穿越時(shí)空，是許多人的夢想。它存在于許多科幻作品中。現(xiàn)實(shí)中是否真的有辦法讓人在極短時(shí)間內(nèi)穿越極遠(yuǎn)的距離?

　　著名科學(xué)家兼科普作家卡爾·薩根曾向諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)得主基普·索恩提出過這個(gè)問題。索恩告訴薩根，最好的辦法是穿越一個(gè)蟲洞(wormhole)。

　　近日，一項(xiàng)最新研究表明，恒星的一些特殊“小動(dòng)作”可能會(huì)揭示出蟲洞的存在。研究者稱，如果蟲洞兩邊各有兩顆恒星，那么一側(cè)的恒星引力會(huì)對另一側(cè)的恒星產(chǎn)生影響。因此，我們可以通過尋找恒星細(xì)微但特殊的運(yùn)動(dòng)來尋找蟲洞。

　　這項(xiàng)由中國揚(yáng)州大學(xué)教授戴德昌和美國凱斯西儲(chǔ)大學(xué)教授德?lián)P·斯托伊科維奇領(lǐng)導(dǎo)的研究，其結(jié)果日前發(fā)表于《物理評論D》雜志。

　　科幻故事中的蟲洞真的存在嗎?新的方法如何尋找蟲洞?如果蟲洞真的存在，我們在穿越蟲洞時(shí)需要克服哪些困難?

　　時(shí)空的通道是宇宙捷徑

　　1935 年，愛因斯坦和物理學(xué)家內(nèi)森·羅森依據(jù)廣義相對論預(yù)言宇宙中存在一種特殊的“通道”，即“愛因斯坦-羅森橋”或“蟲洞”。蟲洞連接著兩個(gè)不同時(shí)空中的點(diǎn)，我們可以通過穿越蟲洞的方式減少宇宙旅行的時(shí)間和距離。

　　也就是說，蟲洞是宇宙中的捷徑。想象一下，在一張平鋪的紙上，一只螞蟻要從A點(diǎn)走到B點(diǎn)，“旅行”路途即紙面上A點(diǎn)與B點(diǎn)之間的直線距離。如果紙張彎曲，那么A點(diǎn)和B點(diǎn)之間的空間距離就變得更近，直到兩點(diǎn)重疊。此時(shí)，螞蟻再從A點(diǎn)走到B點(diǎn)，“距離”就大為縮短，進(jìn)而避免了漫長的星際旅行。

　　中國科學(xué)院國家天文臺(tái)研究員茍利軍說，從地球出發(fā)，到織女星，如果僅僅限定在我們這個(gè)宇宙維度當(dāng)中，最短的距離也需要 25 光年，但在高維空間可能只是幾米。“蟲洞相當(dāng)于高維空間的一個(gè)通道，給我們提供了一個(gè)便捷的方式，讓我們能夠進(jìn)行星際旅行。”基普·索恩此前就寫過一個(gè)利用蟲洞進(jìn)行星際旅行的劇本，后來被導(dǎo)演斯托弗·諾蘭搬上熒幕，打造了著名的好萊塢大片《星際穿越》。

　　雖然愛因斯坦的廣義相對論從數(shù)學(xué)上預(yù)測了蟲洞的存在，但迄今為止還沒有人發(fā)現(xiàn)它。美國俄勒岡大學(xué)理論物理學(xué)教授史蒂芬·許表示：“到目前為止，關(guān)于蟲洞的整個(gè)事情還是一種假設(shè)，沒有人認(rèn)為我們很快就會(huì)發(fā)現(xiàn)蟲洞。”

　　銀心黑洞可能是藏身之所

　　在廣義相對論中，蟲洞與黑洞有關(guān)。

　　在黑洞中，物質(zhì)坍縮成了一個(gè)點(diǎn)，稱為奇點(diǎn)。物質(zhì)一旦進(jìn)入黑洞，就會(huì)被永遠(yuǎn)困住。蟲洞在外部有著與黑洞同樣的結(jié)構(gòu)，但它的中心并非是奇點(diǎn)。

　　雖然黑洞和蟲洞外部結(jié)構(gòu)相同，但蟲洞的另一端可以存在物質(zhì)，而黑洞則不行。科學(xué)家推測，圍繞蟲洞運(yùn)行的恒星軌道，可能與圍繞黑洞運(yùn)行的恒星軌道略有不同。具體而言，如果引力場可以通過蟲洞傳播，那么恒星的軌道將受到影響，并偏離標(biāo)準(zhǔn)的史瓦西軌道。

　　研究人員建議在銀河系檢驗(yàn)這一想法。他們認(rèn)為尋找這些時(shí)光隧道的最佳地點(diǎn)是超大質(zhì)量黑洞附近，例如銀心的人馬座A*。因?yàn)橄x洞需要極大的時(shí)空扭曲，而時(shí)空扭曲又取決于非常強(qiáng)大的引力。

　　據(jù)報(bào)道，有研究人員一直在觀測人馬座A*附近的一顆名為 S0-2 的恒星。如果蟲洞確實(shí)存在于人馬座A*附近，S0-2 就會(huì)受到蟲洞另一邊的恒星引力的影響，那么隨著時(shí)間的推移，S0-2 會(huì)輕微偏離預(yù)期的軌道。

　　戴德昌和德?lián)P·斯托伊科維奇領(lǐng)導(dǎo)的研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，蟲洞入口與普通黑洞存在區(qū)別，而且這些差異可以通過遠(yuǎn)距離觀測發(fā)現(xiàn)，不需要飛臨或鉆入黑洞。

　　兩位研究者從考察蟲洞口附近時(shí)空區(qū)域守恒律出發(fā)，分別計(jì)算了電荷、引力和標(biāo)量場。檢查這三者是否可以穿過蟲洞，并影響蟲洞另外一側(cè)的時(shí)空。計(jì)算結(jié)果顯示，標(biāo)量場的影響無法穿過蟲洞，但電荷和引力的影響都可以透過蟲洞，在另外一側(cè)時(shí)空中留下痕跡。

　　德?lián)P·斯托伊科維奇說：“如果我們檢測到 S0-2 軌道上的擾動(dòng)，最有可能的解釋是其附近存在蟲洞。但我們不能肯定地說這一定是蟲洞造成的。因?yàn)槠渌蛩匾灿锌赡軘_亂這顆恒星的運(yùn)動(dòng)。”

　　脆弱的蟲洞難當(dāng)大任

　　想要穿越蟲洞并非輕而易舉，一方面，蟲洞存在與否這一問題本身沒有得到解決，我們不知道蟲洞是否存在，又在何處。另一方面，即便找到了蟲洞，在穿越蟲洞時(shí)還要面臨許多未知的挑戰(zhàn)。

　　最大的問題就是蟲洞的穩(wěn)定性難以保證。有人說，蟲洞對于星際旅行或許毫無用處，因?yàn)樗鼈儠?huì)很快崩潰。史蒂芬·許說，穩(wěn)定蟲洞需要某種非常特殊的物質(zhì)，但目前尚不清楚這種物質(zhì)是否存在于宇宙中。

　　根據(jù)基普·索恩的設(shè)想，具有“負(fù)能量密度”的奇異物可以作為保持蟲洞持續(xù)開放的物質(zhì)條件，由此蟲洞將被改造成違背因果律的時(shí)間機(jī)器，用于星際航行。但美國國家航空航天局的埃里克·克里斯蒂安博士說：“目前沒有任何方法來產(chǎn)生這些巨大的負(fù)能量。我們對如何創(chuàng)建或維持蟲洞無能為力。”

　　除此之外，穿越者還要面臨高輻射以及異物接觸的風(fēng)險(xiǎn)。

　　“使用可穿越的蟲洞進(jìn)入未來或回到過去，這并非易事，因?yàn)閷⑾x洞轉(zhuǎn)變成時(shí)間機(jī)器需要付出很大的努力，要擺脫蟲洞也異常艱難。”天體物理學(xué)家埃里克·戴維斯說。

　　茍利軍表示，我們通常認(rèn)為的蟲洞很有可能自然存在于黑洞中心，而我們又到不了這個(gè)中心。即使黑洞的中心可能產(chǎn)生所謂的蟲洞，還有一個(gè)非常大的問題，就是蟲洞的時(shí)標(biāo)只有 10-43 秒，尺度大約只有 10-35 米，“如何讓蟲洞達(dá)到非常大的尺度，讓飛船能夠進(jìn)入，還要支撐足夠長的時(shí)間，讓飛船有足夠多的時(shí)間穿過，這都是需要解決的問題。”

　　德?lián)P·斯托伊科維奇說：“即使蟲洞可穿越，人與飛船也很可能無法通過。我們需要負(fù)能量來保持蟲洞的持續(xù)開放，但目前的我們什么也做不了。總之，要?jiǎng)?chuàng)建一個(gè)穩(wěn)定的、巨大的蟲洞，需要一些未知的‘魔術(shù)’。”

　　廣義相對論似乎確實(shí)允許時(shí)空經(jīng)過某些路徑，給出了時(shí)空旅行的可能，但是這些路徑超出了人類已有的測試能力。至少目前來看，還沒有已知的時(shí)空旅行方式，蟲洞也只能是我們翹首以盼的未來。

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　　制造一個(gè)蟲洞

　　神秘的蟲洞藏著許多謎題，然而就連蟲洞是否真實(shí)存在，我們都沒有任何證據(jù)去證明。不過日前國外媒體刊文指出，我們也許有辦法打造一個(gè)近乎穩(wěn)定的蟲洞。

　　從理論上來看，創(chuàng)造蟲洞的方法相當(dāng)簡單：根據(jù)愛因斯坦的廣義相對論，質(zhì)量和能量可以使時(shí)空發(fā)生扭曲。只要能準(zhǔn)確把握質(zhì)量和能量的值，就可以在宇宙的不同部分之間形成一條隧道、一個(gè)蟲洞。科學(xué)家列舉了制造這個(gè)蟲洞所需要的“工具”：一個(gè)帶電荷的黑洞和宇宙弦。攜帶電荷的黑洞會(huì)使其奇點(diǎn)拉長和扭曲，因而與另一個(gè)帶相反電荷的黑洞相連——我們就得到了一個(gè)蟲洞。只是，這個(gè)蟲洞仍不穩(wěn)定，所以我們需要一根張力極大的宇宙弦來穿過蟲洞兩端，保持蟲洞兩端的持續(xù)開放;同時(shí)還需要另一根宇宙弦穿過蟲洞，然后往回繞形成環(huán)形，來撫平這個(gè)蟲洞的震顫。如此，一個(gè)穩(wěn)定的蟲洞“制造”成功。只是這個(gè)方法只存在于理論中，制造蟲洞所需要的“工具”，也同蟲洞一樣神秘，我們從沒有發(fā)現(xiàn)過。
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