《星际穿越》中的宇航员能活着穿过虫洞吗？ | 科学人 | 果壳网 科技有意思
《星际穿越》中的宇航员能活着穿过虫洞吗？
NASA 黑洞 虫洞 电影
本文作者:Victoria Jaggard
（老猫/译）科幻太空史诗《星际穿越》正在热映，剧中人类文明正面临毁灭的危险，但是宇航员们看到了一丝希望：因为土星附近神秘地出现了一个虫洞。这条穿越时空的隧道通向一个遥远的星系，人类可以穿过这条隧道，找寻一个可以殖民的星球，以延续我们的文明。电影中的虫洞是基于真实的物理学理论的，由天体物理学先驱基普·索恩（Kip Thorne）建立。索恩曾经是加州理工学院的教授，不过现在已经退休在家。除了学术上的贡献外，他还曾经帮助卡尔·萨根（Carl Sagan）设计著名科幻小说《接触》（Contact）中的虫洞。《星际穿越》电影中的视觉效果非常震撼，很多人都认为电影中对虫洞与黑洞描绘的准确性可能在整个电影史上数一数二。当然，在电影中还有一个很重要的方面没有提及：你如何在这样的一次星际穿越中活下来？
影片中，NASA的科学家依然在试图解决重力问题。图片：Paramount Pictures and Warner Brothers Entertainment
虫洞是什么？
虽然爱因斯坦和他的助手纳森·罗森（Nathan Rosen）最早不这么叫它，但是虫洞最初的确是他们的智慧结晶。当时他们正在试图用各方法来解爱因斯坦的广义相对论方程，以期用一个纯粹的数学模型来解释整个宇宙，包括重力，以及构成物质的各种粒子。其中包括的一种方法是将空间描述成两个几何面，其间由“桥”连接，而在我们的感知中，这些桥就是粒子。
1916年，另外一位物理学家路德维希·弗拉姆（Ludwig Flamm），同样是在解爱因斯坦的方程的时候，独立发现了这些“桥”。不幸的是，这个“万有理论”并不成功，因为这些“桥”的表现并不像是真正的粒子。但是爱因斯坦和罗森在1935年发表的论文使得“穿越时空结构的隧道”这个概念得以流行，其它物理学家不得不认真地考虑这些隧道带来的影响。
20世纪60年代，普林斯顿大学的物理学家约翰·惠勒（John Wheeler）在研究“爱因斯坦-罗森桥”的数学模型时，创造了“虫洞”这一术语。他指出，这些桥很像虫子钻过苹果后留下的洞。一只蚂蚁从苹果的一端爬到另一端，选择一是绕着苹果弯曲的表面爬上半圈，选择二则是抄苹果上的虫眼这条小路。想象一下在更高纬的空间里，如果我们所处的三维时空就像是苹果皮一样弯曲着的，那么穿越高维空间实体的“虫洞”，必然可以让我们更快地在三维空间中的两个点之间往返。这听上去有些奇怪，但从数学上来说，这是的确是广义相对论的一个合理的解。
我们能通过由经典的史瓦西黑洞造成的虫洞吗？
惠勒意识到爱因斯坦-罗森桥入口的特性与史瓦西黑洞（Schwarzschild black hole）的描述恰好相符：一个由物质组成的球体，密度大到连光也无法从它的引力场中逃逸。天文学家认定黑洞是存在的，认为大质量恒星核心坍缩之后就会形成它们。所以黑洞可以同时是虫洞，亦即星际旅行之门吗？数学上来说，可能可以——但是没人能活着完成这次旅行。
影片中，花朵状的永恒号太空船正在接近虫洞。图片：Paramount Pictures and Warner Brothers Entertainment
在史瓦西模型中，黑洞的核心是一个奇点，一个具有无限大密度的，中性的，静止的球体。惠勒计算了如果三维空间中两个相距遥远奇点跨越更高维度相连会发生什么——形象一点儿说，就是两个史瓦西黑洞通过隧道相连。他发现这样的虫洞天生就不稳定，这样的隧道可以形成，但是很快就会收缩“夹止”（即从中收缩断开），重新形成两个独立的奇点。这个过程非常快，隧道从形成到断开的时间如此之短，以至于连光都来不及从中穿过。而且如果宇航员想要从中通过的话，必然会遇到其中的一个奇点——这是件必死无疑的事情，因为奇点巨大的引力会将任何一个试图靠近的人撕得粉碎。
索恩也在这部电影的配套书籍《星际穿越中的科学》中写道：“任何试图穿越（虫洞）的人或物都会在夹止过程中被毁灭。”
如果黑洞转起来，形成一个克尔黑洞呢？
当然我们还有选择的余地：广义相对论认为还有可能存在着一种转动着的克尔黑洞（Kerr black hole）。与史瓦西黑洞中的球体不同，克尔黑洞中的奇点是一个环。有一些模型认为，人可以舒服地从这个环的中间通过，就像篮球通过篮筐那样。但是索恩对此观点有诸多异议。在1987年他发表的一篇关于穿越虫洞的论文中，他提出克尔黑洞的喉部具有一个非常不稳定的区域，叫做柯西视界（Cauchy horizon）。数学告诉我们，任何物质，包括光，试图通过这一视界的时候，这个通道都会坍缩。而且即使通过什么特殊的途径使得这个虫洞稳定下来，量子理论告诉我们虫洞里也将充满各种高能粒子。涉足克尔黑洞，你会被炸得像薯片一样脆。
如果再加入一些量子理论呢？
现在的关键是，经典引力理论尚未与量子理论完美结合——虽然有很多研究人员试图搞定它，但是用数学来表示量子世界依然很难实现。不过在一方面，普林斯顿大学的胡安·马尔达西那（Juan Maldacena）和斯坦福大学的伦纳德·萨斯坎德（Leonard Susskind）认为，虫洞可能是量子纠缠态的物理表现——这种状态下的物体不论距离多远都是相互关联的。
爱因斯坦曾讥讽量子纠缠为“鬼魅般的超距作用”，并拒绝接受这一理念。但是很多实验告诉我们量子纠缠是真实存在的——这一现象甚至在商业上都得以应用，例如在银行交易时用以保护在线传输的安全性。根据马尔达西那和萨斯坎德的理论，大量的纠缠态变化会改变时空的几何形态，以纠缠态黑洞的形式形成虫洞。但是这个版本的虫洞并不会使星际穿越之门。
“这些虫洞并不能让你超光速航行，”马尔达西那表示，“但是它可以让你与虫洞里的人见面，当然得提前警告你们，两边的人会同时死于引力奇点的作用。”
除了黑洞，我们还有其他的选择吗？
所以，黑洞是个大问题。那，虫洞可能是什么？哈佛-史密森尼天体物理中心的阿维·勒布（Avi Loeb）表示其实要形成一个虫洞的话，我们还有很多可能性：“因为我们现在还没有一个理论可以很好地将广义相对论与量子理论统一起来，所以我们还不知道能够形成虫洞的时空结构都有哪些可能性。
还有一个问题。索恩在他1987年的工作中发现，符合广义相对论的任何类型虫洞都会坍缩，除非它是由具有负能量的“奇异物质”支撑着的。他认为我们有证据表明奇异物质的存在，因为实验表明真空中的量子涨落似乎会产生一个负压，就像两面紧靠着的镜子一样。勒布还表示，我们观察到的暗能量可能进一步暗示着宇宙中奇异物质存在的可能性。
“纵观宇宙近代史，不难发现河外星系都在远离我们而去，而且速度越来越快，就像是受到了反重力的作用一样，”勒布表示，“如果我们认为宇宙中充满具有负压力的物质，就可以解释宇宙的加速扩张……就像是我们制造一个虫洞所需要的那种一样。”当然，这两位科学家都认为，自然形成一个虫洞需要的奇异物质太多了，而且只有高度发达的文明才有可能收集足够的奇异物质，来维持虫洞的稳定。
我们的宇航员，似乎真的凶多吉少。图片：Paramount Pictures and Warner Brothers Entertainment
当然其他的物理学家并不太相信这一观点。“我认为一个稳定的，可以穿行的虫洞的存在会让人十分困扰，因为这与已知的物理学定律相违背。”马尔达西那表示。北欧理论物理研究所的萨宾·霍森菲尔德（Sabine Hossenfelder）对此更加怀疑：“我们目前没有任何证据表明它（奇异物质）存在。实际上很多人都认为它不可能存在，因为那样的话真空就会不稳定。”即使奇异物质存在，想要漂亮地穿越虫洞，可能也不是那么容易的事情。实际的效果可能取决于虫洞周围的时空曲率，以及虫洞中的能量密度，霍森菲尔德表示：“这里发生的情况可能和在黑洞里发生的差不太多：潮汐力太大，试图穿越的人被撕碎。”
即使与电影有着直接的关联，对于是否存在可以穿越的虫洞这一问题，索恩依然持悲观态度，更不用提宇航员能否活着穿越它们了。“如果（虫洞）能够存在，我非常怀疑它们能否在宇宙中自然形成，”他在书中写道。但是《星际穿越》的编剧克里斯托夫·诺兰和乔纳森·诺兰还是得到了索恩的赞赏，努力讲述一个植根于科学事实的故事本身就值得肯定。
“这个故事已经彻底成为克里斯托弗和乔纳森的故事了。”在接受《连线》杂志采访时，索恩表示，“但是故事的精髓，拍摄一部从一开始就将科学植入的电影的这一目标，以及这其中了不起的科学知识，都得以完整的保留。”（编辑：Ent）
<: Would Astronauts Survive an Interstellar Trip Through a Wormhole?
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究竟有没有能够横穿苹果的虫子呢，我遇到的它们大都是从另一个苹果进入然后从我手里这个钻出来的。
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全部评论(48)
究竟有没有能够横穿苹果的虫子呢，我遇到的它们大都是从另一个苹果进入然后从我手里这个钻出来的。
总结起来就五个字：电影不科学
这可真是，黑啊……
《星际穿越》中的宇航员能活着穿过虫洞吗？电影里面不是已经进去十好几个了吗，还出来一个……
一直赞同虫洞，随着科技的进步，who knows?
每次看到累类似的问题我都会难过自己那连一瞬都不到的生命毫无意义
一起举报掉3楼~
引用 的话：一起举报掉3楼~已举报~~~
标题党电影里明明已经预设了，有五维时空人在帮助他们（已经超脱宇宙的未来人类）
先解释一下G2是怎么活下来的，再来解释虫洞吧。这年头连黑洞自己的地位都不保了。
人类的目前的认知还很低下，任何理论只是适合目前的认知水平而已，数学仅仅是人类发明的工具，不是万能钥匙，拿固有思维去理解那你就错了
切，按照目前的理论，宇宙是一张七扭八歪坑坑洼洼到处是孔的破纸，你们还想对宇宙它做什么？！，喵~
必须赞！一部科幻电影能引起如此大的反响已经十分可贵了！
理论物理博士，科学松鼠会成员
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引用 的话：推荐有好奇心的读者看一本书买了好久还没看_(:з」∠)_
这就是为什么我喜欢科幻作品的原因。它们植根于科学，又往往高于科学。谁影响了谁其实很难说清。也许N年之后，文明高度发达，再回头看这部电影，我们会感叹电影对未来科学的启发。
引用 的话：这就是为什么我喜欢科幻作品的原因。它们植根于科学，又往往高于科学。谁影响了谁其实很难说清。也许N年之后，文明高度发达，再回头看这部电影，我们会感叹电影对未来科学的启发。这就是为什么我喜欢科幻作品的原因。病句哦~
引用 的话：这就是为什么我喜欢科幻作品的原因。它们植根于科学，又往往高于科学。谁影响了谁其实很难说清。也许N年之后，文明高度发达，再回头看这部电影，我们会感叹电影对未来科学的启发。另一种相反的情形也很鼓舞人心：我们回过头看，发现都是瞎扯
文科生，看不下去了。你们谁能告诉我到底能不能穿？
引用 的话：每次看到累类似的问题我都会难过自己那连一瞬都不到的生命毫无意...时间是个啥还没有说准的，人也许是有意义的吧。
引用文章内容：但是很多实验告诉我们量子纠缠是真实存在的——这一现象甚至在商业上都得以应用，例如在银行交易时用以保护在线传输的安全性。求解释这一部分。。在线传输的安全性是靠量子纠缠保护的？
讨论这么久
人类还没到那个水平
引用 的话：这就是为什么我喜欢科幻作品的原因。病句哦~哈哈~~上班时间开小差，写的急了~~~（脸红的跑掉）
你们这些人类~~先有洞才能钻好吧~电影是电影 现实是现实。。。电影里钻来钻去的有人活下来了~~现实中，洞呢？
引用 的话：文科生，看不下去了。你们谁能告诉我到底能不能穿？按目前的理论来推是不能穿。电影中的意思是开了五维的挂就能穿，算是个美好的向往吧。电影自身的逻辑是没问题的，只是不能用现时已有科学解释。不过话说回来了，这不就是科幻么。
至少现在做不到吧╮(╯_╰)╭估计飞进去后看到个信号……名字叫明镜……就乐呵呵的飞进去了……然后……没有然后了……
视界隔绝了因果关系，也就是说进入视界前是否活着和进入视界后是否活着没有因果关系。
《星际穿越》讲的好像是女主太空历险被吸进黑洞穿越到清朝的故事、我看完后到现在都不懂：女主是喜欢老四还是老八呢？
虫洞好像没有什么理论基础，看了这篇文章我也没有看到有啥理论支持
古代人还不能上天呢，现在人说未来人不能做什么不能做什么，只能说是稍微知道点皮毛就在卖弄的无知，诸位相对论封皮打开过没？？？我没打开过
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科学家称人类或能在太空发现虫洞 实现时空穿梭（二）
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核心提示：英国《新科学家》杂志报道，虫洞是一条可以进行时空穿梭的神奇隧道，让星际甚至星系际旅行不再是一个梦想。根据德国和希腊物理学家进行的研究，虫洞无需借助负能量便可处于张开状态。这一研究发现意味着人类可能在将来的某一天在太空中发现虫洞。
爱因斯坦-罗森桥。一幅概念图，展示了利用虫洞进行时空穿梭的景象。引力透镜效应图解，可用于寻找虫洞。存在两种虫洞爱因斯坦在狭义相对论中首次提出虫洞理论。爱因斯坦认为引力只是能量促使下的隐藏的时空扭曲，通常由大质量恒星和星系的能量所致。在爱因斯坦1916年公布其方程式后不久，奥地利物理学家德维希弗·弗拉姆预言宇宙中存在时空隧道。爱因斯坦曾和内森·罗森对虫洞进行详细研究。1935年，他们提出了利用一条时空隧道连接两个黑洞的构想，即所谓的爱因斯坦-罗森桥。不过，只有两端的黑洞属于一种特定形态，才可利用这个虫洞进行太空旅行。黑洞通常拥有强大的引力场，任何穿过事件穹界（黑洞边界）的物质都无法逃脱它的引力。相比之下，爱因斯坦-罗森桥两端的黑洞并不存在这种现象。与爱因斯坦-罗森桥连接的是一个平行宇宙的某个区域，这个宇宙可能拥有自己的恒星、星系和行星。现在的理论学家已经接受了“我们所在宇宙只是众多宇宙中的一个”这种想法，但在爱因斯坦和罗森生活的年代，多个宇宙却是一个无法想象的概念。庆幸的是，广义相对论也允许另一种类型的虫洞存在。1955年，美国物理学家约翰·惠勒指出，时空隧道连接我们所在宇宙的两个不同区域的可能性是存在的，这个虫洞显然更适于进行星系际旅行。惠勒将这种时空隧道命名为“虫洞”。无论是惠勒还是爱因斯坦和罗森，他们提出的虫洞都存在相同的缺陷，那就是极不稳定。即使让一个光子进入虫洞，也会立即导致事件穹界形成，致使虫洞关闭。在创作科幻小说《超时空接触》时，美国天文学家卡尔·萨根希望为女主人公打造一种快速并且在科学上具有可行性的星系际旅行方式。为此，他专门求教于加州理工学院的理论学家基普·索恩。索恩认为虫洞可以做到这一点。1987年，索恩以及研究生麦克·莫里斯和尤里·约瑟夫进行研究，提出了一种可穿越的虫洞。根据他们的研究，这个虫洞的开口可以借助拥有负能量的物质保持张开状态。在拥有足够能量情况下，这种物质可以产生与引力相反的力，打开虫洞开口。宇宙是一个四维膜负能量的概念并不荒谬。想象一下，将两个平行金属板放在真空环境下，如果两块金属板距离很近，它们之间的真空将拥有负能量，即拥有低于外面真空的能量。原因在于：正常情况下的真空就如同波浪汹涌的大海，如果两块金属板靠的过近，海浪便无法穿过，导致金属板之间的能量低于外部真空。不过，宇宙内的负能量少的可怜，不足以打开虫洞口。打开一个允许人类通过的索恩-莫里斯-约瑟夫虫洞所需要的负能量等于银河系中相当一部分恒星一年内释放的能量总和。迄今为止，科学家提出的所有虫洞都建立在爱因斯坦广义相对论成立这一基础之上。而实际上，这一基础可能并不牢靠。首先，广义相对论在黑洞心脏地带失效，在大爆炸产生的时间起始点也是如此。此外，描述原子微观世界的量子理论与广义相对论并不“兼容”。量子理论取得巨大成功，解释了从地面为何呈固态到太阳如何发光在内的一系列现象。很多研究人员认为爱因斯坦的广义相对论是一个更深层次的理论的“近似版”。爱因斯坦指出引力是一种四维时空扭曲。受这一理论启发，物理学家西奥多·卡鲁扎和奥斯卡·克莱在1921年提出引力和电磁力也可以用五维时空扭曲加以解释。后来，弦理论学家又提出所有4种基本力都可以用十维时空扭曲解释。如果时空拥有4个以上的维度，根据爱因斯坦的广义相对论，虫洞的存在将成为一种不可能，除非拥有足够负能量保持洞口张开。2002年，莫斯科引力与基本计量研究中心的基里尔·布龙尼科夫和首尔梨花女子大学的金宋万指出，虫洞无需负能物质也能存在。他们基于膜世界引力理论提出了一系列新的虫洞。这一理论认为我们所处的世界是一座四维岛或者四维膜，漂浮在更高的维度上。布罗尼科夫说：“虫洞不需要任何奇异物质便可拥有任意尺寸。”具有“投机”色彩高维引力理论和弦理论过于复杂，很难进行研究，相比之下，克莱豪斯和同事——同样就职于奥登堡大学的约塔·昆兹以及希腊约阿尼纳大学的帕那吉塔·坎提——提出的假设较为简单，他们的理论框架被称之为爱因斯坦-高斯-博内理论，简称DEGB理论。如果高维理论中的额外维度收缩成极其微小的状态，这也就解释了我们为何无法直接感受到这些维度。弦理论中额外6个维度的收缩过程形成几个新力场，例如所谓的伸缩子场。广义相对论将引力概括为时空的弯曲，DEGB理论中的引力除了依赖这种扭曲外，同样依赖于更高维度的扭曲。通过将DEGB理论引入引力方程，克莱豪斯和同事发现虫洞保持张开状态无需借助负能量，甚至无需借助任何物质。其他研究人员在对这一发现表示欢迎的同时也持谨慎态度。法国亚原子物理与宇宙学研究所的奥列德林·巴罗表示：“我认为这是一项非常重要的研究成果，让可穿越型虫洞的想法更具有可信度。然而，即使不需要负能物质，这也是一个非常具有投机色彩的想法。”令人感到兴奋的是，克莱豪斯等人提出的虫洞连接两个不同宇宙的两个不同区域。根据弦理论，研究人员认为我们所在的三维宇宙实际上是一个高维空间的一个三维膜，也就是说，存在四维膜、五维膜，甚至拥有更高维度的宇宙。借助于虫洞，我们可以在不同宇宙之间穿梭，这不能不让人感到兴奋。宇宙中存在这样的虫洞吗？可能性极大。惠勒指出量子涨落能够让存在轻微起伏的时空结构变成复杂结构，也就是“量子泡沫”。根据这一理论，拥有不同拓扑结构的微小虫洞能够在瞬间出现和消失。此外，宇宙膨胀能够放大虫洞，使其达到满足太空旅行的程度。克莱豪斯说：“由微小虫洞构成的亚微观空间结构也会随之膨胀。”为了完整穿过克莱豪斯等人提出的虫洞，物体在穿行虫洞时承受的引力差异必须足够小。光子和亚原子粒子能够轻易穿过这条时空隧道。但为了让人类在不受引力损伤情况下穿过虫洞，虫洞口的弯曲必须非常平缓，这也就意味着虫洞口的宽度达到数十到数百光年。克莱豪斯表示如果存在这种尺度的虫洞，自然降低了科学家寻找的难度。他说：“如果太空望远镜在观测夜空时遭遇虫洞，所看到的景象一定突然发生变化，因为虫洞毕竟是另一个宇宙的窗口。”人马座A*或为虫洞不过，即使寻找巨大的虫洞也并非易事。隐藏在尘埃、气体和恒星后面时，虫洞与黑洞非常相似。银河系中央的超大质量黑洞人马座A*可能就是一个虫洞。克莱豪斯表示可以通过研究坠落人马座A*的物质验证这一点。观测结果显示黑洞周围的气体形成一个温度极高的气体盘，向外放射出X射线，虫洞口可能也是这种情况。目前，科学家尚无法制造出一架足以对黑洞内部进行观测的望远镜，不过，他们可以制造出对人马座A*进行观测的设备。如果人马座A*确为一个黑洞，当气体穿过事件穹界时，X射线放射将突然停止。如果是虫洞入口，我们仍能看到X射线，因为虫洞并没有事件穹界。克莱豪斯和同事希望天文学家能够为他们提供其他线索，帮助他们进一步了解虫洞。一种可能性是：如果虫洞在一颗遥远恒星和地球中间穿过，它的引力将会以一种与众不同的方式扭曲遥远恒星发出的光，也就是所谓的“引力透镜”效应。
尽管DEGB理论提出的虫洞只连接不同宇宙，但连接我们所在宇宙不同区域的虫洞也有可能存在。克莱豪斯和同事希望能够证明这一点。这种虫洞的存在将让打造星系际地铁系统成为一种可能。不过，即使存在这样一个地铁系统，我们的银河系也不会出现在地铁地图上。原因在于：银河系是一个非常拥挤的星系，恒星之间的距离只有几光年。虽然这并不会阻止一个洞口宽度达到数十光年的虫洞存在，但确保恒星系统不会意外掉进虫洞的难度极大。坠落的恒星将突然导致虫洞关闭，因此星系际地铁可能会避开我们的星系。但在星系之间的广阔空间，这个问题并不存在。也许此时此刻，就有一条星系际地铁系统连接着银河系以外的区域与仙女座星系或者大麦哲伦星云，上演着超乎我们想象的星系际旅行。（来源：《新科学家》，编译：shooter）
本文来源：网易探索
责任编辑：王晓易_NE0011
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10-01-19 &匿名提问
什么是“虫洞”： 在广义相对论发表后不久，1935年爱因斯坦就在理论上发现了“虫洞”--也就是由两个相连的“黑洞”所构成的时空结构中的“豁口”的存在--一条贯穿空间和时间的隧道。也就是说，只要能够建造一个稳定的虫洞，就可以跨越时间和空间。数学家把这种情形称作“多连通空间”（multiply connected space）。但理论家一直未搞清，虫洞仅允许光线通过？抑或飞船也能穿行？到了1988年，美国加州理工学院的桑恩和摩立斯终于得出了结论：虫洞的两端皆可出入，并非像黑洞那样是一种单向通道，只进不出；再者，旅行者在虫洞内仅受到一般的拉力，不像在黑洞中。并且，该大学柏克莱分校的吉普·索恩（Kip Thorne）教授还提出：光找到这样一个“虫洞”还不够，还必须使它的开口时间足够长，这样才能让人有足够的时间钻入它。因为根据量子理论，这个虫洞在强力的作用之下，将于瞬间关闭。有一种假设是利用开斯米效应（Casimir effect）等量子方式向“虫洞”里灌输反物质（Otone），这样就可以延长虫洞开启的时间。并且，同样利用反物质将其“扯大”，钻出一条长度约为一光年的“时间隧道”。这样一条“时间隧道”，便是由“现在”通往“过去”的“快捷方式”。这需要融合爱因斯坦的“广义相对论”和量子力学理论，创造出一个全新的量子引力论。著名的洛斯阿拉莫斯国家实验室（Los Alamos National Lab）的科学家已在如何利用虫洞方面进行开拓。他们对反物质有了更深的研究：一直以来，这种奇怪的反物质只存在于理论之中，而今他们已成功地证明，反物质也存在于我们的现实世界之中。并且得出结论：虫洞的超强（引）力场，也一样可以通过反物质来中和。（“正物质”和“反物质”有一很有意思的差别，前者拥有“正质量”，能产生能量，后者具有“负质量”，却可以吸去周围的能量。）而实际建造一个虫洞要分3步：第一步，寻找或建立一个虫洞，开辟一个隧道用来连接太空中两个不同的区域。第二步，使虫洞稳定下来。由量子产生的负能量，虫洞便允许信号和物体安全地穿越它。负能量会抵制虫洞变为密度无穷大或接近无穷大。换句话说，它阻止了虫洞演变成黑洞。第三步是牵引虫洞。一艘具有高度先进技术的宇宙飞船将虫洞的入口互相分离开。如果两个埠都放置在空间中合适的地方，那么时间差将保持恒定状态。假设这一差值是10年，一名宇航员从一个方向穿越虫洞，他将跳到10年后的未来，反之，宇航员若是从另一方向穿越虫洞，他将跳到10年前的过去。这听起来像科幻，但已是一个美国宇航局拟资助的真实的研究项目。 甚至还有物理学界权威认为，在我们这个世界里虫洞就可能以普朗克长度（约10-33公分）这种极微的尺度下自然存在。虽然这只有原子核的1/1020那么小，但在理论上，这么小的虫洞，只需要一束能量脉冲便可将之稳住，接着便可将它膨胀到可资使用的大小。因此，如果已经有某个超文明可以驾驭它的话，那么甚至完全可以在地球表面某一特定区域建造。1979年, 美国和法国科学家利用仪器，在百慕大魔鬼三角附近海底发现了金字塔。其由特殊材质所造，塔底边长约300米，高约200米，塔尖离海面仅100米，比埃及金字塔大得多。塔下部有二个巨大的洞穴，海水以惊人的速度从洞底流过这里。也就是说，迄今为止人类在地球上所发现的最大的金字塔位于同处于北纬30度的百慕大三角，这就足以证明百慕大魔鬼三角与埃及金字塔之间存在着让人意想不到的密切联系。从另一方面来考虑，如果未来文明出现了由人工制造的时间隧道，那么必然从远古至未来在外层空间甚至地球表面某一特定区域存在着时间通道的入口。由百慕大三角区域所发生的大量飞机与轮船神秘失踪事件，并且恰好又有UFO以及USO频繁出没，因此完全有理由将此作为（时间通道入口的）最大嫌疑对象。
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到现在为止，我们讨论的都是普通“完美”黑洞。细节上，我们讨论的黑洞都不旋转也没有电荷。如果我们考虑黑洞旋转同时/或者带有电荷，事情会变的更复杂。特别的是，你有可能跳进这样的黑洞而不撞到奇点。结果是，旋转的或带有电荷的黑洞内部连接一个相应的白洞，你可以跳进黑洞而从白洞中跳出来。这样的黑洞和白洞的组合叫做虫洞。
&#160;白洞有可能离黑洞十分远；实际上它甚至有可能在一个“不同的宇宙”--那就是，一个时空区域，除了虫洞本身，完全和我们在的区域没有连接。一个位置方便的虫洞会给我们一个方便和快捷的方法去旅行很长一段距离，甚至旅行到另一个宇宙。或许虫洞的出口停在过去，这样你可以通过它而逆着时间旅行。总的来说，它们听起来很酷。
&#160;但在你认定那个理论正确而打算去寻找它们之前，你因该知道两件事。首先，虫洞几乎可以肯定不存在。正如我们上面我们说到白洞时，只因为它们是方程组有效的数学解并不表明它们在自然中存在。特别的，当黑洞由普通物质坍塌形成（包括我们认为存在的所有黑洞）并不会形成虫洞。如果你掉进其中的一个，你并不会从什么地方跳出来。你会撞到奇点，那是你唯一可去的地方。
&#160;还有，即使形成了一个虫洞，它也被认为是不稳定的。即使是很小的扰动（包括你尝试穿过它的扰动）都会导致它坍塌。
&#160;最后，即使虫洞存在并且是稳定的，穿过它们也是十分不愉快的。贯穿虫洞的辐射（来自附近的恒星，宇宙的微波背景等等）将蓝移到非常高的频率。当你试着穿越虫洞时，你将被这些X射线和伽玛射线烤焦。虫洞的出现，几乎何以说是和黑洞同时的。 在史瓦西发现了史瓦西黑洞以后，理论物理学家们对爱因斯坦常方程的史瓦西解进行了几乎半个世纪的探索。包括上面说过的克尔解、雷斯勒——诺斯特朗姆解以及后来的纽曼解，都是围绕史瓦西的解研究出来的成果。我在这里将介绍给大家的虫洞，也是史瓦西的后代。 虫洞在史瓦西解中第一次出现，是当物理学家们想到了白洞的时候。他们通过一个爱因斯坦的思想实验，发现时空可以不是平坦的，而是弯曲的。在这种情况下，我们会十分的发现，如果恒星形成了黑洞，那么时空在史瓦西半径，也就是视界的地方是与原来的时空完全垂直的。在不是平坦的宇宙时空中，这种结构就以为着黑洞的视界内的部分会与宇宙的另一个部分相结合，然后在那里产生一个洞。这个洞可以是黑洞，也可以是白洞。而这个弯曲的视界，叫史瓦西喉，也就是一种特定的虫洞。 自从在史瓦西解中发现了虫洞，物理学家们就开始对虫洞的性质感到好奇。 我们先来看一个虫洞的经典作用：连接黑洞和白洞，成为一个爱因斯坦——罗森桥，将物质在黑洞的奇点处被完全瓦解为基本粒子，然后通过这个虫洞（即爱因斯坦——罗森桥）被传送到这个白洞的所在，并且被辐射出去。 当然，前面说的仅仅是虫洞作为一个黑洞和白洞之间传送物质的道路，但是虫洞的作用远不只如此。 黑洞和黑洞之间也可以通过虫洞连接，当然，这种连接无论是如何的将强，它还是仅仅是一个连通的“宇宙监狱”。 虫洞不仅可以作为一个连接洞的工具，它还开宇宙的正常时空中出现，成为一个突然出现在宇宙中的超空间管道。 虫洞没有视界，踏有的仅仅是一个和外界的分解面。虫洞通过这个分解面和超空间连接，但是在这里时空曲率不是无限大。就好比在一个在平面中一条曲线和另一条曲线相切，在虫洞的问题中，它就好比是一个四维管道和一个三维的空间相切，在这里时空曲率不是无限大。因而我们现在可以安全地通过虫洞，而不被巨大的引力所摧毁。 那么虫洞都有些什么性质呢？ 利用相对论在不考虑一些量子效应和除引力以外的任何能量的时候，我们得到了一些十分简单、基本的关于虫洞的描述。这些描述十分重要，但是由于我们研究的重要是黑洞，而不是宇宙中的洞，因此我在这里只简单介绍一下虫洞的性质，而对于一些相关的理论以及这些理论的描述，这里先不涉及。 虫洞有些什么性质呢？最主要的一个，是相对论中描述的，用来作为宇宙中的告诉火车。但是，虫洞的第二个重要的性质，也就是量子理论告诉我们的东西又明确的告诉我们：虫洞不可能成为一个宇宙的告诉火车。虫洞的存在，依赖于一种奇异的性质和物质，而这种奇异的性质，就是负能量。只有负能量才可以维持虫洞的存在，保持虫洞与外界时空的分解面持续打开。当然，狄拉克在芬克尔斯坦参照系的基础上，发现了参照系的选择可以帮助我们更容易或者难地来分析物理问题。同样的，负能量在狄拉克的另一个参照系中，是非常容易实现的，因为能量的表现形式和观测物体的速度有关。这个结论在膜规范理论中同样起到了十分重要的作用。根据参照系的不同，负能量是十分容易实现的。在物体以近光速接近虫洞的时候，在虫洞的周围的能量自然就成为了负的。因而以接近光速的速度可以进入虫洞，而速度离光速太大，那么物体是无论如何也不可能进入虫洞的。这个也就是虫洞的特殊性质之一。 但是虫洞并没有这么太平。前面说的是在安静的相对论中的虫洞，在暴躁的量子理论中，虫洞的性质又有了十分重要的变化。 我们先来看在黑洞中的虫洞，也就是史瓦西喉和奇点周围形成的子宇宙。 黑洞周围的量子真空涨落在黑洞巨大引力的作用下，会被黑洞的引力能“喂”大，成为十分的能量辐射。这种能量会毫不留情地将一切形式的虫洞摧毁。 在没有黑洞包围的虫洞中，由于同样的没有黑洞巨大引力的“喂养”，虫洞本身也不可能开启太久。虫洞有很大几率被随机打开，但是有更大的几率突然消失。虫洞打开的时间十分短，仅仅是几个普朗克时间。在如此短的“寿命”中，即使是光也不可能走完虫洞的一半旅途，而在半路由于虫洞的消失而在整个时空中消失，成为真正的四维时空组旅行者。 而且，在没有物体通过虫洞的时候，虫洞还比较“长寿”，而一旦有物体进入了虫洞，如果这个物体是负能量的，那么还好，虫洞会被撑开；但是如果物体是正能量的，那么虫洞会在自己“自然死亡”以前就“灭亡”掉。而在宇宙中，几乎无时无刻不存在能量辐射通过宇宙的每一个角落，而这些辐射都是正能量的，因此几乎可以肯定，在自然情况下是不存在虫洞的。 那么虫洞是如何产生的呢？ 虫洞的自然产生机制有两种： 其一，是黑洞的强大引力能； 其二，是克尔黑洞的快速旋转，其伦斯——梯林效应将黑洞周围的能层中的时空撕开一些小口子。这些小口子在引力能和旋转能的作用下被击穿，成为一些十分小的虫洞。这些虫洞在黑洞引力能的作用下，可以确定它们的出口在那里，但是现在还不可能完全完成，因为量子理论和相对论还没有完全结合。
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