什么是虫洞？虫洞旅行可能实现吗？

人类是一个充满好奇心的物种，长期以来一直梦想着前往太空最深处。这是即将上映的科幻史诗《星际穿越》的主要主题，这部电影将把马修·麦康纳和安妮·海瑟薇带到我们希望有一天能到达的地方。除了深空旅行这个小问题。

宇宙很大。除了巨大的尺寸，它还非常分散；任何邻近的行星、恒星和星系都令人沮丧地遥远。例如，距离地球最近的恒星比邻星距离地球 4.22 光年。如果快速移动的旅行者号宇宙飞船试图到达比邻星，这艘微型探测器需要 80,000 多年才能到达那里。

那么，我们该如何探索宇宙，才能避免耗费数千代人的时间呢？在研究人员提出的众多概念中，有一种技术一直特别受欢迎，尤其是在科幻领域：捷径，或被称为虫洞的理论隧道。

虫洞被认为是极不稳定的，外来物质的插入可能会导致它们彻底崩塌。

理论上，虫洞是由时空构成的隧道状连接，缩短了宇宙中两个相隔甚远的区域之间的距离。这个想法是，太空旅行者可以利用这些隧道，使太空通勤时间大大缩短，远超数千年。许多书籍、电视节目和电影都利用虫洞概念进行深空旅行——从《接触》中阿罗威博士充满神秘外星气息的旅程，到《星际迷航：深空九号》中可以进入未开发的伽马象限的贝久虫洞。

这一情节手法在《星际穿越》中再次被运用。影片中，一群宇航员穿越新发现的虫洞，连接相距甚远的时空区域，寻找一个可以称之为家园的新世界。这听起来令人难以置信，好像我们所有的太空旅行幻想都能成真。但这有可能吗？人类有一天能利用虫洞前往另一个星系或更远的地方吗？

科学表明，这虽然不太可能，但并非不可能。然而，要制造出可穿越的虫洞，我们需要很多具体条件，并了解这些惊人的秘密通道从何而来。

什么是虫洞？

直到 20 世纪初，牛顿的引力理论一直占据主导地位。该理论认为，宇宙中的所有物体（包括你和我）都具有一种内在的力量，可以吸引其他物体。物体越大，这种内在引力就越大。这解释了为什么我们会“粘”在地球上，而不是飞向太空。

但在 1915 年，阿尔伯特·爱因斯坦彻底推翻了这一观点。他提出理论称，引力实际上是时空扭曲的结果（空间和时间结合成一个连续体）。本质上，物体的存在本身就扭曲了其周围的空间和时间，在宇宙中留下了印记。

正是这种时空变形产生了引力效应。“假设有你和另一个物体。你使周围的时空变形，而那个物体又使周围的时空变形，你们两个都落入了对方的深渊，”卡内基梅隆大学物理学教授理查德霍尔曼说。

现在，这一切都与虫洞有关。根据爱因斯坦和他的同事内森·罗森的说法，虫洞实际上是变形的空间，它以某种方式扭曲，连接时空中的两个不同点。结果是一个可能是直的或弯曲的隧道状结构，连接着宇宙中相距极远的两个区域。

爱因斯坦数学模型预测虫洞是存在的，但至今尚未发现。名古屋大学天体物理学家阿部文雄提出了一种寻找大型虫洞（大到足以容纳一艘宇宙飞船）的方法，即观察恒星在虫洞前移动时的亮度。一种称为引力透镜的效应会导致亮度以独特的方式波动。

然而，我们很可能不会很快发现大的虫洞。

虫洞的问题

到目前为止，物理学家还没有确定虫洞在宇宙中自然形成的方式。然而，理论物理学家约翰·惠勒表示，根据他的量子泡沫假说（虚拟粒子非常奇怪地随时出现和消失），虫洞可能会自发出现和消失。

不幸的是，惠勒的理论认为这些临时虫洞会非常小，出现在普朗克尺度上。大约 10-33 厘米长。换句话说，虫洞太小了，几乎不可能被探测到。

然而，让我们假设，我们可以在虫洞出现时发现它们：我们也许能够让它们变大。而要做到这一点，你需要一种叫做奇异物质的奇怪材料。

奥斯汀高等研究院的高级研究物理学家埃里克·戴维斯说：“宇宙中普通物质的规律是，它们具有正能量密度和正压力。奇异物质则略有不同。奇异物质具有负能量密度和/或负压力。你可以得到一团具有负能量和正压力的物质，反之亦然。”

奇异物质的负面特性可能会将虫洞的两侧向外推，使其足够大，也足够稳定，以便一个人或一艘宇宙飞船能够穿过它。然而奇异物质并不容易获得；它只存在于理论上，我们不知道它是什么样子，也不知道在哪里可以找到它。

但假设我们甚至克服了这一点。我们发现了一个微小的虫洞，不知怎么地获得了一些奇异物质，并且扩大并稳定了隧道，使其足够大以容纳一艘宇宙飞船。霍尔曼解释说，插入任何非奇异物质的东西都可能完全破坏虫洞的稳定性。换句话说：进入虫洞可能会立即杀死你。

虫洞有很多缺点，但还有一个更大的缺点。虫洞很可能连接两个完全不同的时空；也就是说，入口点可能存在于完全不同的时代。这意味着穿越虫洞可能会陷入宇宙历史的不同时期。有些人甚至认为虫洞可以连接完全不同的宇宙。花点时间思考一下。

谈到利用虫洞进行太空旅行的前景，戴维斯比霍尔曼乐观一些，他解释说，利用奇异物质就可以从头开始创建自己的功能性虫洞。（他目前正在多伦多的实验室里研究如何制造奇异物质。）霍尔曼采取了更现实的态度。

“如果你真的能做到，考虑到宇宙中这么多行星和恒星，你会认为‘其他人’已经做到了这一点，”霍尔曼解释道。“据我们所知，从宇宙的很大一部分来看，我们没有看到任何证据。这开始告诉你，你可能不得不走一条艰难的路。”

要了解有关星际穿越的更多科学知识，请点击此处。

更正（2014 年 10 月 30 日，美国东部时间下午 12:24）：原文称戴维斯正在伊卡洛斯星际实验室研究制造奇异物质的方法。实际上，他正在多伦多哈撒韦咨询服务公司的实验室工作。我们已经纠正了这个错误，对此我们深表遗憾。

**

**