黃志明/文

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神秘的蟲洞

黃志明/文

愛因斯坦

電影《星際穿越》海報

蟲洞，蟲子蛀的洞嗎？

不，此蟲洞非彼蟲洞！

細心的同學也許會發(fā)現(xiàn)，近些年來，科幻作品中好像充滿了穿越蟲洞旅行的故事。不知什么時候，蟲洞已經(jīng)悄悄取代了無限深淵的黑洞，成為科幻作品的新寵兒了。不信你看，在《來自星星的你》中，蟲洞是都教授最后居住療傷的場所；而在《星際穿越》中，蟲洞又是連接宇宙另一端的通道……

蟲洞真神奇，按照這些科幻作品來說，蟲洞可謂無所不能?。?/p>

可是，蟲洞到底是什么呢？

蟲洞是物理學家阿爾伯特·愛因斯坦和納森·羅森根據(jù)猜想運用廣義相對論理論提出的一種能穿越時空的“橋”。這些通道，叫做愛因斯坦-羅森橋或時光蟲洞，它們是連接時空中不同的兩點，理論上創(chuàng)造了一種可以減少旅行時間和距離的捷徑。蟲洞包括兩個開口和連接兩個開口的“喉”，開口有很大可能性為球狀?！昂怼笨赡苁茄刂本€伸展的，但也可能繞幾圈。

那么，蟲洞為什么叫蟲洞呢？

從蘋果表面的一個點到另一個點，走的是一條弧線，但假如有一條蟲子在兩點之間蛀出一條通道爬過去，就可以走距離短得多的直線了。而我們所在的三維宇宙，就像是蘋果的表面。當然，這個形象的概念，是在1957年正式誕生的，1985年首次出現(xiàn)在科幻小說《接觸》中，這部大名鼎鼎的小說后來被拍成了電影。值得一提的是，正是《接觸》的流行，物理學家開始對蟲洞產(chǎn)生興趣，并進行了更深入的研究。

蟲洞模擬圖

愛因斯坦

電影《星際穿越》劇照

利用蟲洞的特性，我們就有可能在較短的時間內(nèi)完成遠距離的空間旅行，或者進行時間旅行。

在電影《星際穿越》中，我們就看到這樣的故事了：未來地球已經(jīng)被狂躁的沙塵暴摧毀了，人類面臨生存大危機。于是宇航員庫珀便奉命飛往外太空，通過土星附近的一個蟲洞飛往宇宙的另一端，想要尋找適合人類居住的新星球。電影中，土星旁邊那個美麗的球狀物體就是蟲洞。因為宇宙過于廣闊，從地球到達新的星球，僅僅靠超越光速的飛船還不夠，還需要一個扭曲時空的蟲洞，以便快速到達宇宙的另一端。

問題來了，為什么蟲洞能縮短路途呢？

原來，蟲洞是在廣義相對論中容許存在的一種特殊結構，它可以把時空中的兩個點直接連接起來，不管這兩點在空間距離上或時間間隔上相距多遠。對它的簡單理解，就如同一張紙上相隔較遠的兩個點，通過折疊將兩點重合在一起。因此，通過蟲洞我們就能快速穿越了。

不過，人類到現(xiàn)在還沒有在天文觀測中找到蟲洞存在的證據(jù)，在理論上，也還存在各種各樣的困難。雖然一個蟲洞的開口可能是一個蟲洞，但是，一個自然出現(xiàn)的、恒星死亡塌縮形成的黑洞，是不會自行生成一個蟲洞的。因為制造和維持蟲洞需要具有負能量的物質(zhì)，而負能量的東西是很難產(chǎn)生的。加上進入黑洞就會杳無音信，所以也無法通過黑洞探測蟲洞的存在。

黑洞模擬圖

黑洞模擬圖

或許在浩瀚宇宙的某個角落里存在著天然的蟲洞，我們姑且假設在未來的某一天，人類真的建造或者發(fā)現(xiàn)了一個半徑為1千米的蟲洞，這樣我們是否就可以利用它來進行星際旅行了呢？

初看起來，半徑為1千米的蟲洞似乎足以滿足星際旅行的要求了，因為這樣的半徑在幾何尺度上已經(jīng)足以讓相當規(guī)模的星際飛船通過了。看過科幻電影的人可能對星際飛船穿越蟲洞的特技處理留有深刻的印象。從屏幕上看，飛船周圍充斥著由來自遙遠天際的星光和輻射組成的無限絢麗的視覺幻象，看上去飛船穿越的似乎是時空中的一條狹小的通道，但實際情況遠比這種幻想來得復雜。

事實上，為了能讓飛船及乘員安全地穿越蟲洞，幾何半徑的大小并不是星際旅行家所面臨的主要問題。因為物質(zhì)在通過像蟲洞這樣空間結構高度彎曲的區(qū)域，就會遇到一個十分棘手的問題，那就是張力。這是由引力場在空間各處的分布不均勻造成的，它的一種大家熟悉的表現(xiàn)形式就是海洋中的潮汐。由于這種張力的作用，當星際飛船接近蟲洞時，飛船上的乘員會漸漸感覺到自己的身體在沿蟲洞的方向上有被拉伸的感覺，而在與之垂直的方向上則有被擠壓的感覺。這兩種感覺便是由蟲洞引力場的不均勻造成的。一開始，這種張力只是使人稍有不適而已，但隨著飛船與蟲洞的接近，這種張力會迅速增加。當飛船飛到這種張力已經(jīng)超出了人體所能承受的極限時，如果飛船還不趕緊折回，所有的宇航員都將在致命的張力作用下喪命。再往前飛一段距離，飛船本身將在可怕的張力作用下解體，而最終，瘋狂增加的張力將把已經(jīng)成為碎片的飛船及乘員撕成一長串亞原子粒子。從蟲洞另一端飛出的就是這一長串早已無法分辨來源的亞原子粒子！什么是亞原子粒子？看科幻電影中，一個人幻化成的五彩粒子飄散，那就是亞原子粒子。

這就是星際探險者試圖穿越半徑為1千米的蟲洞將會遭遇的結局。半徑1千米的蟲洞不是旅行家的天堂，而是探險者的地獄。

如今，在物理學意義上的蟲洞有著多種模型，而在科幻小說和影視中，蟲洞大都是以交通要道的面目出現(xiàn)的。這樣的設定，表現(xiàn)了人們探索的欲望和對星空的向往。古往今來，人類一直在不斷開拓自己的領地，向著未知的遠方進發(fā)。我們的腳步，從非洲的一個原始部落邁出，踏遍了一塊大陸，再跨越海洋或天空，覆蓋了整個地球，最終將目光投向了浩渺宇宙。

從這個意義上來說，蟲洞不僅僅是一條捷徑，更代表了一個夢想。它所通往的，不僅僅是明確的目的地，更是無限新奇的未知世界。

亞原子粒子模擬圖