蠕蟲洞 蟲洞(Wormhole),又稱愛因斯坦-羅森橋,是宇宙中可能存在的連線兩個不同時空的狹窄隧道。 蟲洞有幾種說法 一是空間的隧道，就像一個球，你要沿球面走就遠了但如果你走的是球裡的一條直徑就近了，蟲洞就是直徑 二是黑洞與白洞的聯絡 三是你說的時間隧道，根據愛因斯坦所說的你可以進行時間旅行，但你只能看，就像看電影，卻無法改變發生的事情，因為時間是線行的，事件就是一個個珠子已經穿好，你無法改變珠子也無法調動順序 到現在為止，我們討論的都是普通“完美”黑洞。細節上，我們討論的黑洞都不旋轉也沒有電荷。如果我們考慮黑洞旋轉同時/或者帶有電荷，事情會變的更復雜。特別的是，你有可能跳進這樣的黑洞而不撞到奇點。結果是，旋轉的或帶有電荷的黑洞內部連線一個相應的白洞，你可以跳進黑洞而從白洞中跳出來。這樣的黑洞和白洞的組合叫做蟲洞。 白洞有可能離黑洞十分遠；實際上它甚至有可能在一個“不同的宇宙”--那就是，一個時空區域，除了蟲洞本身，完全和我們在的區域沒有連線。一個位置方便的蟲洞會給我們一個方便和快捷的方法去旅行很長一段距離，甚至旅行到另一個宇宙。或許蟲洞的出口停在過去，這樣你可以透過它而逆著時間旅行。總的來說，它們聽起來很酷。 但在你認定那個理論正確而打算去尋找它們之前，你因該知道兩件事。首先，蟲洞幾乎可以肯定不存在。正如我們上面我們說到白洞時，只因為它們是方程組有效的數學解並不表明它們在自然中存在。特別的，當黑洞由普通物質坍塌形成（包括我們認為存在的所有黑洞）並不會形成蟲洞。如果你掉進其中的一個，你並不會從什麼地方跳出來。你會撞到奇點，那是你唯一可去的地方。 還有，即使形成了一個蟲洞，它也被認為是不穩定的。即使是很小的擾動（包括你嘗試穿過它的擾動）都會導致它坍塌。 最後，即使蟲洞存在並且是穩定的，穿過它們也是十分不愉快的。貫穿蟲洞的輻射（來自附近的恆星，宇宙的微波背景等等）將藍移到非常高的頻率。當你試著穿越蟲洞時，你將被這些X射線和伽瑪射線烤焦。蟲洞的出現，幾乎何以說是和黑洞同時的。 在史瓦西發現了史瓦西黑洞以後，理論物理學家們對愛因斯坦常方程的史瓦西解進行了幾乎半個世紀的探索。包括上面說過的克爾解、雷斯勒——諾斯特朗姆解以及後來的紐曼解，都是圍繞史瓦西的解研究出來的成果。我在這裡將介紹給大家的蟲洞，也是史瓦西的後代。 蟲洞在史瓦西解中第一次出現，是當物理學家們想到了白洞的時候。他們透過一個愛因斯坦的思想實驗，發現時空可以不是平坦的，而是彎曲的。在這種情況下，我們會十分的發現，如果恆星形成了黑洞，那麼時空在史瓦西半徑，也就是視界的地方是與原來的時空完全垂直的。在不是平坦的宇宙時空中，這種結構就以為著黑洞的視界內的部分會與宇宙的另一個部分相結合，然後在那裡產生一個洞。這個洞可以是黑洞，也可以是白洞。而這個彎曲的視界，叫史瓦西喉，也就是一種特定的蟲洞。 自從在史瓦西解中發現了蟲洞，物理學家們就開始對蟲洞的性質感到好奇。 我們先來看一個蟲洞的經典作用：連線黑洞和白洞，成為一個愛因斯坦——羅森橋，將物質在黑洞的奇點處被完全瓦解為基本粒子，然後透過這個蟲洞（即愛因斯坦——羅森橋）被傳送到這個白洞的所在，並且被輻射出去。 當然，前面說的僅僅是蟲洞作為一個黑洞和白洞之間傳送物質的道路，但是蟲洞的作用遠不只如此。 黑洞和黑洞之間也可以透過蟲洞連線，當然，這種連線無論是如何的將強，它還是僅僅是一個連通的“宇宙監獄”。 蟲洞不僅可以作為一個連線洞的工具，它還開宇宙的正常時空中出現，成為一個突然出現在宇宙中的超空間管道。 蟲洞沒有視界，踏有的僅僅是一個和外界的分解面。蟲洞透過這個分解面和超空間連線，但是在這裡時空曲率不是無限大。就好比在一個在平面中一條曲線和另一條曲線相切，在蟲洞的問題中，它就好比是一個四維管道和一個三維的空間相切，在這裡時空曲率不是無限大。因而我們現在可以安全地透過蟲洞，而不被巨大的引力所摧毀。 那麼蟲洞都有些什麼性質呢？ 利用相對論在不考慮一些量子效應和除引力以外的任何能量的時候，我們得到了一些十分簡單、基本的關於蟲洞的描述。這些描述十分重要，但是由於我們研究的重要是黑洞，而不是宇宙中的洞，因此我在這裡只簡單介紹一下蟲洞的性質，而對於一些相關的理論以及這些理論的描述，這裡先不涉及。 蟲洞有些什麼性質呢？最主要的一個，是相對論中描述的，用來作為宇宙中的告訴火車。但是，蟲洞的第二個重要的性質，也就是量子理論告訴我們的東西又明確的告訴我們：蟲洞不可能成為一個宇宙的告訴火車。蟲洞的存在，依賴於一種奇異的性質和物質，而這種奇異的性質，就是負能量。只有負能量才可以維持蟲洞的存在，保持蟲洞與外界時空的分解面持續開啟。當然，狄拉克在芬克爾斯坦參照系的基礎上，發現了參照系的選擇可以幫助我們更容易或者難地來分析物理問題。同樣的，負能量在狄拉克的另一個參照系中，是非常容易實現的，因為能量的表現形式和觀測物體的速度有關。這個結論在膜規範理論中同樣起到了十分重要的作用。根據參照系的不同，負能量是十分容易實現的。在物體以近光速接近蟲洞的時候，在蟲洞的周圍的能量自然就成為了負的。因而以接近光速的速度可以進入蟲洞，而速度離光速太大，那麼物體是無論如何也不可能進入蟲洞的。這個也就是蟲洞的特殊性質之一。 但是蟲洞並沒有這麼太平。前面說的是在安靜的相對論中的蟲洞，在暴躁的量子理論中，蟲洞的性質又有了十分重要的變化。 我們先來看在黑洞中的蟲洞，也就是史瓦西喉和奇點周圍形成的子宇宙。 黑洞周圍的量子真空漲落在黑洞巨大引力的作用下，會被黑洞的引力能“喂”大，成為十分的能量輻射。這種能量會毫不留情地將一切形式的蟲洞摧毀。 在沒有黑洞包圍的蟲洞中，由於同樣的沒有黑洞巨大引力的“餵養”，蟲洞本身也不可能開啟太久。蟲洞有很大機率被隨機開啟，但是有更大的機率突然消失。蟲洞開啟的時間十分短，僅僅是幾個普朗克時間。在如此短的“壽命”中，即使是光也不可能走完蟲洞的一半旅途，而在半路由於蟲洞的消失而在整個時空中消失，成為真正的四維時空組旅行者。 而且，在沒有物體透過蟲洞的時候，蟲洞還比較“長壽”，而一旦有物體進入了蟲洞，如果這個物體是負能量的，那麼還好，蟲洞會被撐開；但是如果物體是正能量的，那麼蟲洞會在自己“自然死亡”以前就“滅亡”掉。而在宇宙中，幾乎無時無刻不存在能量輻射透過宇宙的每一個角落，而這些輻射都是正能量的，因此幾乎可以肯定，在自然情況下是不存在蟲洞的。

　　蟲洞 　　60多年前，阿爾伯特·愛因斯坦提出了“蟲洞”理論。那麼，“蟲洞”是什麼呢？簡單地說，“蟲洞”是連線宇宙遙遠區域間的時空細管。它可以把平行宇宙和嬰兒宇宙連線起來，並提供時間旅行的可能性。 　　早在20世紀50年代，已有科學家對“蟲洞”作過研究，由於當時歷史條件所限，一些物理學家認為，理論上也許可以使用“蟲洞”，但“蟲洞”的引力過大，會毀滅所有進入的東西，因此不可能用在宇宙航行上。 　　隨著科學技術的發展，新的研究發現，“蟲洞”的超強力場可以透過“負質量”來中和，達到穩定“蟲洞”能量場的作用。科學家認為，相對於產生能量的“正物質”，“反物質”也擁有“負質量”，可以吸去周圍所有能量。像“蟲洞”一樣，“負質量”也曾被認為只存在於理論之中。不過，目前世界上的許多實驗室已經成功地證明了“負質量”能存在於現實世界，並且透過航天器在太空中捕捉到了微量的“負質量”。 　　據美國華盛頓大學物理系研究人員的計算，“負質量”可以用來控制“蟲洞”。他們指出，“負質量”能擴大原本細小的“蟲洞”，使它們足以讓太空飛船穿過。他們的研究結果引起了各國航天部門的極大興趣，許多國家已考慮撥款資助“蟲洞”研究，希望“蟲洞”能實際用在太空航行上。 　　宇航學家認為，“蟲洞”的研究雖然剛剛起步，但是它潛在的回報，不容忽視。科學家認為，如果研究成功，人類可能需要重新估計自己在宇宙中的角色和位置。現在，人類被“困”在地球上，要航行到最近的一個星系，動輒需要數百年時間，是目前人類不可能辦到的。但是，未來的太空航行如使用“蟲洞”，那麼一瞬間就能到達宇宙中遙遠的地方。 　　據科學家觀測，宇宙中充斥著數以百萬計的“蟲洞”，但很少有直徑超過10萬公里的，而這個寬度正是太空飛船安全航行的最低要求。“負質量”的發現為利用“蟲洞”創造了新的契機，可以使用它去擴大和穩定細小的“蟲洞”。 　　科學家指出，如果把“負質量”傳送到“蟲洞”中，把“蟲洞”開啟，並強化它的結構，使其穩定，就可以使太空飛船透過。 　　蟲洞的概念最初產生於對史瓦西解的研究中。物理學家在分析白洞解的時候，透過一個阿爾伯特·愛因斯坦的思想實驗，發現宇宙時空自身可以不是平坦的。如果恆星形成了黑洞，那麼時空在史瓦西半徑，也就是視界的地方與原來的時空垂直。在不平坦的宇宙時空中，這種結構就意味著黑洞視界內的部分會與宇宙的另一個部分相結合，然後在那裡產生一個洞。這個洞可以是黑洞，也可以是白洞。而這個彎曲的視界，就叫做史瓦西喉,它就是一種特定的蟲洞。 　　自從在史瓦西解中發現了蟲洞，物理學家們就開始對蟲洞的性質發生了興趣。 　　蟲洞連線黑洞和白洞，在黑洞與白洞之間傳送物質。在這裡，蟲洞成為一個阿爾伯特·愛因斯坦—羅森橋，物質在黑洞的奇點處被完全瓦解為基本粒子，然後透過這個蟲洞（即阿爾伯特·愛因斯坦—羅森橋）被傳送到白洞並且被輻射出去。 　　蟲洞還可以在宇宙的正常時空中顯現，成為一個突然出現的超時空管道。 　　蟲洞沒有視界，它只有一個和外界的分介面，蟲洞透過這個分介面進行超時空連線。蟲洞與黑洞、白洞的介面是一個時空管道和兩個時空閉合區的連線，在這裡時空曲率並不是無限大，因而我們可以安全地透過蟲洞，而不被巨大的引力摧毀。理論推出的蟲洞還有許多特性，限於篇幅，這裡不再贅述。 　　黑洞、白洞、蟲洞仍然是目前宇宙學中“時空與引力篇章”的懸而未解之謎。黑洞是否真實存在，科學家們也只是得到了一些間接的旁證。當前的觀測及理論也給天文學和物理學提出了許多新問題，例如，一顆能形成黑洞的冷恆星，當它坍縮時，其密度已然會超過原子核、核子、中子……，如果再繼續坍縮下去，中子也可能被壓碎。那麼，黑洞中的物質基元究竟是什麼呢？有什麼斥力與引力對抗才使黑洞停留在某一階段而不再繼續坍縮呢？如果沒有斥力，那麼黑洞將無限地坍縮下去，直到體積無窮小，密度無窮大，內部壓力也無窮大，而這卻是物理學理論所不允許的。 　　總之，目前我們對黑洞、白洞和蟲洞的本質瞭解還很少，它們還是神秘的東西，很多問題仍需要進一步探討。目前天文學家已經間接地找到了黑洞，但白洞、蟲洞並未真正發現，還只是一個經常出現在科幻作品中的理論名詞。 　　蟲洞也是霍金構想的宇宙期存在的一種極細微的洞穴。美國科學家對此做了深入的研究。目前的宇宙中，“宇宙項”幾乎為零。所謂的宇宙項也稱為“真空的能量”，在沒有物質的空間中，能量也同樣存在其內部，這是由愛因斯坦所匯入的。宇宙初期的膨脹宇宙，宇宙項是必須的，而且，在基本粒子論裡，也認為真空中的能量是自然呈現的。那麼，為何目前宇宙的宇宙項變為零呢？柯爾曼說明：在爆炸以前的初期宇宙中，蟲洞連線著很多的宇宙，很巧妙地將宇宙項的大小調整為零。結果，由一個宇宙可能產生另一個宇宙，而且，宇宙中也有可能有無數個這種微細的洞穴，它們可通往一個宇宙的過去及未來，或其他的宇宙。 　　旋轉的或帶有電荷的黑洞內部連線一個相應的白洞，你可以跳進黑洞而從白洞中跳出來。這樣的黑洞和白洞的組合叫做蟲洞。 　　白洞有可能離黑洞十分遠；實際上它甚至有可能在一個“不同的宇宙”--那就是，一個時空區域，除了蟲洞本身，完全和我們在的區域沒有連線。一個位置方便的蟲洞會給我們一個方便和快捷的方法去旅行很長一段距離，甚至旅行到另一個宇宙。或許蟲洞的出口停在過去，這樣你可以透過它而逆著時間旅行。總的來說，它們聽起來很酷。 　　但在你認定那個理論正確而打算去尋找它們之前，你因該知道兩件事。首先，蟲洞幾乎可以肯定不存在。正如我們上面我們說到白洞時，只因為它們是方程組有效的數學解並不表明它們在自然中存在。特別的，當黑洞由普通物質坍塌形成（包括我們認為存在的所有黑洞）並不會形成蟲洞。如果你掉進其中的一個，你並不會從什麼地方跳出來。你會撞到奇點，那是你唯一可去的地方。 　　還有，即使形成了一個蟲洞，它也被認為是不穩定的。即使是很小的擾動（包括你嘗試穿過它的擾動）都會導致它坍塌。 　　最後，即使蟲洞存在並且是穩定的，穿過它們也是十分不愉快的。貫穿蟲洞的輻射（來自附近的恆星，宇宙的微波背景等等）將藍移到非常高的頻率。當你試著穿越蟲洞時，你將被這些X射線和伽瑪射線烤焦。蟲洞的出現，幾乎何以說是和黑洞同時的。 　　物理學家一直認為，蟲洞的引力過大，會毀滅所有進入它的東西，因此不可能用在宇宙旅行之上 。但是，假設宇宙中有蟲洞這種物質存在，那麼就可以有一種說法：如果你於12：00站在蟲洞的一端（入口），那你就會於12：00從蟲洞的另一端（出口）出來。 　　黑洞和黑洞之間也可以透過蟲洞連線，當然，這種連線無論是如何的將強，它還是僅僅是一個連通的“宇宙監獄”。 　　蟲洞(Wormhole),又稱愛因斯坦-羅森橋,是宇宙中可能存在的連線兩個不同時空的狹窄隧道。 　　蟲洞有幾種說法 　　一是空間的隧道，就像一個球，你要沿球面走就遠了但如果你走的是球裡的一條直徑就近了，蟲洞就是直徑 　　二是黑洞與白洞的聯絡 　　三是你說的時間隧道，根據愛因斯坦所說的你可以進行時間旅行，但你只能看，就像看電影，卻無法改變發生的事情，因為時間是線行的，事件就是一個個珠子已經穿好，你無法改變珠子也無法調動順序 　　到現在為止，我們討論的都是普通“完美”黑洞。細節上，我們討論的黑洞都不旋轉也沒有電荷。如果我們考慮黑洞旋轉同時/或者帶有電荷，事情會變的更復雜。特別的是，你有可能跳進這樣的黑洞而不撞到奇點。結果是，旋轉的或帶有電荷的黑洞內部連線一個相應的白洞，你可以跳進黑洞而從白洞中跳出來。這樣的黑洞和白洞的組合叫做蟲洞。 　　白洞有可能離黑洞十分遠；實際上它甚至有可能在一個“不同的宇宙”--那就是，一個時空區域，除了蟲洞本身，完全和我們在的區域沒有連線。一個位置方便的蟲洞會給我們一個方便和快捷的方法去旅行很長一段距離，甚至旅行到另一個宇宙。或許蟲洞的出口停在過去，這樣你可以透過它而逆著時間旅行。總的來說，它們聽起來很酷。 　　但在你認定那個理論正確而打算去尋找它們之前，你因該知道兩件事。首先，蟲洞幾乎可以肯定不存在。正如我們上面我們說到白洞時，只因為它們是方程組有效的數學解並不表明它們在自然中存在。特別的，當黑洞由普通物質坍塌形成（包括我們認為存在的所有黑洞）並不會形成蟲洞。如果你掉進其中的一個，你並不會從什麼地方跳出來。你會撞到奇點，那是你唯一可去的地方。 　　還有，即使形成了一個蟲洞，它也被認為是不穩定的。即使是很小的擾動（包括你嘗試穿過它的擾動）都會導致它坍塌。 　　後，即使蟲洞存在並且是穩定的，穿過它們也是十分不愉快的。貫穿蟲洞的輻射（來自附近的恆星，宇宙的微波背景等等）將藍移到非常高的頻率。當你試著穿越蟲洞時，你將被這些X射線和伽瑪射線烤焦。蟲洞的出現，幾乎何以說是和黑洞同時的。 　　在史瓦西發現了史瓦西黑洞以後，理論物理學家們對愛因斯坦常方程的史瓦西解進行了幾乎半個世紀的探索。包括上面說過的克爾解、雷斯勒——諾斯特朗姆解以及後來的紐曼解，都是圍繞史瓦西的解研究出來的成果。我在這裡將介紹給大家的蟲洞，也是史瓦西的後代。 　　蟲洞在史瓦西解中第一次出現，是當物理學家們想到了白洞的時候。他們透過一個愛因斯坦的思想實驗，發現時空可以不是平坦的，而是彎曲的。在這種情況下，我們會十分的發現，如果恆星形成了黑洞，那麼時空在史瓦西半徑，也就是視界的地方是與原來的時空完全垂直的。在不是平坦的宇宙時空中，這種結構就以為著黑洞的視界內的部分會與宇宙的另一個部分相結合，然後在那裡產生一個洞。這個洞可以是黑洞，也可以是白洞。而這個彎曲的視界，叫史瓦西喉，也就是一種特定的蟲洞。 　　自從在史瓦西解中發現了蟲洞，物理學家們就開始對蟲洞的性質感到好奇。 　　我們先來看一個蟲洞的經典作用：連線黑洞和白洞，成為一個愛因斯坦——羅森橋，將物質在黑洞的奇點處被完全瓦解為基本粒子，然後透過這個蟲洞（即愛因斯坦——羅森橋）被傳送到這個白洞的所在，並且被輻射出去。 　　當然，前面說的僅僅是蟲洞作為一個黑洞和白洞之間傳送物質的道路，但是蟲洞的作用遠不只如此。 　　黑洞和黑洞之間也可以透過蟲洞連線，當然，這種連線無論是如何的將強，它還是僅僅是一個連通的“宇宙監獄”。 　　蟲洞不僅可以作為一個連線洞的工具，它還開宇宙的正常時空中出現，成為一個突然出現在宇宙中的超空間管道。 　　蟲洞沒有視界，踏有的僅僅是一個和外界的分解面。蟲洞透過這個分解面和超空間連線，但是在這裡時空曲率不是無限大。就好比在一個在平面中一條曲線和另一條曲線相切，在蟲洞的問題中，它就好比是一個四維管道和一個三維的空間相切，在這裡時空曲率不是無限大。因而我們現在可以安全地透過蟲洞，而不被巨大的引力所摧毀。 　　那麼蟲洞都有些什麼性質呢？ 　　利用相對論在不考慮一些量子效應和除引力以外的任何能量的時候，我們得到了一些十分簡單、基本的關於蟲洞的描述。這些描述十分重要，但是由於我們研究的重要是黑洞，而不是宇宙中的洞，因此我在這裡只簡單介紹一下蟲洞的性質，而對於一些相關的理論以及這些理論的描述，這裡先不涉及。 　　蟲洞有些什麼性質呢？最主要的一個，是相對論中描述的，用來作為宇宙中的告訴火車。但是，蟲洞的第二個重要的性質，也就是量子理論告訴我們的東西又明確的告訴我們：蟲洞不可能成為一個宇宙的告訴火車。蟲洞的存在，依賴於一種奇異的性質和物質，而這種奇異的性質，就是負能量。只有負能量才可以維持蟲洞的存在，保持蟲洞與外界時空的分解面持續開啟。當然，狄拉克在芬克爾斯坦參照系的基礎上，發現了參照系的選擇可以幫助我們更容易或者難地來分析物理問題。同樣的，負能量在狄拉克的另一個參照系中，是非常容易實現的，因為能量的表現形式和觀測物體的速度有關。這個結論在膜規範理論中同樣起到了十分重要的作用。根據參照系的不同，負能量是十分容易實現的。在物體以近光速接近蟲洞的時候，在蟲洞的周圍的能量自然就成為了負的。因而以接近光速的速度可以進入蟲洞，而速度離光速太大，那麼物體是無論如何也不可能進入蟲洞的。這個也就是蟲洞的特殊性質之一。 　　但是蟲洞並沒有這麼太平。前面說的是在安靜的相對論中的蟲洞，在暴躁的量子理論中，蟲洞的性質又有了十分重要的變化。 　　我們先來看在黑洞中的蟲洞，也就是史瓦西喉和奇點周圍形成的子宇宙。 　　黑洞周圍的量子真空漲落在黑洞巨大引力的作用下，會被黑洞的引力能“喂”大，成為十分的能量輻射。這種能量會毫不留情地將一切形式的蟲洞摧毀。 　　在沒有黑洞包圍的蟲洞中，由於同樣的沒有黑洞巨大引力的“餵養”，蟲洞本身也不可能開啟太久。蟲洞有很大機率被隨機開啟，但是有更大的機率突然消失。蟲洞開啟的時間十分短，僅僅是幾個普朗克時間。在如此短的“壽命”中，即使是光也不可能走完蟲洞的一半旅途，而在半路由於蟲洞的消失而在整個時空中消失，成為真正的四維時空組旅行者。 　　而且，在沒有物體透過蟲洞的時候，蟲洞還比較“長壽”，而一旦有物體進入了蟲洞，如果這個物體是負能量的，那麼還好，蟲洞會被撐開；但是如果物體是正能量的，那麼蟲洞會在自己“自然死亡”以前就“滅亡”掉。而在宇宙中，幾乎無時無刻不存在能量輻射透過宇宙的每一個角落，而這些輻射都是正能量的，因此幾乎可以肯定，在自然情況下是不存在蟲洞的。