文/ 聞新 陳怡婧

霍金認為，蟲洞的重要作用在于連接時空隧道。如果把時空比喻為蘋果，蟲洞就是連接蘋果表面上兩個點的洞穴，這個洞穴對應的是連結(jié)時空中相異兩點的捷徑。從一個洞穴到另一個洞穴，如果沿蘋果表面走就比較遠，而走蘋果里面的隧道就比較近。宇宙中的蟲洞就好像這個隧道。

假定存在蟲洞，我們有可能穿越蟲洞去別的宇宙旅行嗎？科學家認為有這種可能，因為蟲洞并沒有因為宇宙膨脹而斷裂，所以我們有可能通過蟲洞前往其他宇宙，或者通過蟲洞接收來自其他宇宙的信息，甚至接待來自其他宇宙的智慧生物。

▲ 泡沫宇宙

蟲洞的形成過程

相對論和量子論告訴我們，原始的宇宙誕生于虛無縹緲之中。在大爆炸后的10-43秒前，宇宙處于“混沌”狀態(tài)，分不清上下、左右和先后，甚至分不清時間和空間，充滿著時空泡沫。

在膨脹過程中，時空泡沫演化為“宇宙泡沫”，宇宙泡沫之間有隧道相連，而且隧道可能不止一條，這種連接宇宙泡沫的隧道被科學家稱為“蟲洞”。簡單來說，蟲洞就是連接宇宙空間的時空細管。

▲ 連接同一宇宙空間的“洛倫茲蟲洞”

這些宇宙泡沫迅速膨脹，泡內(nèi)大量的真空能轉(zhuǎn)化為物質(zhì)能。每個泡沫形成一個宇宙，其中之一形成了我們的宇宙。宇宙中的物質(zhì)能量進而聚集成星系，形成了恒星和行星。在某些條件下合適的星球上出現(xiàn)了生命，其中的一些生命進化成有意識、有智慧的高級生物，例如人類就是這些高級生物中的一種。

今天我們觀察到的膨脹宇宙，只是大量宇宙泡形成的大量宇宙中的一個。而且隨著當今宇宙的發(fā)展，也許正在產(chǎn)生新的宇宙，新的宇宙稱為嬰兒宇宙，像細胞分裂一樣，在沒有完全分開之前也會由空間管道，也就是蟲洞連接著。

蟲洞的種類

科學家認為，存在兩種蟲洞，一類是可通過的“洛倫茲蟲洞”，另一類是可瞬時通過的“歐幾里德蟲洞”。研究表明，“洛倫茲蟲洞”是一直存在的，它可能存在于黑洞中或其他地方，而“歐幾里德蟲洞”是瞬間存在的。

“洛倫茲蟲洞”可以想象為日常生活中的隧道，就好像泡壺（茶葉）的“手柄”，在同一宇宙空間有兩個開口。這樣的宇宙，從A點運動到B點的飛船有兩條路徑可走。一條是穿過蟲洞達到B點，另一條是不穿過蟲洞到達B點，如果父子兩人，各自駕駛一艘飛船，父親穿過蟲洞達到B點，而兒子不穿過蟲洞到達B點，他們父子經(jīng)歷的時間是不同的，所以他們達到B點相會時，父親的年齡比兒子要小很多很多。目前的一些研究表明，“洛倫茲蟲洞”經(jīng)過適當改造后，可以變成“時間機器”或“時光隧道”，航天員通過它后，可以回到自己的童年，見到童年的自己。

現(xiàn)在談談“歐幾里德蟲洞”。這是一種可瞬間通過的蟲洞，經(jīng)過這種蟲洞前往其他宇宙的人不需要時間，他會在眨眼間從我們眼前消失，他感覺自己在眨眼間已經(jīng)處在另一個宇宙之中，就好像武俠影片中的“來無影、去無蹤”場面。假如一個“歐幾里得蟲洞”只與本宇宙相通，例如聯(lián)通北京和多倫多，那么一個經(jīng)歷此蟲洞的人會在瞬間從北京的航天橋上消失，突然出現(xiàn)在多倫多的彩電塔之上。

更為有趣的是，“歐幾里德蟲洞”可以通向我們的過去和未來。一個通過蟲洞的人在我們眼前消失之后，有可能突然出現(xiàn)在秦始皇修長城的工地里。甚至還有傳言，幾個小孩翻墻跳下去，其中有個小孩跳下后未墜地便消失，而前后的小孩都正常著地，傳言說這個小孩是經(jīng)過蟲洞落到了別的地方，這個蟲洞就是“歐幾里德蟲洞”。雖然我們暫時無法證明傳言的真?zhèn)?，但通過“歐幾里得蟲洞”到未來去觀光也是令人神往的事情。不過，我們還不要高興得太早，因為人類對宇宙的認識才剛剛開始。

撐開蟲洞的異常物質(zhì)

天文學家薩根的科幻小說《接觸》，敘述了一個女主角落入地球附近的一個黑洞，那個黑洞內(nèi)部連著穿越空間的時空隧道，一個小時后，女主角到達隧道的另一個出口，該出口位于織女星附近，距離我們地球26光年。

薩根把有關內(nèi)容告訴了他的好友，著名的相對論專家索恩，索恩認為黑洞內(nèi)部不穩(wěn)定，即使存在時空隧道，稍有擾動也會立即封閉，所以飛船不可能通過，因而黑洞不能作為星際航行的時空通道。

▲ 根據(jù)薩根的科幻小說《接觸》拍攝的電影《接觸》

然而，小說的情節(jié)深深地打動了索恩，他和他的學生莫里斯開始研究是否有可穿越的時空隧道。經(jīng)過研究表明，在一定條件下有可能存在“時空隧道”，這種隧道就是洛倫茲蟲洞。索恩研究發(fā)現(xiàn)，洛倫茲蟲洞需要由異常物質(zhì)來撐開，這種異常物質(zhì)的平均能量密度為負，而且會產(chǎn)生巨大的張力。

撐開一個半徑1厘米的蟲洞，需要一個地球質(zhì)量的異常物質(zhì)；撐開一個半徑1公里的蟲洞，需要一個太陽質(zhì)量的異常物質(zhì)。另外，通過蟲洞的航天員會受到異常物質(zhì)產(chǎn)生的巨大張力，這種張力足以把原子扯碎。張力與蟲洞半徑的平方成反比。

▲ 內(nèi)部存在巨大張力的蟲洞

目前研究結(jié)果表明，當蟲洞半徑小于1光年時，異常物質(zhì)產(chǎn)生的張力比原子不被破壞的最大張力還大，所以，作為星際航行通道的蟲洞，其半徑至少要大于1光年。飛船是否可以通過洛倫茲蟲洞，在很大程度上決定于物理學是否允許異常物質(zhì)的存在，而且是最大的異常物質(zhì)的存在。

蟲洞理論的產(chǎn)生

當阿爾伯特·愛因斯坦在思考黑洞時，尋求了天文學家卡爾·史瓦西的幫助，得到了愛因斯坦方程的史瓦西解，可以簡單解釋為：對于一個特定的質(zhì)量存在一個臨界半徑，如果把這個質(zhì)量壓縮到臨界半徑，就會發(fā)生坍縮。而史瓦西在對黑洞進行計算時，得出的不是一個解，而是一對解。類似于二次方程的正負根，可以解釋為描述黑洞的方程式可以顛倒過來，即描述奇點的物體的擴張，由此產(chǎn)生白洞的理論。在物理學家分析黑洞與白洞時，利用愛因斯坦理論開展實驗，便可產(chǎn)生一種特定的蟲洞。蟲洞連接著黑洞與白洞，在兩者之間進行物質(zhì)傳輸，所以蟲洞也被稱為“灰道”。

在天文學上，關于蟲洞的存在還沒有在宇宙中尋找到任何依據(jù)，但蟲洞給了我們穿越時空旅行帶來了希望，如從同一宇宙中一處穿越至另一處，從一個宇宙穿越到另一個宇宙，或從現(xiàn)在穿越到過去或者將來。所以，科學家們將會堅持不懈地繼續(xù)去努力探尋蟲洞和制造時空隧道的方法，同時，探尋時空隧道存在和制造時空隧道的可能性，也對我們深入理解宇宙有重大的幫助?！?/p>