蟲洞一直以來都是科學(xué)家和科幻迷們熱議的話題之一。這種一種神奇的時(shí)空通道，你從蟲洞的這一端進(jìn)入，當(dāng)你從另一端出來時(shí)，你可能已經(jīng)身處冥王星，甚至遠(yuǎn)在數(shù)百萬光年外的仙女座星系

仙女座大星系(M31)距離銀河系約260萬光年，和銀河系以及周圍其它幾個(gè)伴星系共同組成一個(gè)星系群

　　這是一個(gè)引力透鏡效應(yīng)的實(shí)例：位于圖像中央位置的一個(gè)大質(zhì)量星系群具有強(qiáng)大引力，導(dǎo)致其后方遠(yuǎn)處星系傳來的光線被完全并呈現(xiàn)多重假象。在這一案例中，充當(dāng)前景引力透鏡體的星系群編號(hào)為SDSS J1004+4112，位于小獅座方向，距離地球約70億光年。圖像由哈勃空間望遠(yuǎn)鏡拍攝

　　新浪科技訊 北京時(shí)間3月19日消息，據(jù)國外媒體報(bào)道，蟲洞一直以來都是科學(xué)家和科幻迷們熱議的話題之一。這種一種神奇的時(shí)空通道，你從蟲洞的這一端進(jìn)入，當(dāng)你從另一端出來時(shí)，你可能已經(jīng)身處冥王星，甚至遠(yuǎn)在數(shù)百萬光年外的仙女座星系。

　　當(dāng)然，毫不奇怪的，至今還沒有任何人曾經(jīng)真正制造出這樣一個(gè)蟲洞設(shè)備，甚至連接近造出的進(jìn)展都沒有。其中的一大原因就是蟲洞極不穩(wěn)定，即使是在論文中，科學(xué)家們也已經(jīng)注意到它們有著會(huì)在一瞬間關(guān)閉的強(qiáng)烈趨勢，除非有某種具有負(fù)能量的特殊“物質(zhì)”才能讓其保持開放，但這種物質(zhì)本身是否存在仍然存有很大的疑問。

　　再現(xiàn)曙光

　　但是現(xiàn)在這一切似乎都將出現(xiàn)改變。一個(gè)由德國和希臘科學(xué)家組成的國際小組最近證明，制造出一個(gè)蟲洞或許并不需要用到任何這種奇異的負(fù)能量物質(zhì)。來自德國奧登堡大學(xué)的波柯哈德·克萊豪斯(Burkhard Kleihaus)表示：“你甚至連具有正能量的常規(guī)物質(zhì)都不需要。蟲洞不需要任何東西就可保持開放?！?/P>

　　這項(xiàng)發(fā)現(xiàn)開啟了一項(xiàng)潛在的可能性，那就是我們或許將來有朝一日會(huì)在太空中找到一個(gè)蟲洞。宇宙中那些遠(yuǎn)比我們先進(jìn)的技術(shù)文明或許早已開始利用蟲洞這種星際地鐵系統(tǒng)往返于廣袤的宇宙空間。甚至最終我們自己也將可以利用這種蟲洞交通系統(tǒng)作為我們通往其它宇宙的通道。

　　蟲洞的概念最早出現(xiàn)還要追溯到愛因斯坦提出的廣義相對論，在這一理論中，愛因斯坦指出引力是一種假象，它的本質(zhì)是由于能量引起的時(shí)空彎曲，最常見的這一現(xiàn)象就是由大質(zhì)量的恒星和星系導(dǎo)致的。就在1916年愛因斯坦發(fā)表他的論文后不久，奧地利物理學(xué)家德維希弗·弗拉姆(Ludwig Flamm)便發(fā)現(xiàn)這一理論將可以導(dǎo)出某種穿越時(shí)空的“通道”。

　　但對蟲洞這一概念進(jìn)行詳細(xì)研究的還是愛因斯坦本人，他和另一位著名的物理學(xué)家內(nèi)森·羅森(Nathan Rosen)一起進(jìn)行了這項(xiàng)研究工作。在1935年，他們提出了一種連接兩個(gè)黑洞的時(shí)空通道的概念，即所謂的愛因斯坦-羅森橋。但是要想穿越這條時(shí)空隧道，就必須要求這條隧道兩端的黑洞是某一特定的類型。傳統(tǒng)定義中的黑洞具有極強(qiáng)的引力效應(yīng)，物質(zhì)一旦在其作用下穿越一道所謂“視界”的終極界限便將萬劫不復(fù)，永遠(yuǎn)無法逃離。而在愛因斯坦和羅森的理論中，物質(zhì)將可以穿過這條通道的兩端。

　　愛因斯坦和羅森構(gòu)建他們的這一理論似乎僅僅是出于一種好奇心，那就是：蟲洞通向的目的地幾乎是無法想象的。蟲洞能帶我們?nèi)ネ哪康牡厥橇硪粋€(gè)平行宇宙中的某一空間區(qū)域，在那個(gè)宇宙中或許有著它們自己的星系，恒星和行星。當(dāng)然對于今天的科學(xué)界來說這樣的假設(shè)是非常合理而自然的，但是在愛因斯坦和羅森生活的年代，這種想法幾乎是讓人難以想象的。

　　幸運(yùn)的是，在廣義相對論中還允許出現(xiàn)另一種類的蟲洞。1955年，美國物理學(xué)家約翰·惠勒(John Wheeler)證明有可能將我們這一宇宙中的兩處不同區(qū)域連接起來，并以此實(shí)現(xiàn)高速的星際旅行。他在這里正式采用了“蟲洞”這一吸引人眼球的名字，而他本人對于黑洞的命名也曾做出貢獻(xiàn)。但是他的這一蟲洞版本同愛因斯坦-羅森的版本都具有同樣的缺陷，那就是它們非常不穩(wěn)定。即便是讓一顆光子進(jìn)入其內(nèi)部都將立即引起黑洞視界的形成并導(dǎo)致蟲洞關(guān)閉。

　　打破僵局

　　有趣的是，將這一僵局進(jìn)一步向前推動(dòng)的卻是一位美國的行星天文學(xué)家卡爾·薩根。在他的科幻小說《超時(shí)空接觸》中，他需要構(gòu)思一種在科學(xué)上能站得住腳的高速星際旅行方式，以便讓他筆下的女英雄實(shí)現(xiàn)在時(shí)空中的穿梭。這部小說后來被拍成了同名電影，片中的女主角艾莉由著名美國女演員朱迪·福斯特飾演。于是困擾的薩根向加州理工學(xué)院理論物理學(xué)家基普·索恩(Kip Thorne)求助，后者很快意識(shí)到蟲洞的概念可以幫助解決這一問題。1987年，索恩和他的研究生麥克·莫里斯(Michael Morris)和尤里·約瑟夫(Uri Yertsever)一起，提出了一種可以實(shí)現(xiàn)星際旅行的蟲洞方案。他們證明，如果能找到某種具有負(fù)能量的物質(zhì)，那么只要使用足夠多的這種物質(zhì)，其負(fù)能量性質(zhì)將產(chǎn)生對引力的自然對抗，如此便能保持蟲洞的開放。

　　而負(fù)能量物質(zhì)也并沒有它的名字聽上去那么荒謬。想象兩塊平行放置的金屬片，一同置于真空中。如果你將這兩塊金屬片不斷相互接近，它們當(dāng)中相隔的真空區(qū)域?qū)⒕哂胸?fù)能量——即這里具有較之外部真空區(qū)域更低的能量。這是因?yàn)檎顟B(tài)下的真空就像是波濤洶涌的大海，而當(dāng)兩塊金屬片非常接近時(shí)，較大的波浪將無法通過，于是便被排除在外。于是留在兩塊金屬片之間區(qū)域的能量就將少于外側(cè)其它區(qū)域。

　　不幸的是這樣的負(fù)能量實(shí)在太微不足道，根本無法用于維持蟲洞的開放。事實(shí)上，索恩和他的合作者們提出的蟲洞開放策略將需要巨大的負(fù)能量來源，其總量幾乎將相當(dāng)于一顆普通恒星在一年中釋放出的能量中的很大一部分。

　　回到之前的話題，或許我們將可以找到某種方法來繞過這一難題？到目前為止，所有的蟲洞理論提出的基礎(chǔ)都是以愛因斯坦的廣義相對論不謬為前提的。但事實(shí)上這樣的前提或許并不是牢固的。首先，這一理論在黑洞視界范圍內(nèi)將會(huì)失效，并且也無法用于解釋宇宙極早期的現(xiàn)象。而描述微觀世界的量子理論卻取得了巨大的成功，它幾乎可以解釋一切事物，從地面為什么是堅(jiān)硬的，到太陽為什么可以發(fā)光。很多研究者都認(rèn)為，愛因斯坦的相對論一定是某種更加深刻理論的一種近似。

　　超越愛因斯坦

　　人們對于這一更深層次理論的最初探索出現(xiàn)在1921年。當(dāng)時(shí)物理學(xué)家西奧多·卡魯扎(Theodor Kaluza)和奧斯卡·克萊(Oskar Klein)受到愛因斯坦理論的啟發(fā)，愛因斯坦指出引力是一種錯(cuò)覺，它實(shí)際上只是四維時(shí)空的彎曲，他巧妙地將傳統(tǒng)的三維空間和時(shí)間結(jié)合在了一起。他們兩人進(jìn)一步發(fā)展了這一理論，并證明引力和電磁力實(shí)際上都可以用一個(gè)五維空間的彎曲來進(jìn)行解釋。在那之后，弦理論更是指出，自然界中的所有4種基本力都可以用10緯空間的彎曲來進(jìn)行解釋。

　　很不幸，當(dāng)維度超過四維時(shí)，這一強(qiáng)大的理論將禁止蟲洞的存在，除非有強(qiáng)大的負(fù)能量可以維持它的開放狀態(tài)。2002年，俄羅斯莫斯科引力和基礎(chǔ)測量中心的克里爾·布羅尼科夫(Kirill Bronnikov)和韓國首爾梨花女子大學(xué)的金宋萬(音譯：Sung-Won Kim)共同提出了一種新的可能性，他們提出了一種不需要負(fù)能量物質(zhì)維持開放的蟲洞方案。他們基于膜理論原理提出了一系列新的蟲洞備選方案。膜理論認(rèn)為我們所處的世界是一座四維孤島，它漂浮在更高的維度之海中。布羅尼科夫說：“我們不需要任何幽靈般的物質(zhì)就可以讓蟲洞保持任意大小。”

　　然而像弦理論這類涉及高維的理論都極端復(fù)雜。同樣來自德國奧登堡大學(xué)的克萊豪斯的同事約塔·昆茲(Jutta Kunz)和希臘約阿尼納大學(xué)的帕那吉塔·坎提(Panagiota Kanti)最近正在從事對愛因斯坦理論的拓展工作，試圖使其更加便于處理。這一理論體系最簡略的形式名為DEGB理論。

　　如果更高的維度處于卷縮狀態(tài)，它們可以變得非常微小，這也就解釋了為何我們通常無法直接感受到它們存在的原因。而讓弦理論中涉及的另外6個(gè)維度卷縮的過程又會(huì)形成幾個(gè)新的力場。和廣義相對論將引力概括為時(shí)空的彎曲類似，DEGB理論中的引力同樣有賴于時(shí)空和更高維度上的彎曲。

　　將這種理論應(yīng)用于引力方程之后，克萊豪斯和他的同事們找到了有關(guān)蟲洞的一個(gè)解。它不需要任何負(fù)能量來維持自身的開放，或者更加準(zhǔn)確的說，是根本不需要任何物質(zhì)來維持自身的開放。

　　其它研究人員對這一結(jié)果表示審慎的歡迎。如法國亞原子物理和宇宙學(xué)研究所的奧列的林·巴羅(Aurélien Barrau)表示：“我認(rèn)為這項(xiàng)進(jìn)展是重要的，它讓蟲洞旅行變得更加可能。然而盡管這項(xiàng)方案將不要用用到任何形式的物質(zhì)，但是這項(xiàng)研究聽上去仍然讓人感到難以置信?！?/P>

　　星際旅行近在咫尺？

　　綜合以上各位學(xué)者所做的工作，看起來蟲洞似乎真的有望成為后愛因斯坦時(shí)代天體物理學(xué)研究目標(biāo)清單上的一員。令人興奮的是，克萊豪斯小組提出的蟲洞模型是連接起兩個(gè)不同宇宙中不同區(qū)域的通道。愛因斯坦時(shí)代看上去似乎完全不切實(shí)際的理論在今天正漸漸接近現(xiàn)實(shí)。弦理論的提出讓很多研究人員認(rèn)為我們所在的三維空間實(shí)際上是三層漂浮在更高維度海洋中的膜。但在這一切之外，或許還存在著4膜，5膜甚至更高的世界。突然之間，連接起不同宇宙間的蟲洞似乎變得有趣起來了。

　　這樣的蟲洞真的會(huì)存在于宇宙中嗎？很有可能。惠勒指出，量子漲落效應(yīng)將會(huì)讓原本呈波浪狀起伏的時(shí)空網(wǎng)格變成一團(tuán)劇烈糾纏的復(fù)雜形狀體，即所謂的“量子泡沫”。根據(jù)這幅圖景，極微小的，具有不同拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的蟲洞可以在一瞬間出現(xiàn)或消失。

　　除此之外還有一種自然的過程可以放大這些蟲洞，讓它們可以滿足時(shí)空穿梭的需要。有一種效應(yīng)我們稱之為“暴漲”，這種效應(yīng)在宇宙誕生極早期曾經(jīng)發(fā)揮極重要作用，新生的宇宙在一瞬間以不可思議的速度劇烈膨脹?？巳R豪斯說：“與此同時(shí)，其中包含的蟲洞結(jié)構(gòu)也將隨著這種劇烈的膨脹而急劇變大?！?/P>

　　研究小組仔細(xì)考察了他們提出的這一蟲洞膨脹方案。為了通過這樣一個(gè)蟲洞，物體本身各處所受的引力差異不能過大，以便保持物體本身的完整性，這就決定了能通過這種蟲洞的物體必須非常微小?？巳R豪斯說，好消息是光子和亞原子粒子都能夠輕易通過這一通道。而要想讓人體這樣大型的物體不受傷害地穿過這一通道，蟲洞的入口曲率必須非常平緩，而這就意味著這一蟲洞的入口直徑將達(dá)到數(shù)十到上百光年。

　　如果你覺得這樣做幾乎是不可能實(shí)現(xiàn)的，那么從另一個(gè)相反的角度考慮一下吧。根據(jù)克萊豪斯的說法，這種蟲洞的規(guī)模意味著我們有了極好的機(jī)會(huì)可以在宇宙中找到它們。當(dāng)使用望遠(yuǎn)鏡掃描天空時(shí)，一旦望遠(yuǎn)鏡的視線接觸到一個(gè)蟲洞，我們視野中的景象將會(huì)發(fā)生突然的變化。正如克萊豪斯所說：“蟲洞的入口畢竟是通往另一個(gè)宇宙的窗子?！?/P>

　　但總體而言即便是規(guī)模巨大的蟲洞，要想鎖定其位置也相當(dāng)困難。當(dāng)它們隱藏于塵埃，氣體和繁星之中，它們看起來將和黑洞非常相似。甚至連人馬A，即我們銀河系中心位置的超大質(zhì)量黑洞可能都是一個(gè)蟲洞?？巳R豪斯說，唯一能確認(rèn)的方法就是研究落入其中的物質(zhì)的行為特征。

　　觀測顯示當(dāng)物質(zhì)高速旋轉(zhuǎn)落向黑洞時(shí)，其周遭形成的吸積盤溫度將達(dá)到極高的水平，甚至引發(fā)強(qiáng)烈的X射線輻射?？茖W(xué)家們認(rèn)為在蟲洞入口附近將會(huì)發(fā)生同樣的事情。目前沒有任何人能夠制造出一臺(tái)分辨率足以看清黑洞中央位置情形的望遠(yuǎn)鏡，不過天文學(xué)家們確實(shí)正在努力嘗試制造一臺(tái)可以觀測到人馬A附近情形的望遠(yuǎn)鏡設(shè)備。假如人馬A真的是一個(gè)黑洞，我們就應(yīng)當(dāng)會(huì)看到當(dāng)物質(zhì)穿過黑洞視界的一剎那，其發(fā)出的X射線輻射將會(huì)戛然而止并且永不出現(xiàn)。而在另一方面，假如這里其實(shí)是一個(gè)蟲洞的入口，那么我們將仍然能夠看到X射線發(fā)出，因?yàn)橄x洞本身并無事件邊界存在。

　　克萊豪斯和他的同事們同時(shí)也希望其它天文學(xué)家能夠幫助他們，提出其它有可能有助于區(qū)分蟲洞和黑洞的觀測性質(zhì)差異。有一種說法是認(rèn)為，當(dāng)一個(gè)蟲洞運(yùn)行至一顆遙遠(yuǎn)恒星與地球之間的位置時(shí)，其質(zhì)量將導(dǎo)致遙遠(yuǎn)背景恒星的光線發(fā)生彎曲，產(chǎn)生所謂“引力透鏡”的效應(yīng)，這種由蟲洞產(chǎn)生的引力透鏡效應(yīng)應(yīng)當(dāng)是獨(dú)特的。

　　盡管現(xiàn)在我們擁有的DEGB理論只是提出了一種能夠連通不同宇宙之間的蟲洞模型，但是很有可能還存在其它類型的蟲洞可以連接起我們這個(gè)宇宙中的不同部分。克萊豪斯和他的同事們正打算就這一問題展開研究。這樣一種蟲洞如果真的存在，將有望打開星際地鐵旅行系統(tǒng)的新視野。

　　但是在你開始攢錢準(zhǔn)備買票上車之前，請記住，我們的銀河系里或許并沒有設(shè)立這一宇宙地鐵系統(tǒng)的車站。這是因?yàn)樵谖覀兊男窍抵杏猩锨|顆恒星彼此非常緊密地?cái)D在一起。這樣的密度當(dāng)然并不會(huì)影響開口直徑數(shù)十光年蟲洞的存在，但是想妥善地設(shè)置一個(gè)“車站”并不讓附近的星系落入其中，其難度將大大增加，因此蟲洞的使用者們或許會(huì)刻意避開我們的星系。

　　但是在星系之間的廣袤空間，這樣的問題當(dāng)然就不復(fù)存在了?；蛟S就在此時(shí)此刻，正有一條巨大的星系地鐵系統(tǒng)連接著銀河系附近的某一空曠區(qū)域和仙女座星系，麥哲倫星系甚至遙遠(yuǎn)的渦狀星系。坐上這樣的地鐵一定比城市里的地鐵要酷的多了。(晨風(fēng))