1.進入克爾黑洞
我們知道，克爾黑洞是旋轉不帶電黑洞。
假設當你的火箭準備進入克爾黑洞時，你會看到一個環狀的旋轉星體，剛開始，火箭從北極航向黑洞時就要發生慘劇，然而，當我們愈來愈接近圓環時，我們的探測器會偵測到鏡射宇宙(也就是後面提到的多重宇宙，可能由蟲洞連接)發出的光芒，以及雷達螢幕會探測到環繞黑洞的多重訊號。
這個效應就好像是一間鑲滿鏡子的大廳，我們會被周圍的多重影像所迷惑，光線在多重鏡面之間往返映射，使我們產生幻覺，並看到大廳裡出現了好幾個自己的影像。當我們通過克爾黑洞時，也會產生類似的效應。
2.蟲洞光影秀
假設你駕駛飛碟正在接近蟲洞時，天空會開始出現間隙，恆星轉變為帶狀光線，更靠近時，光帶會重複出現，以一連串的影像散佈在空中。恆星系統呈現多重影像，這種重複影像是重力透鏡效應(即重力使光線彎曲)造成的。
蟲洞巨大的質量會使光線聚焦成好幾個光束，恆星則會產生藍位移，紅色變橙色、橙色變黃色，以此類推。同樣的，蟲洞強大的重力使得射入的光線增加了它們的頻率。光線看起來是曲折的，而且當你接近蟲洞時，光線會變得更亮(類似於科幻電影中時光隧道的景象)。
另一種蟲洞便是彎曲空間，如右圖，這是從某處的開口精油蟲洞所看見另一地區的景象；如下圖示：假如有一個蟲洞連接加州沙漠和愛爾蘭首都都柏林，那麼你從加州沙漠的蟲洞開口會看見都柏林市街上擾攘的人群景象；從都柏林的開口看去，則是一片蒼茫的沙漠。然而由於空間彎曲效應，使得兩幅景象皆呈現透鏡般的彎曲。
3.泡沫狀的超空間
「超空間」，亦即蟲洞，由無數的「超空間子」組成，而超空間子會因量子漲落而如粼粼細浪，就此而言，超空間本身如大海，超空間的內部便如同「高維泡沫狀」。
事實上，「超空間」亦可作為卡魯扎-克萊因理論(額外維)中的高維空間，或者是n維時空。總之，凡是「高維空間」或是「蟲洞」，皆可以通稱為「超空間」。
「超空間」是時間跟空間都同時存在的一個領域，在這裡，「時」是不存在的，超空間又被稱為多維時空，在數學中也是超立方體、立方鑲嵌體和其他的四維物體的世界。
普遍而言，對於蟲洞(超空間)最典型的解釋是：宇宙是蘋果表面，超空間便等同於蟲所蛀的洞。
同理可知，在一個空間當中，超空間可以做為連接任何地點的高維捷徑(如左下圖)。
此外，未來或許有先進文明，能利用「超空間引擎」技術，任意穿梭超空間、遨遊本宇宙之中，乃至於其他宇宙之間。(如右下圖)
4.超空間引擎
據「超空間發動機理論」，「超空間引擎」能創造一個足夠強大的磁場或重力場，那麼身處其間的物體（如太空船）就將進入另一個完全不同的多維空間(超空間)。
而在多維空間中，太空船能以超光速飛行，當飛行結束超空間發動機所創造的磁場後，太空船將重新返回我們目前所處的三維空間。發動機通過強大的磁場扭曲空間，會在超空間中飛行形成一個能量漩渦(裡面是一個多維空間)，物體可進行「空間跳躍」。例如：紙上兩點間最短的距離不是直線，而是將紙折疊後將兩點重合然後展開，也就是說沒有距離；空間也是如此。
在此強調：超空間引擎並非曲速引擎，兩者區別於後者在原空間飛行，前者在多維空間飛行。
5.蟲洞的本性
假如有一個發達文明，能將蟲洞從量子泡沫尺度放大到無窮大，那麼他們是否就能順利進行時間旅行？事實上，還有一個更重要的瓶頸：洞口的開閉。
假設有兩個宇宙，因彼此重力而互相接近，若兩個宇宙中剛好相連時，正好形成了一個蟲洞；但若兩個宇宙的蟲洞分開時，兩個宇宙便相互分離，若要再次連接，則更是不容易。
另外，假設在兩個宇宙中的蟲洞形成之際，時間可能會非常短暫，甚至在分離之前，便崩縮成兩個奇異點。因此，發達文明必須利用奇異物質或負能量穩定蟲洞。
6.可能與不可能的過去
如果有了可以穿越蛀孔(蟲洞)的最新科技，那麼就會有「可能」的過去和就會有「可能」的過去和「不可能」的過去的存在。如果一顆球在此時此地進入蛀孔，但是進入蛀孔回到過去的球又回從另一端出來，而穿越蛀孔的球如果撞離原來準備進入蛀孔的球的路徑，便會違反因果，從而建立一個不可能的過去。但是如果過去的球從蛀孔另一端飛出時，正好被此時此地準備進入蛀孔的球撞上，則那顆過去的球再度進入蛀孔，就可以建立一個可能的過去；另外一種版本是，同一顆球皆出現在不久之前，而此時此地的球被撞入蛀孔，如此也可以建立另一個可能的過去。
(下圖：利用時間機器回到過去想像圖，時間旅行從近代至遠古)
7.白洞
「白洞」是廣義相對論所預言的一種特殊星體，是與黑洞相反的天體、史瓦西解的一部分，也是黑洞的相對出口。白洞好像一個不斷向外噴射物質和能量的源泉，它向外界提供物質和能量，卻不吸收外部的物質和能量。
白洞與黑洞相撞可能會形成蟲洞，蟲洞連接黑洞和白洞，在黑洞與白洞之間傳送物質，在這裡，蟲洞為一個愛因斯坦-羅森橋，物質在黑洞的奇點處被完全瓦解為基本粒子，然後通過後被傳送到白洞並且被輻射出去。
白洞內部，中心奇異點附近所聚集的物質是一種超高密態的物質，其中包含各種基本粒子、甚至引力子，且聚集極巨大的能量，而物質密度會在膨脹過程中不斷降低，降低到某一程度，就會引起粒子的衰變過程，從而將各種高能粒子、光子、中微子等發射出來。
有人認為，白洞是宇宙大爆炸未完全膨脹之延遲奇點的一部分，但這種假說已經被否定，因為即使存在這種奇點，由於真空量子效應和光堆積效應，它們也應該早已經變成黑洞。在多重宇宙論中，白洞很有可能就是另一宇宙的出口。
8.白洞的存在性
白洞理論上來說是黑洞的另一端，也有可能就是另一宇宙，只不過，白洞有可能存在於本宇宙中。科學家正在觀測太空強烈的伽馬射線暴，而其猛烈程度和持續時間可以用一個短暫存在的白洞加以解釋，當時，這個白洞噴射出一些物質而後迅速塌陷，導致此次大規模爆發出現，這可能成為人類發現的首個白洞。
白洞僅僅是理論預言的天體，到現在還沒有任何證據表明白洞的存在，也沒有理由否定其存在。白洞有一個封閉的邊界，與黑洞不同的是，白洞內部的物質（包括輻射）可以經過邊界發射到外面，而邊界外的物質卻不能落到白洞裡面來，因此白洞像一個噴泉，不斷向外噴射物質（能量）。
有人認為，白洞並不存在，因為白洞外部的時空性質與黑洞一樣，可以把它周圍的物質吸積到邊界上形成「物質層」，只要有足夠多的物質，引力坍縮就會發生，導致形成黑洞。(如下圖)
9.白洞的成因
白洞形成的第一種可能性是直接由黑洞轉變而來，白洞中的超高密度物質是原先因引力坍縮而形成黑洞時造成的。
第二種理論認為，宇宙在最初的大爆炸中，由於爆炸是不均勻的，有些密度極高的物質沒有立刻膨脹，它們過了很久才爆炸，成為一些新的膨脹核心，物質源源不斷地從這些區域往外湧出，就成了一些白洞。由於宇宙奇點最大質量、密度和黑洞的奇點相似，但活動情形卻和黑洞相反恰恰相反。當然，高能量超密物質的發現，顯示黑洞存在的可能，所以也顯示白洞存在的可能。
如果宇宙物質按著不同的路徑和時間走到終極，那麼也可能按著不同的時間和路徑從原始出發，也就是說在大爆炸之初的大白洞發生後，仍可能出現小爆炸小白洞。
你可以想像：原本有一個透明的中型皮球，但因吹氣使得皮球內的能量增加，氦分子也增多，中型皮球更是膨脹成巨大的能量球，後來，這顆大球又因為密度過高而爆炸，高能量也因此而散出。那麼，能量入口則可以當作黑洞、爆炸後則是白洞的輻射。
從而推論，宇宙或許就有可能是在白洞(甚至有可能是在上一代宇宙中的白洞)噴發誕生的，亦即白洞為宇宙伊始。而噴出宇宙也足以證明，我們或許就是大爆炸的灰燼之一。
10.回轉出口之謎
如果白洞是黑洞的彼岸，則那些被黑洞吸去的物質就有了一個生機、兩種命運。第一種就是化為粒子並且累積黑洞的奇異點之中；但第二種則是粒子、能量經由蟲洞，而輻射到白洞──另一宇宙去。
而白洞出口又是如何？假設黑洞和白洞是不同維度宇宙連接的通道，那麼宇宙之間又存在重力，能量或物質或許就會由高密度的宇宙流向低密度的宇宙，可是如果我們的宇宙密度較另一宇宙低，那麼那些物質能量則是否又會回到本宇宙？關於白洞仍有許多盲點所在，但是白洞或許同時扮演著高維空間、宇宙伊始兩種角色。
11.離心力─某殘忍的完全犯罪
這次故事主角名叫黑教授，他痛恨所有同事的惡意中傷，於是計畫復仇，但由於殘忍的本性決定用機槍射殺全部同事，不過這犯罪並不簡單，因為他想如何使這大殘殺的場面，變成意外事故以掩飾自己的犯罪證據，於是他便想出一個宛如被機槍射殺的殺人計謀─離心力。
他首先用誑言召集所有同事到無窗的密閉式講堂，並登上講台指著裝在台上直徑約六十公分的大鉛球說：「此大鉛球由鋼軸固定於鐵床，今根據卡教授的理論，示範黑洞回轉所影響的有趣效果。」並繼續說：「雖然此鉛球材質遠不如黑洞，但其密度至少比其他金屬為高。如各位所見，鋼軸如同黑洞中心軸，而回轉亦以其軸為中心。講台地板經特殊材質打造，故相信可耐受任何衝擊。」
「現在我按下開關，鋼軸與鉛球開始轉動，大概再過二、三分鐘就可達到每秒一千的超級轉速，現請各位親自體驗這有趣的效果。」這兇惡的博士說完後，急忙走出門外並將鐵門牢牢鎖住。
鉛球用高速旋轉於垂直的鋼軸周圍，開始時未發生異狀，但不久鉛球的赤道部分開始膨脹，而隨回轉速度增高，其膨脹越大，於是轉速達到每秒數百時，鉛球終於爆炸粉碎。鉛球的碎片以超高速飛散四周，而此講堂變成煉獄，四周牆壁有如蜂巢的彈痕累累，所有聽眾也無一能倖免。
12.磁氣鏟計畫
(1)獅子座之臂
在銀河系獅子座的「手臂」地帶，有著特別的星雲，它含有新星需構成的基本物質「氫」，六十億年後的銀河系必將保持現狀。
之前天文學家觀測獅子星座手臂內部一顆新星的誕生，並認為這些「宇宙塵」可能由老星所構成，而這些比太陽老的星球大部分是因超新星爆炸而摧毀，其碎片就是構成「宇宙塵」的主要來源。這些宇宙塵含有大量的鎳和鐵，太陽誕生的物質、地球外圍的隕石塵皆含有這些成分。
我們目前可以知道，在太陽附近一光年內的領域裡，隱藏著龐大物質，這些在太空中含有鐵和鎳的宇宙塵質量總合起來，足夠我們子孫創造黑洞的所需。
另外，由鐵和鎳構成的物質，可以隨著磁場而遠距離移動。
(2)磁氣鏟計畫
鐵和鎳常溫下可以磁化，若將獅子座之臂中的高濃度氫加熱成電漿，則在磁場上必有反應顯示。
未來的太空艦隊便會以「磁氣鏟」蒐集星際物質，追蹤獅子座之臂的鎳、氫電漿，太空船則使用強力雷射，砲擊星際物質即可。為蒐集星際物質，以磁場當作推機，也是利用「磁氣鏟」的方式蒐集，同時也構築星際旅行的可能性。
13.銀河系社會的旅程
未來，或許子孫們就能探索銀河系獅子座之臂，以磁氣鏟蒐集星際物質。那時，子孫們的背影會遠離我們，持續幾年的時間，我們會看見太空船即將消失的景象(如下圖左)。
如果探索完銀河系社會，那些蒐集來大量的星際物質就足以供黑洞研究所需，爾後便能闢建瞬時旅行的網路(如下圖右)。
在此之前，以下模擬了一場來自二十三世紀的公聽會辯論，背景是「黑洞建設計畫」的實施：
(1)銀河系社會的歷史即將開始
部長：「黑博士，您目前無法決定黑洞建設計畫對人類是否有效益。難道您不知某權威科學家的
證言，若將建設位置過於接近太陽時，地球上以及內行星上的殖民地所有生命將受威脅。」
黑博士：「坦白說世界上真正有權威的科學家寥寥無幾，據我所知，未曾有人發表如此謬論。」
委員之一：「據我所知，人造黑洞將有十個太陽質量。你們到底是否認真考慮過，將要建造的龐
大怪物的實際大小？據說有三百萬倍的地球質量！難道您想當滅亡人類的歷史罪人？」
黑博士：「連一個人也不會被消滅！我用一個淺顯易懂的方法解釋目前情況。現在以房間地板為
例。即地板有乾淨或髒汙兩種狀態，而除非地震或發生爆炸，否則不可能有第三種狀態，也
就是有塵埃或沒有之別。據說，其實沒有人知道真相。約在一千年或一萬年前，太陽系進入
本銀河系星雲的所謂獅子座手臂之髒污領域中。我們的目的是將手臂污髒部分，用磁氣鏟聚
集一處，並在距離太陽約一光年處，建立十倍太陽質量的黑洞。一光年有多遠？以時速四萬
公里航行一光年必須二萬七千年之久。這就是我提之對太陽的安全距離。
那些賣弄才華的二流科學家，總是對計畫中可能發生的情況故意歪曲事實而大肆報導。但絕
不可能因黑洞吞噬地球與太陽而導致人類滅亡。理由很簡單，假如將物質聚集一處，其周圍
太空物質密度，則減少至有如獅子座之臂外太空的正常密度，於是形成空虛且極為乾淨的廣
大空間。因此附近的星際媒介物中，已缺少會影響地磁或重力的物質，故不至於使軌道變形。」
部長：「對您的強辯真找不出適當的反駁。您只不過認為我們是不懂科學的政治家，而總是用模
稜兩可的字句，以杜塞本部意向。您難道不知，自己的作為對大眾輿論，引起多大的反感？」
黑博士：「對於現在的輿論，我不介意。歷史家必站在我們的計劃所開放銀河系社會之立場撰寫
歷史，故必有公正見解。若是九個月前，磁氣鏟尚未能聚積足夠物質時，我定會擔憂輿論將
影響本計畫的執行。不過現在重力場已開始運作，任何人均不得將其阻止，我們理應心安理
得。現在我們獲取可供人類居住的數百萬新世界殖民地之機會即將來臨。」
此外，大家最關心的，便是太空人若通過黑洞，瞬時完成銀河系星際旅行後，如何返回地球的問題。推行該計畫的負責人是白博士，迄今未曾公開露面。
(2)白洞與瞬時星際旅行
現在我們來推測，這位神秘人物白博士的開發計畫與目的。
假如決定從設在距離太陽一光年處的「宇宙中繼站」出發，往外太空做瞬時旅行，那麼只建造黑洞是不夠的。雖然太空人可以利用黑洞，往相距幾光年遠的星際太空做瞬時旅行，但卻無瞬時返回地球的捷徑。如果單純經由太空返回，必須花費數十年乃至百年的時間。因此必須在遙遠太空建造另一座黑洞，以供太空人得以瞬時返回距離太陽至少一光年之處。
這構想聽起來似乎太離譜，事實上卻只比建造最初黑洞稍具困難而已。技術上不同之處，有第一座黑洞完成後，必須重新編製星際磁氣鏟推土機的龐大的二太空艦隊。此艦隊與先前搬運安裝好磁氣鏟、隨時可開始作業有所不同。因為磁氣鏟必須分解壓縮，再輸送至第一座黑洞。
但是為什麼第二艦隊的磁氣鏟必須縮小？體積僅有十個太陽質量的黑洞，實際上可提供太空船駛入的進口寬度，根本不足六百公尺。待黑洞準備作業完成後，太空船載運盡量縮小機械，當然不載乘客的無人駕駛，與迴轉黑洞速度同步的正確速度，環繞黑洞周圍軌道上。
然後將太空船每次一艘，移上黑洞的吸積盤上，於是瞬時經由與黑洞同時在相距數光年處出現的白洞，又在另一端遠方太空飛行。
先前曾提到過「離心力」，我們甚至還舉了一則慘無人道的恐怖假想實驗，這主要就是為了證明：所有的黑洞都會旋轉，因此回轉黑洞可以做為宇宙旅行的出口。
太空人自地球出發，到開始瞬時旅行的黑洞中途站這一段旅程，必須航行一光年(約9.6兆公里)，似乎不是名副其實的「瞬時旅行」。若仔細精算黑洞與白洞之間的距離，則太空人必須離開地球至少數年的時間。但此旅行必將獲得人類科技史上的一大勝利，因為太空人瞬時達成橫跨一部份銀河系星雲之目的。然而此建設當前卻有技術、資金與安全可行性等多重阻礙。
14.瞬時旅行的網絡
我們設想一下：一艘太空船進行瞬時旅行，縮短時空距離，在某地突然消失，又在遠方白洞出現。這種星際旅行的夢想或許指日可待(如下圖左)。
由於旅行的時間足夠的長，以至於星系和恆星的運動需要仔細計算，才能準確到達目的地，但若沒有相對論效應，飛船需要額外的生命維持系統來支持人類繁衍成千上萬代的時間來度過漫長的旅程，另一種可行的方案是使用冬眠技術。
或許未來能利用蟲洞和超空間，來進行短時間的星系際旅行。而曲速引擎也是一種可行的、推動飛船以超光速運行的方案──飛船本身並沒有快過光速，超過光速的是空間本身。但是目前還沒有已知的手段可以產生推動飛船的空間波動，但是概念本身符合狹義相對論和光速限制。此外，量子力學的量子糾纏實驗，也已經提供了瞬時到達的量子傳輸可能性。
相信不久的未來(也可能是數千年之後)能在行星系之間，開闢瞬時旅行的網絡(如下圖右)，拓展為擁有一千億顆太陽的全銀河系殖民地。屆時已非國與國的議題，而是追求星際之間的和平。
15.彭羅斯圖與瞬時黑洞旅行所謂「卡特-彭羅斯圖」，是用於描述時空中不同兩點所發生事件的因果律的二維示意圖，也可以視為閔可夫斯基圖(參見第一章)在廣義相對論的推廣。如右圖，便是黑洞與白洞的卡特-彭羅斯圖概念。
接著，我們將概念延伸到所謂的「克魯瑞卡爾航程圖」(如下圖)。在克魯瑞卡爾航程圖上的任何黑洞，都有奇異點的存在，當太空船誤入靜止黑洞，便可能在此被絞碎。
如左圖，A旅行由於小於光速，因此不能通過因果地平；B旅行可以通過因果地平，但太空船抵達奇異點時必定遭受摧毀；C旅行也可以通過因果地平，但再過去就必須是超光速，理論上也是不可能──因此黑洞旅行似乎毫無意義，只不過是一再的自殺行為而已。
那麼，倘若是進入旋轉黑洞，則克魯瑞卡爾航程圖將會迥然不同(右圖)。第一，內外兩側皆有因果地平(事件視界)，原來上圖只有一處，但因黑洞的旋轉而切割為二。第二，奇異點性質必須改為垂直方向表示，因此航程圖比原先(上圖)更為複雜。
16.世外桃源
陸游《遊山西村》：「山重水複疑無路，柳暗花明又一村。」這首詩或許人人皆讀過，我們可以將它的意境應用於「另一時空」的概念。
在陶淵明的《桃花源記》中也記載：東晉太元年間，武陵郡有個以打魚為生的人。有一天，他沿著溪水划船，忘了已經走了多少路。忽然遇到一片桃花林，緊靠著兩岸生長，有幾百步長。其中沒有其它樹，青草鮮嫩美麗，落花繁多。漁夫感到很驚奇，繼續往前走，想走到林子的盡頭。桃花林在溪水發源的地方就沒有了，便出現了一座山，山上有一個小洞口，隱隱約約好像有點亮。漁夫於是離開船，從洞口進去。起初很狹窄，僅容一個人通過。又走了幾十步，突然變得開闊明亮。這裡土地平坦寬闊，房屋整齊，有肥沃的田地、美麗的池沼和桑樹竹子之類的東西。田間小路交錯相通，雞鳴狗叫之聲可以互相聽到。在那裡人們來來往往耕種勞作，男女的穿著打扮，完全都像桃花源外的世人，老人和小孩，都安閒快樂。
這些故事讓我們知道，另一世界或許遠似天邊、卻近在眼前。
17.想像另一時空
假如未來星際、黑洞旅行成功，又證實了多重宇宙論，那麼，也許黑洞的彼岸將會是另一個宇宙，另一個不同的時空，也可能科幻片中所謂的另一次元。
荷蘭藝術家艾雪完成了不少有關「錯視」的畫作，在此，可以藉由他的作品想像「另一世界」有關的情景。在我的第一本天文專書《神秘的宇宙》中，書末我以「宇宙…無奇不有！」一句作結。這更意味著，在量子世界裡，任何你我想不到的事都有可能發生。如下圖左，你可以把它想成另一宇宙的「特殊星體」，擁有超越三維空間的建築結構；如下圖右，是艾雪作品「另一個世界」，圖中央有一隻奇特的人面鳥，每一個方向等同於觀看這鳥的各種不同角度──似乎符合四度空間的建築概念。
沒有留言:
張貼留言