方口音直接關聯起來,使得語音識別功能更加完善。

在語音識別語義分析領域,目前國內大概有20家同類產品,而蟲洞語音助手優於其他產品的核心技術在於它基於語義分析的精確搜索。「從2009年起,團隊的核心理念定位為精確搜索,」俞志晨對創業邦 記者說。比如語音輸入「去上海的火車票」,蟲洞憑藉改進後的語音識別功能識別後,它會自動拋出更精確的問題「哪天的火車票」,用戶回答「23號」,這時蟲 洞就會跳轉到訂票網站23號上海的火車票頁面。如果用戶說「播放王菲的歌」,它會問「王菲的歌:流年?棋子?人間?……」用戶說「流年」,它識別後就會在 線直接播放。由於其語義分析功能強大,可以判斷用戶的真正意圖和預期之外的服務,從而大大的改善了用戶體驗。

佔據Android平台

蟲洞語音助手目前只有Android版本。而沒有iPhone版本。「因為蘋果的產品理念是封閉的,到現在還是軟件的思維,而Android則是互 聯網的思維。而在互聯網時代更多的是靠提供服務來向商家收費,而不是像蘋果的通過軟件收費來賺錢。在國內iPhone大概有3000多萬用戶,而這個數量 相對於Android的用戶規模來說是很小的,對於一個應用來說,不能賺錢而又沒有用戶,那麼它很快將會消失,」俞志晨對平台有自己的理解,「在蘋果排行 榜裡的應用只有在前5名裡的應用才會賺錢,真正能賺錢的應用很少,大部分都充當了炮灰。」當然,iPhone的Siri原生應用對蟲洞語音助手來說,是非 常大的屏障。

關於蟲洞的未來盈利模式,俞志晨認為,現在的當務之急是先把產品做得更好,不斷的改進技術,讓語音識別、語義分析的功能更加精確,等產品成熟並積累了大量用戶以後再考慮盈利問題。屆時,蟲洞語音搜索的商業模式可能會是基於搜索為用戶精準推送商品,和商家分成。

創始人檔案:

創始人:俞志晨

關鍵詞:「7年感情」的同學團隊

CEO俞志晨和COO郭家都畢業於北京交通大學,是同班同學,而團隊另外兩位核心人物也是同級,緣於對人工智能的興趣在大學時期曾共同選修同一位導 師的人工智能課程。畢業之後,俞志晨、郭家又一起在中軟公司擔任機器翻譯的工作。2009年,俞志晨作為發起人,與大學的這三位志同道合、有7年感情的兄 弟聯手創業,彼此之間默契十足。


蟲洞 不止 中文 Siri
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《星際穿越》里的黑洞和蟲洞真的存在嗎?

來源: http://newshtml.iheima.com/2014/1117/147757.html

  美國“燒腦大片”《星際穿越》正在熱映,這部電影的情節講述的是一個瀕臨毀滅的地球,絕望中的人類派出他們最後一批宇航員,試圖通過穿越時空中的隧道(蟲洞),找到一個適合生命生存的新的家園。但在欣賞精彩的科幻鏡頭的時候,一系列專業名詞卻讓很多觀影者“跪了”。這些“傻傻分不清楚”的名詞到底是什麽意思?電影里所描述的場景是否能實現?遠在大洋彼岸的江蘇省天文學會秘書長、天體物理學家李旻,他在看完電影後表示,這只是一部電影,內容所涉及的蟲洞、高維空間等,都是物理理論,是否真的存在,目前人類還沒能證明。

  科學點贊

  有史以來最精準的黑洞模型

  可看到的人都沒法“活著回來”

  作為宇宙中最黑暗質量最密集的物質,黑洞點燃了不少人的想像力,為眾多科幻小說和電影提供了精彩的素材和設定。在這部電影里,黑洞其實是一個有史以來最精準的黑洞模型。這可是30個人,數千臺計算機用一年的時間,制造了一個有史以來對黑洞面貌的最準確的模型。

  黑洞簡單的說,就是空間一個引力非常強,強到光都無法逃出來的一個點。從廣義相對論的角度,黑洞是個時空“奇點”,你可以認為在黑洞內時空凝固了。但是,物體進入黑洞是非常複雜的一件事,因為黑洞的引力太強了,所以物體才到它附近,就被吸在了一個巨大的繞著黑洞旋轉的盤上,這個盤叫吸積盤。我們都知道物質能轉化為能量,世界上能量轉換率最高的地方就是黑洞附近的吸積盤了。它的轉換模式就是初中學過的釋放引力勢能。以0.1克的水為例子,進入黑洞放出的能量可以殺死18億人。因此吸積盤上是幾百萬高溫的等離子體,放出大量的高能射線,比如X射線,伽馬射線。天文學家發現的第一個黑洞——天鵝座X-1就是一個強烈的X射線源,這個工作獲得了2002年的諾貝爾獎。

  如果真的有黑洞,那麽人類能夠在里面存活嗎?“不能。黑洞的引力場非常劇烈並且快速變化。任何掉進黑洞的物體都會像意大利面一樣被黑洞的巨大引力拉伸,被撕扯成細細的一條物質。也就是說,任何物質或者任何人都無法在黑洞中幸存,通訊更是成為一種不可能。”天文專家說。

  不過,今年年初,著名宇宙學家霍金,曾通過論文指出在經典理論中黑洞是不存在的,他承認自己最初有關視界的認識是有缺陷的,並提出了新的“灰洞”理論,認為物質和能量在被黑洞困住一段時間以後,又會被重新釋放到宇宙中。因為對它所有的認識都只是理論,所以黑洞里面是什麽樣子,物理學上尚無說法。

  天上一小時,地上已N年

  物理學家已證明“逆生長”可能!

  影片中這樣一個情節引起大家廣泛“吐槽”:永續號先到達米勒,在米勒上每度過一小時等於地球七年。庫珀、艾美莉亞和道爾一行三人乘坐飛艇降落星球,而另外一位科學家羅米尼於永續號上留守。庫珀等人發現米勒只有一片海洋且因加間塞亞的引力牽引而經常出現巨型海潚。艾美莉亞因欲取回飛行記錄儀導致道爾未能趕及返回飛艇而被海嘯吞噬,飛艇亦因進水而需耗費約一小時排水才能起飛,眾人返回永續號後發現對羅米尼而言已渡過了超過23年,他連胡子都白了。影片的最後,當已離開地球91年、技術上而言已是124歲的庫珀出現的時候,還是當年離開的容貌。而他的女兒已經是耄耋老人。為什麽會出現天上一小時,地上已N年的情況?“去那邊簡直就是天然逆生長啊。”周圍影迷笑著說。

  專家說,其實這種現象符合愛因斯坦提出的理論。根據愛因斯坦的理論,當人以接近光速的速度移動時,時間便會變慢。在地球上,科學家已經通過實驗證明了這種理論。這種現象已經得到驗證。根據愛因斯坦提出的狹義相對論,以不同速度移動的物體經歷的時間存在差異。例如,登上月球的宇航員移動速度超過地球上的任何人,他們的衰老速度略慢於地球上的任何人,但還沒有達到顯而易見的程度。除非,你的速度接近光速,但從這點上說很難實現。當物體快速在宇宙中移動,我們也能看到這種現象。

  “夢幻般的”高維空間

  對時空扭曲和時空隧道想象已到極致

  在電影的最高潮部分,庫珀掉進了一個夢幻般的高維空間。就像打開了高能模式,這段精彩內容也讓所有觀影者對於該片的想像力“跪拜”。

  據李旻介紹,這部分內容,已經把這麽多年來我們對時空隧道,時空扭曲的視覺形象表現得淋漓盡致。故事本身的描述,從物理上來說完全是科幻,即從一個時空向另一個時空傳遞信息。而且男主角自己所處的時空,按照劇中所述是第五維,而我們的時空結構是四維的。事實上電影在黑洞以及這個超時空的描述上,非常複雜。影片中用了一個詞Tesseract,中文翻譯為四維超正方體。從幾何的角度講,它就是三維世界中的立方體在四維世界中的表現,就像立方體相對於正方形。男主角在陷入這個時空結構的時候,他肆意地看著自己的過去,努力找到一個可以跟過去交流的方式。

  理論“挑刺”

  都快被影視片“玩壞了”

  其實蟲洞到現在仍沒被證實

  在電影中,男主人公、前NASA宇航員庫珀和他的隊友,利用土星軌道附近的一個蟲洞進入另一個行星系統。蟲洞彎曲了空間,讓超遠距離旅行可以在瞬間完成。

  而在進入蟲洞的時候,周圍五顏六色的光讓這個聽上去很酷炫的“科幻產物”,更像是個色彩斑斕的迪斯科燈。“蟲洞真的存在嗎?”在觀影的時候,記者身邊的一位女觀眾疑惑起來。

  說到“蟲洞”,相信很多女讀者都不會陌生。之前熱映的韓國電視劇《來自星星的你》中,帥到沒朋友的都教授就是利用它,來來回回地到地球與千頌伊約會。“蟲洞”就是連接宇宙遙遠區域間的時空細管。暗物質維持著蟲洞出口的敞開。

  蟲洞可以把平行宇宙和嬰兒宇宙連接起來,並提供時間旅行的可能性。蟲洞也可能是連接黑洞和白洞的時空隧道,所以也叫“灰道”。如果舉例子的話,可以將一張紙條視作通常的空間,那麽從位於紙條一端的一點到位於另一端的一點需要跨過一段距離;然而如果我們把紙條兩端接在一起,那麽兩點間的距離就很短了。蟲洞就類似這種“接起來”的兩端。

  蟲洞實際上是個很早就誕生的概念,在1916年就從愛因斯坦場方程的解中發現了它,並由美國物理學家惠勒在20世紀50年代正式提出這一概念。蟲洞的科幻意義巨大,因為,假設我們有個蟲洞,那麽星際探索就有成果了。但遺憾的是,從天文學的角度來說,至今沒有任何證據表明蟲洞的存在。

  化學推動“不夠”,離子推動太慢

  空間站燃料怎麽解決的

  不過,李旻也認為影片有不少小地方可以商榷,比如空間站為提供引力,應該轉多快?比如如此遙遠的太空飛行,空間站的燃料怎麽解決?用什麽做推動?如果化學推動,那顯然10個空間站都不一定夠,如果用離子推進器,速度又太慢。作為不同時空的“溝通”,表到底是怎麽“動”的?“但是不可否認的是,科幻與人文巧妙的結合,借助複雜的物理學概念,完成時間交疊與倒置,能橫跨這麽多領域來拍攝這本電影,實屬傑作。”

  隱藏劇情

  “迎著太陽”飛離星球

  暗示了一個“雙星系統”

      此外,這部電影里還有很多“腦洞大開”的情節。比如,他們進入一個全是水的星球,為了逃避如山川般的巨浪,他們迎著“太陽”飛離了星球。“這段在天文上非常有意思。因為它暗示著它們搜尋的生命系統是由雙星系統所組成。其中一顆已經演化成黑洞,另一顆是矮星。雙星系統的引力要比我們太陽系太陽提供的引力巨大的多,因此才有了滔天巨浪。”李旻說。
星際 穿越 黑洞 和蟲 蟲洞 真的 存在
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創業壓力好大?讓天體物理學蟲洞假說給你點靈感

來源: http://newshtml.iheima.com/2015/0627/150090.html

黑馬說:劉慈欣科幻作品《三體》近年持續大熱。作為劉力薦的天文學通識讀物,美國天體物理學家基普·索恩《星際穿越》一書,被認為是繼史蒂芬·霍金《時間簡史》之後,該領域全球最值得關註的里程碑式著作。雖然蟲洞及穿行蟲洞迄今仍屬科學猜想,但作者就此展開的論證過程或將令讀者腦洞大開。

文 | 基普·索恩
編輯 | 齊介侖

 
天體物理學中的蟲洞一詞是由我的導師約翰•惠勒提出的,靈感來自蘋果中的蟲洞(見圖 13-1)。

對於一只在蘋果上爬行的螞蟻來說,蘋果的表面是它的整個宇宙。如果蘋果中有一個蟲洞,那麽這只螞蟻從蘋果的頂部到達底部會有兩條途徑:沿著蘋果的表面(也就是螞蟻的宇宙),或者穿過蟲洞。蟲洞這條路顯然更近,它是螞蟻從自己宇宙中的一點到達另一點的捷徑。

蟲洞穿過了蘋果那鮮美的果肉,而這果肉的部分不屬於螞蟻的宇宙。對於生活在二維宇宙中的螞蟻來說,蘋果內部是三維的超體或高維超空間。蟲洞的壁可以被視為螞蟻二維宇宙的一部分,因為蟲洞的壁和螞蟻的宇宙擁有同樣的維度(二維),並且在蟲洞的入口處與這個宇宙(也就是蘋果的表皮)是相連的。在另一種觀點中,蟲洞的壁也不是螞蟻宇宙的一部分。
 
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 圖 13-1
 
福拉姆、愛因斯坦、惠勒,蟲洞理論縱向叠代中

 
1916 年,也就是愛因斯坦剛剛把廣義相對論的物理定律公式化之後的那一年,維也納的路德維希•福拉姆(Ludwig Flamm)發現,愛因斯坦廣義相對論方程的一個解可以描述蟲洞(盡管路德維希那時還不把蟲洞稱為“蟲洞”)。

現在我們知道,愛因斯坦方程的很多種解都可以描述不同形狀和性質的蟲洞。但是,路德維希•福拉姆的蟲洞解描述的是其中唯一一個嚴格球對稱並且其中不含任何引力物質的蟲洞。

如果我們截取福拉姆蟲洞(Flamm’s Wormhole)的中央切片,那麽它和我們的宇宙(膜)都將是二維的而不是三維的。如果從三維超體中觀察我們的宇宙和蟲洞,那麽我們會看到類似圖13-2左側部分的景象。


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圖13-2
 
由於圖片中的宇宙比我們的宇宙少一個維度,所以我們就得想象自己也是二維生物,並且只能在圖中所示的曲面上或者二維的蟲洞壁上行動。那麽這時,由 A 點到 B點將有兩條路徑,較短的路徑是沿著蟲洞的壁運動,並且穿越蟲洞由 A 點到達 B 點(圖中藍色虛線);而較長的路徑是沿著彎曲的二維曲面,也就是現在假想的宇宙,繞個大圈最終由 A 點到 B 點(紅色虛線)。

當然,我們的宇宙實際上是三維的,圖13-2左半部分中表現蟲洞入口曲率變化的同心圓,在現實宇宙中其實是一系列嵌套在一起的同心球殼(如圖13-2右半部分所示)。如果你沿著藍色虛線從A點進入蟲洞,那麽你會發現球殼將變得越來越小。盡管這些球殼是內層嵌套的,但它們的尺寸會停止變化。再之後,在你離開蟲洞走向B點時,球殼又會變得越來越大。

在福拉姆發表他的研究結論之後的 19 年里,物理學家們幾乎沒有註意到他關於蟲洞的研究,盡管這一關於愛因斯坦方程的解是如此令人震驚。而後在 1935 年,愛因斯坦本人和同領域的物理學家內森•羅森(Nathan Rosen)在不知道福拉姆研究結論的情況下重新得到了福拉姆 19 年前得到的解,研究了福拉姆蟲洞的性質,並且探討了此類蟲洞在真實宇宙中存在的意義。其他物理學家當時也沒有意識到福拉姆的研究結論,開始把福拉姆蟲洞稱為“愛因斯坦-羅森橋”(Einstein-Rosen bridge)。

通常,人們很難僅僅根據愛因斯坦方程的數學形式就理解它的所有理論預言,其中福拉姆蟲洞就是一個非常有代表性的例子。在 1916—1962 年近半個世紀的時間里,物理學家們一直認為,蟲洞應該是靜態的、永恒不變的,但後來約翰•惠勒和他的學生羅伯特•富勒(Robert Fuller)發現,事實並非如此。他們在數學上進行了更為深入的研究,最後發現,蟲洞會誕生、膨脹、連通和死亡,如圖 13-3所顯示的那樣。


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圖13-3

圖13-3的圖a表示的是,最初,我們的宇宙有兩個相互獨立的奇點。隨著時間的流逝,兩個奇點終於在宇宙的高維超空間里面相互連通,創造出了蟲洞(見圖 b)。然後,蟲洞的周長不斷膨脹生長(見圖 c 和圖 d),然後蟲洞又開始收縮斷開(見圖 e),最後留下兩個獨立的奇點(見圖 f)。誕生、膨脹、收縮和斷開的整個過程是在極短的時間內完成的,任何東西都無法在這麽短的時間里從蟲洞的一端穿越到另一端,即便光也不行。任何嘗試在如此短的時間內完成穿越蟲洞之旅的人或物,都將在蟲洞斷開時被毀滅。

這是無法逃脫的命運。如果宇宙曾經不知何故地產生了一個不包含任何引力物質的球形蟲洞,那麽它將遵循上面描述的步驟走完一生。愛因斯坦的相對論物理定律就是這麽預言的。

惠勒並沒有因為這個結論而灰心。相反,他很高興。他認為,奇點(空間和時間無限彎曲的地方)是現有物理定律的“危機”,而危機正是極好的導師。如果我們明智地去尋根究底,那麽便可以在極大程度上領悟物理定理。
 

修訂朋友科幻小說給我的啟發
 

時間快進大約1/4世紀,也就是1985 年5月。

卡爾•薩根給我打電話,讓我評論一下他新寫成的小說《超時空接觸》中關於相對論的描述是否科學準確。我很高興地答應了,因為我們是很好的朋友,並且我想這本書一定很有意思。另外,我還欠他個人情,因為是他介紹我認識了琳達•奧布斯特。

卡爾把他新書的初稿發給了我,我讀了之後非常喜歡。但在我看來,書中有一個問題:在這部小說里,卡爾把女主角埃莉諾•阿羅維(Eleanor Arroway博士從太陽系送到了織女星——是通過一個黑洞傳送過去的。但據我所知,人類是不可能通過黑洞從太陽系到達織女星或者宇宙其他任何地方的,因為在進入黑洞的視界後,埃莉諾•阿羅維博士將被奇點殺死。如果想快速到達織女星,那麽我們的女主角需要的是一個蟲洞,而不是黑洞。而且,這個蟲洞不會斷裂,是一個可以穿行的蟲洞。

所以我問自己,到底怎麽做才能讓福拉姆蟲洞不斷開呢?怎樣才能保證福拉姆蟲洞保持打開且連通的狀態,以讓我們穿行過去呢?通過一個假想的實驗,我找到了答案。

假設你有一個像福拉姆蟲洞那樣的球形蟲洞,但與前者不同的是,它不會斷開。然後,你可以沿著蟲洞的徑向發射一束光。因為這束光的所有光線都是沿著蟲洞的徑向前進的,所以這束光線在蟲洞中的形狀應該如圖 13-4所演示的那樣。在進入蟲洞的時候,光束會匯聚起來(光束的橫截面變小),而當光束從另一端離開蟲洞的時候,光束又會發散開來(光束的橫截面變大)。蟲洞對光線的作用是發散的,類似於一個凹透鏡。
 
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圖 13-4

我們知道,引力體(例如太陽或黑洞)會將光線向內彎曲(見下圖),而不能將光線向外彎曲。若想將光線向外彎曲,那麽作為透鏡的引力體需要具有負質量才行(當然負能量也是可行的,因為愛因斯坦的質能守恒方程告訴我們,質量和能量是等效的)。

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圖13-5
 
基於上面這些基本事實,我得到了以下結論:

任何可穿行的球對稱蟲洞一定是由某種具備負能量的物質支撐著的。這些物質的能量至少要和光束(或者其他以近光速運動的物體)穿行蟲洞時所承受的負能量相當。(在相對論物理定律里,能量的概念比較奇怪——一個人所測量到的能量取決於他的運動速度和方向。)我把這種具有負能量的物質稱為“奇異物質”(exotic matter)。(後來我才知道,其實根據愛因斯坦的廣義相對論,任何蟲洞,無論球對稱與否,如果想要保持可穿行的性質,其內部必須填充奇異物質。這個結論是加州大學戴維斯分校的丹尼斯·甘農(Dennis Gannon)教授在1975 年證明的一個理論的推論。由於我的一些疏忽,當時我並不知道甘農教授的這一理論。)

令人驚異的是,現有的理論表明,奇異物質是可以存在的,當然這要歸功於量子物理里面那些奇怪的法則。物理學家們甚至在實驗室里制造出了極少量的奇異物質——實驗是在距離極近的兩個導體板之間實現的。這個效應被稱作卡西米爾效應(Casimir effect)。但是那時(1985 年)的我還不是非常清楚蟲洞是否可以抓住足夠多的奇異物質以保持自身的連通,所以我還做了其他兩件事。

第一,我寫信給卡爾,建議他把書中“通過黑洞把埃莉諾·阿羅維博士送到織女星”中“通過黑洞”的部分改成“通過蟲洞”。信中我還附上了一份描述蟲洞的相關計算。這份計算顯示,可穿行蟲洞內必須填入“奇異物質”。卡爾接納了我的建議(並且把我有關蟲洞的方程加在了他小說的致謝里面)。從此,蟲洞正式出現在現代科幻領域,比如小說、電影和電視劇等。

第二,我與我的兩名學生馬克·莫里斯(Mark Morris)和烏爾維·尤爾特塞韋爾(UlviYurtsever)一起發表了兩篇關於“可穿行蟲洞”的科技文章。在這兩篇文章中,我們向物理界同行們提出了一個問題:通過結合量子定律和廣義相對論物理定律,一個高度發達的文明是否可以在蟲洞中放入足夠多的奇異物質來使之保持連通?

這促使物理學家們進行了大量的研究工作。但直到今天為止——大約30 年過去了——這個問題依然沒有答案。絕大部分研究結果給出了否定的答案,“可穿行蟲洞”也許不可能存在。我們離最終的答案還有很長的路要走。相關細節請閱讀我的物理學同事艾倫·埃弗里特(Allen Everett)和托馬斯·羅曼(Thomas Roman)合著的《Time Travel and Warp Drives》一書。
 
電影《星際穿越》,基於理論猜想的演繹
 
在電影《星際穿越》中,庫珀說,蟲洞不是一個可以自然發生的物理現象。

我完全同意他的觀點。即便物理定律允許可穿行蟲洞的存在,在真實的宇宙中也是非常不可能的。我必須承認,這里所描述的可穿行蟲洞的存在性與相關性更多的是猜想,連基於現有科學理論的推測都算不上。

為什麽我對蟲洞的自然產生如此悲觀?因為我們沒有看到宇宙中的任何天體在它們“變老”的時候變成蟲洞。相反地,天文學家們看到了許多大質量恒星在耗盡核燃料時塌縮成了黑洞。

另一方面,人們有理由期望蟲洞以“量子泡沫”的形式自然地存在於亞微觀尺度上(如圖13-7所示),這個量子泡沫是一個假想的蟲洞網絡,泡沫會持續不斷地在出現和消失之間波動,而這種波動的方式被我們目前還不是非常清楚的量子引力理論所控制。

在任何一個給定的時間內,泡沫是隨機的。這就意味著,這個泡沫會在一定的概率下呈現出一種形式,同時也會在一定的概率下呈現出另一種形式,而且這些概率是連續變化的。另外,這個量子泡沫非常非常小,泡沫中蟲洞的典型長度是所謂的普朗克長度,即 0.000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 001 厘米,也就是原子核直徑的萬億億分之一。實在是太小了。


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回到 20 世紀 50 年代,約翰•惠勒就已經給出了關於量子泡沫的有力論證,但現有證據表明,在量子引力的理論框架下,很多機制會降低量子泡沫的波動幅度,甚至抑制量子泡沫的產生。

如果量子泡沫確實存在,那麽我希望有一個自然過程能夠讓蟲洞從普朗克長度長到人體的尺度,或者更大。這或者就發生在宇宙的極早期,在宇宙極快速“暴漲”膨脹的時候。但是物理學家們並沒有看到任何證據可以表明這種自然增大能夠或已經發生。

另一種產生自然蟲洞的機制就是宇宙的大爆炸創世,但這個可能性極小。我們可以設想可穿行蟲洞在宇宙大爆炸時期本來已經產生,但是這個設想是非常不可能的。之所以說設想,是因為我們對宇宙大爆炸並不了解;之所以說不大可能,是因為在我們所知道的大爆炸中沒有一樣能夠提供形成可穿行蟲洞的線索。

一個超級發達的文明是創造出穩定的可穿行蟲洞的唯一希望,但這要面對太多的困難,所以我依然持悲觀態度。

在一個沒有可穿行蟲洞的空間中制造可穿行蟲洞的可行途徑是:把它從量子泡沫(如果量子泡沫存在的話)中提取出來,放大到人類尺寸,甚至更大,然後向蟲洞中添加奇異物質以保持這個蟲洞的連通。這些步驟,甚至對於超級發達的文明來說,都是一項艱難的任務。當然,這也許僅僅是因為我們不理解如何運用量子引力理論來控制量子泡沫,並提取當中的蟲洞,也不知道早期的放大過程。當然,我們目前對奇異物質的性質也不很了解。
乍看上去,制造一個蟲洞好像很簡單(見圖 13-8)。只要把我們的宇宙膜(我們的宇宙)向著超體的方向推出去,創造出一個小錐體(見圖 a),然後把我們的宇宙繞著超體折疊起來(見圖 b),接著在錐體正下方折疊起來的平直空間上開一個小洞,再在錐體的尖端開一個小洞,最後只要再把這兩個小洞縫起來(見圖 c),一個蟲洞就誕生了。哈,就是這樣!


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圖 13-8
 
在電影《星際穿越》中,羅米利(Romilly)用一張紙和一支筆演示了我剛才陳述的創造蟲洞的方法(見圖13-9)。從旁觀者的角度來看,這個過程非常簡單,就是玩玩紙和筆,但是如果這張紙就是我們的宇宙膜,創造者是生活在我們宇宙膜上的文明,所有操作只能在我們的宇宙膜內完成,那麽這個過程將無比艱難。


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圖 13-9
 
實際上,除了第一步——在空間中向高維度的方向推出一個錐體(我們只需要一個非常致密的天體,例如中子星)——我根本不知道其他步驟如何實現。如果想接著在我們的宇宙中打孔的話,唯一的途徑就是借助量子引力理論。愛因斯坦的廣義相對論是禁止我們在宇宙中打孔的,所以如果想在宇宙中打孔,唯一的方法就是尋找廣義相對論失效但量子引力統治的區域。對於我們來說,這一認知幾乎為零。
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版權聲明:本文摘編自《星際穿越》一書,作者基普•索恩亦為同名電影《星際穿越》唯一科學顧問,編輯齊介侖,i黑馬版權所有,如需轉載請聯系zzyyanan授權。未經授權,轉載必究。

 

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