虫洞和时间旅行
①到底什么是时间?我们能否穿越到未来以及回到过去?
②爱因斯坦狭义相对论的主要预言之一是时间膨胀现 象。它本质上说,运动着的始终比静止的时 钟走得慢。如果速度接近光速,时间几乎就会停滞不前。这就意味着宇航员登上太空飞船,并加速到接近光速后,地球上 每过一年,他只会衰老一秒,因为他的时钟变慢了。时间膨胀不仅存在于理论,它已被实验观测所证实。
③利用时间膨胀前往未来和回到过去,目前还没有人能做到。很多科学家也不相信能够存在,但是 物理学家已经提出了一些理论。
④1935年,爱因斯坦和罗森发现在黑洞的中心有一个“喉咙”,将时间—— 空间连接到另一个宇宙,这种连接两个宇宙的桥梁被称为“爱因斯坦—罗森桥”,后来科学家约翰 ·惠勒把它比喻成苹果上虫咬出的洞。通过虫洞从苹果的一边到另一边,比绕过苹果表面近多了。穿过黑洞将是毁灭 性的,但是旋转的黑洞有一个环状的奇异性,这样就有可能通过虫洞穿过这个环。这样一来,爱因斯坦的理论就提供了时间 旅行的可能性。
⑤1985年,相对论专家索恩正式把虫洞作为研究对象,他要解决虫洞在什么情况下能够打开,即虫 洞怎样才可以作为时间旅行的工具。1988年,索恩发表论文,从理论上证明有可能存在着“可以被穿行的虫洞” ;打开虫洞需要有一种“具有负能量的奇异物”;同时还论证了借助这种虫洞实现回到过去的时间旅行的可能性 。
⑥关于虫洞存在诸多疑问,虫洞有多大?能存在多久?到哪里去找虫洞?在 名为《霍金宇宙大探索》 的纪录片中这样解释:任何物质都不是平整无瑕和实心的,如果仔细观察,会发现它们上面都存在小孔和裂缝,这是一个基 本的物理原理, 同样适用于时间。即便是像台球一样的东西,上面也有裂缝、褶皱或空洞。时间也存在许多微小的裂缝、 褶皱和空洞。在最小的尺度下——比 分子甚至原子都小,我们来到一个称为量子泡沫的地方,这是虫洞之所在 。时空中的微小隧道或捷径不停地在这个量子世界中形成、消失和重新形成,它们可以连接 两个隔离的空间以及两个不同 的时间。不幸的是,现实生活中这种时光隧道非常狭小,即使发现了它们,我们也不能从这个缝隙穿过。
⑦物理学家约翰·惠勒想找到这个最小的距离,最后发现距离小得难以置信。这么小的虫洞 令人沮丧,但因为虫洞是在泡沫中自然发现的,索恩假定:一个高级文明有一天可以捕捉到一个虫洞,将它放大数万亿倍, 令其足够大并且稳定,能让人甚至飞船进入。尽管非常困难,但它符合物理学定律。
⑧除了大小之外,虫洞的转瞬即逝和不稳定也是一个棘手问题。斯蒂芬·霍金认为,如果你 想走进虫洞,它就会收缩。这是对时间旅行的致命打击,即产生的量子辐射效应会变得无限大,产生一个奇异物,杀死时间 旅行者并关闭虫洞。
⑨打开和维持虫洞需要的奇异物实在太奇怪了。它内部 有负压强,如果尝试用这种物质吹气球, 气球反而会变小。和这种负压强相关联的能量会产生一种负的,或者说排斥的引力,正是这种力维持着虫洞隧道口的开放。 奇异物并不能从日常环境中找到,但是科学家已经从卡西米尔效应中观测到了微量奇异物。1996年史蒂文·拉莫尔奥 克斯在实验室里精确测量出了这种吸引力,大约等于蚂蚁重量的三万分之一。
⑩而维持虫洞所需的负能量不仅数量巨大,并与其半径有着正比关系。据估算,为了维持一个半径 为1公里的虫洞所需要的负能量物质的数量,相当于整个太阳系的质量。所以实际制造它,即便是高级文明也非常困难,这 就使得穿过虫洞的旅行不现实。(摘编自《时间旅行和悖论》2015年4月《新华文摘》)
12、下列对文章的概括与分析,不正确的两项是(5分)( )( )
A、宇航员登上太空飞船,并加速到接近光速后,地球上每过一年,他只会衰老一秒。这证实了爱 因斯坦时间膨胀现象。
B、相对论专家索恩通过研究,解决了虫洞在什么情况下能够打开,即虫洞怎样才可以作为时间旅 行的工具的问题。
C、时间像台球一样,也存在许多微小的裂缝、褶皱和空洞。在一个称为量子泡沫的地方。就是虫 洞之所在。
D、打开和维持虫洞需要的奇异物很神奇,它内部有负压强,不易被找到,但科学家在实验中已经 观测到了它。
E、斯蒂芬·霍金认为,虫洞收缩产生的量子辐射效应会产生一个奇异物,杀死时间旅行者 并关闭虫洞。
13、第④段多处运用了什么修辞手法,请试举一例并分析这种方法的作用。(4分)
答:
14、请根据文本,谈谈你对“我们能否穿越到未来以及回到过去”的理解。(6分)
答:
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12、(5分)A B(A“证实了爱恩斯坦时间膨胀现象”错,爱恩 斯坦时间膨胀现象是被实验观测所证实。B“解决了”错,仅仅是从理论上证明了时间旅行的可能性。)(选对1 个给3分,选对2个给5分)
13、(4分)比喻。第④段分别以“喉咙”“桥梁 ”“苹果上虫咬出的洞”这些比喻,形象说明了黑洞中心的虫洞是连接两个宇宙的载体,使人们对虫洞的 作用有了更具体形象的认识,体现出科普文的文体特征。(修辞1分,举例1分,分析1分,指出作用1分。其他答案,举例正 确、分析恰当亦可。)
14、(6分)①理论上可行:爱恩斯坦时间膨胀理论的被证实,虫洞的被发 现,以及索恩的科研成果,都提供了时间旅行的可能性。(2分)②现实中不现实:虫洞非常狭小,转瞬即逝,很不稳定; 且缺乏打开和维持虫洞所需要的能量。(2分)③远景上有可能:众多科学家执着努力,专心科研,从没放弃过对时间旅行 的探索。只要探索,必有收获。(2分)(一点2分;意思对即可。其他看法,言之成理亦可。)