在未來的蟲洞重現「愛麗絲奇遇記」
好像幽靈晃動的糾纏粒子對在它們之間建構了「神出鬼沒」的蟲洞，量子糾纏是量子力學中最令人困惑的物理現象，阿爾伯特·愛因斯坦曾將一對纏繞粒子描述為「一定距離的幽靈行為」，從愛因斯坦的廣義相對論推導了蟲洞的存在，即便如此，他本人對蟲洞的奧秘同樣「一無所知」，量子纏繞的實際行為比愛因斯坦的想像更為神秘莫測，遠超科幻小說在一系列「幽靈古堡」作品中刻畫的詭異行為。蟲洞理論是一個物理假說、或物理推斷，未來物理學的使命之一是檢驗蟲洞的「存在與虛無」，蟲洞形成了兩個不同時空點的「通道」，愛因斯坦的廣義相對論奠定了蟲洞理論的基礎，大量的科幻小說家描繪了時間旅行的無數方法，「心馳神往」的讀者們在時間旅行的世界體驗了遠超光速的旅行，他們一會兒出現在在宇宙時空的這個地方，一會兒出現在宇宙時空的那個地方。
現代物理學存在一個最令人疑惑不解的問題，如何確定量子動力學和引力之間的相互關係？現在，物理學家似乎找到了廣義相對論和量子力學非常有趣的交叉點，過去，宏觀的相對論力學和微觀的量子力學「涇渭分明」，形成了各自為陣，相互分裂的兩大陣營，兩者在數學的意義上似乎表現了「水和油」的不相容關係。華盛頓大學和紐約州立大學溪分校的物理學家解釋說，蟲洞在本質好像流行的科幻小說描述的場景，它們連接了宇宙中兩個不同的時空部分，物體在蟲洞的運動比光度快得多，它是一條打破時空阻隔的快捷隧道。華盛頓大學的物理學教授安德里亞斯·卡契不認同單個物體、一個人在蟲洞的孤立旅行、或通訊，如何正確地理解「蟲洞旅行」的物理概念？量子糾纏只發生在一對、或一組相互影響、相互作用的粒子之間，如果粒子發生了相互支配的糾纏作用，那麼每一個粒子對另一個粒子的行為產生了奇異的影響，一個被觀測的粒子向一個方向旋轉，另一個同時被觀測的粒子立刻向相反的方向旋轉。兩個糾纏粒子產生了幽靈一般的聯繫，好像心理學家揭示的現象，遙遠的距離阻止不了「心靈感應」的發生。無論一對糾纏例子之間的距離多麼近、或多麼遠，都不影響它們的信息交流，近的距離短到一個房間的間隔，遠的距離長到幾個星系的距離。
兩個發生量子糾纏的粒子無論之間的距離如何變化，它們都能即時地傳遞信息，一個粒子的運動特徵發生了變化，另一個粒子的運動特徵隨之發生變化，糾纏粒子對同時發生變化。最近的物理學研究顯示，如果兩個黑洞發生了相互纏繞，那麼它們的特性將會發生同時性的變化，兩個分開的黑洞無論距離的遠近，它們通過「蟲洞」產生聯繫，在宇宙這一邊的黑洞和在宇宙另一邊的黑洞可能產生同時性通訊。微小的黑洞好像單一原子的大小，巨大的黑洞相當於幾倍、或幾十億倍太陽的質量。在宇宙時空普遍存在的黑洞獲得了強大的引力作用，我們已知宇宙中速度最快的光束無法擺脫黑洞的引力。我們不必擔心有一天被拖進超大質量的黑洞，物理學家卡契解釋說，假如兩個黑洞發生了量子纏繞，路人甲在一個黑洞「入口」的外緣，他或她看不到、或無法聯繫在另一個黑洞「入口」外緣的路人乙，路人甲和路人乙都在「蟲洞」的埠、或外圍，沒有跳進蟲洞的「地獄大門」，如果路人甲想和路人乙建立即時的通信聯繫，那麼存在一種可能性，站在蟲洞「入口」這一端的路人甲跳進洞口，站在蟲洞「入口」另一端的路人乙跳進洞口，路人甲和路人乙在蟲洞內部實現了「心心相印」的即時通訊，蟲洞的「內部世界」具有同樣的物理特徵。
卡契和紐約州立大學石溪分校的克里斯坦·詹森將他們的合作科研成果發表在《物理學評論通訊》雜誌，美國能源部、加拿大自然科學和工程研究委員會為他們的課題研究提供了資助。在長達15年時間的課題研究中，他們在量子糾纏領域奠定了一些基本規則。然而，應用蟲洞概念來實現遙遠時空的穿越旅行，這種「想入非非」的概念引起了很大爭議，物理學家有理由懷疑一個「虛無世界」的奇妙連接，量子糾纏如何產生一種深不可測的奇異能量？如何證明蟲洞產生了超乎想像的巨大能量，無論他們想像了怎樣的蟲洞旅行效果，在沒有觀測到「奇異能量」之前，人們可能「有理有據」地懷疑蟲洞的存在，從哪兒獲取巨大的奇特能量？這是開啟蟲洞入口「大門」的基本條件。毫無疑問，在蟲洞的「超級穿越」將是一件非常遙遠的事情。在相互纏繞的黑洞之間也許形成了蟲洞，量子世界的粒子糾纏現象得到了物理實驗的多次證實，然而，在黑洞之間發生的「量子糾纏」沒能得到天文觀測的證實。物理學的理論研究走在了實驗研究和觀測發現之前，理論物理學家將時間旅行理解為一種情形，在相互纏繞的黑洞之間實現蟲洞旅行，如果物理學家的看法真實、有效，那麼人類將會成為「宇宙的上帝」，根據廣義相對論推論的蟲洞符合量子世界的樣式，蟲洞的物理學概念將從科學家的「奇思妙想」變成改變人類命運的現實。
（編譯：2014-6-4）
TAG:鄧如山 |