2010年04月14日08:25
來源：《科技日報》
虫洞示意圖
根據大爆炸理論，宇宙是由一個致密致熱的奇點膨脹到現在的狀態的。這是宇宙物理學關於宇宙起源的主流理論，現在宇宙物理學的幾乎所有研究都與宇宙大爆炸理論有關，或者是它的延伸。但是，大爆炸理論無法回答我們的宇宙在大爆炸發生之前到底是什麼樣子。
據物理學家組織網與《科學》雜志在線版近日報道，美國印第安納大學的理論物理學家研究發現，我們的宇宙可能自大爆炸之前，一直處於兩個宇宙相連接的時空管道，即一個虫洞的內部。該篇論文刊登於4月12日出版的物理學著名學術期刊《物理快報B輯》上。
黑洞、白洞與虫洞
與黑洞的廣為人知不同，白洞主要用來解釋宇宙中的高能現象，其是否存在尚無觀測証據。在廣義相對論預言中，白洞與黑洞性質相反，是一種致密物體，並不吸收外部物質，而是不斷地向外圍噴射各種星際物質與宇宙能量，像宇宙中的噴泉。
而虫洞（又名愛因斯坦—羅森橋）雖多見於科幻，卻不是任何邊緣科學或業余幻想，它的起源令人尊敬，來自於愛因斯坦與羅森的一篇論文。其可描述成連接宇宙遙遠區域間的時空細管，而暗物質負責維持著虫洞出口的敞開。最簡單地去理解，就是把時空卷曲起來，創造一條事件A和事件B間的近路。
虫洞亦可能是連接黑洞和白洞的時空隧道，所以也叫“灰道”。在這時，白洞可以看成時間呈現反轉的黑洞，進入黑洞的物質，最后應會從白洞出來，出現在另外一個宇宙。這是本次研究中一個非常重要的概念。
虫洞於理論上提供了時間旅行的可能性。霍金在《時間簡史》中闡述：一個空間旅行者可利用相對於地球靜止的虫洞作為從事件A到B的捷徑，然后通過一個運動的虫洞返回，並在他出發之前回到地球。
這聽起來似乎是個悖論，但這正是當代科幻的一個基准點。隻有這樣，一個人才有可能借助時光旅行裝置回到過去，也即在自己出發之前又回到了地球。隻不過回去的不是自己出發時的地球，而是欲去時間段的地球，看到自己的奶奶，甚至祖先，卻不會影響和扭轉他作為先人后代的命運。
新研究對抗傳統宇宙學
人們曾一度傾向於描述一個簡單的宇宙，其中能量和密度都以物質的形式出現：4%的普通物質，加上96%的暗物質。但實際觀測從來就沒有與此相符合過，且這種不一致隨著時間流逝而變得越來越尖銳。暗能量的概念，在此時應運而生，試圖將宇宙結構及其特性合理化。這種不可見的、能推動宇宙運動的能量，可以解釋觀測到的物質密度和理論預言的臨界密度之間70％至80%的差異。
但在不久前，利用基於歐幾裡得坐標系統的各向同性坐標，印第安納大學的理論物理學家尼科德姆·波普瓦夫斯基描述了黑洞引力場，並為黑洞內大質量粒子徑向（沿著直徑的方向）行動建模。根據其計算，在大爆炸之前我們的宇宙就處於虫洞中：由另一個宇宙中某巨大星體的坍塌創造的一個虫洞，成為了通向另一個宇宙的時空管道。在虫洞的此端與彼端間，可能發展出與大爆炸相聯系的類似環境，我們的宇宙，最終就於這個虫洞中誕生。
波普瓦夫斯基描述的場景乍聽起來匪夷所思，但以該理論為基底，卻能解決多項宇宙學中令人困惑的謎題，解釋目前人們觀察到的宇宙膨脹現象。
這其中，就包括引力、宇宙膨脹與暗能量的糾結關系：如果有另一個宇宙，其在我們的宇宙之前就已經存在，引力就可追溯到一個點上，該點強弱核力與電磁力已經統一起來。同時，若我們身處的宇宙現在正在向虫洞末端膨脹的話，這種運動就能夠解釋宇宙的膨脹，而不必引入至今難以捉摸的暗能量。
試窺物理之真相
在該次建模過程中，研究人員著重於兩種不同類型的黑洞，觀察粒子穿越其“事件穹界”（黑洞的邊界）上的徑向運動。他們的觀點是：物體在黑洞內部的運動模式隻有通過實驗和實際觀察才能得知，但自始以來人們隻能觀察到黑洞的外部，無法窺其內在，除非一個觀察者進入黑洞內部或者原本就居住在黑洞內部。但如果我們的宇宙本身就處在另外一個更大宇宙的黑洞之中，那麼就可以滿足這個條件。
同時，困擾物理界數十年、大爆炸理論衍生出的違反量子物理學定律的壁壘：黑洞信息丟失之謎，亦能因此得以解釋。在這個謎題中人們發現，一旦物質經過“事件穹界”時，所有有關該物質的信息都會丟失﹔然而量子力學下的演化過程中，信息應該是守恆的。這意味著量子力學與廣義相對論之間的潛在沖突，但在波普瓦夫斯基構建的理論裡，其完全被避免。
目前，波普瓦夫斯基試圖將結論應用到其他類型的黑洞中，相關計算還需要進一步細化。
“當排除一切不可能，剩下的無論多麼難以置信，也必是真相。”歇洛克·福爾摩斯的名言相當於給宇宙學加了個注腳。一項全新的理論很可能打開一個全新的領域，虫洞是時間旅行的直接關系者，盡管仍一無所知，但人們似乎已欲伸指觸碰這扇時空之門，以窺得我們宇宙最深處的秘密。（張夢然）
（責任編輯：劉向（實習））
http://scitech.people.com.cn/BIG5/11361602.html
宇宙曾有10億個“地球” 或許存在過文明
2010年04月14日08:15
來源：《科技日報》
英國萊斯特大學研究小組成員杰伊·法瑞赫博士通過對晚年恆星的研究，發現至少在3.5%的白矮星周圍，都可以觀測到小行星或者岩石行星存在的証據，岩石行星在某一時刻曾多達10億個。結論認為，類地球岩石行星在宇宙中可能數量非常眾多，遠超人們所想。
人們早已確知地球並非是宇宙中的稀罕物，但類地行星存在的具體數字一直難以確定，即使是現在，技術的瓶頸仍然限制了人們對數量的探測。但科學家新的研究結果表明，一些“老年級”星體可能會是一個豐富的信息源，為了解星系中其他行星提供了可能性。
白矮星就是“老年級”恆星的一種，常被叫做“發亮的死亡恆星”，實際上是中低質量恆星到了演化路線的終點所留下的一個壓縮的熾熱殘骸，太陽最終也將變成白矮星。
理論上講，白矮星成分應該完全由氫和氦組成。但有時在其大氣層中會發現一些包括鈣和鎂等重元素的污染物質，這意味著這些恆星經常遭受軌道灰塵的污染，這些軌道灰塵釋放的紅外線輻射可通過美國宇航局的“斯皮策”太空望遠鏡進行觀測。
杰伊·法瑞赫與他的同事利用“斯皮策”對白矮星持續關注了5年。最新數據顯示，銀河系中至少有3.5%的類日恆星都有行星圍繞左右，進一步粗略推算，銀河系曾在某一時刻有多達10億的岩石行星。而在2009年，法瑞赫他們推算出的岩石行星數量還在500萬顆左右。加州大學行星科學家喬納森認為，現在說的3.5%是個最保守數字，其可能接近20%。
雖然白矮星已“行將就木”，其周圍的行星目前幾乎不可能支持生命存在。但根據理論，在這些白矮星的“美好年代”，也許曾經擁有過具備真正文明的星球。法瑞赫將這項研究報告發表於在當地時間4月13日召開的英國皇家天文學會會議上。（張夢然）
（責任編輯：劉向（實習））
http://scitech.people.com.cn/BIG5/11361099.html
歐洲核子研究中心的科學家注視平行宇宙的突破
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