根據愛因斯坦的相對論,我們知道宇宙的速度極限是大約30萬每秒,也就是光速。任何有靜止質量的物體,都不可能達到光速。
這是一個讓人們不願接受的事實,因為這意味著我們被禁錮在了一個非常小的宇宙範圍內。儘管宇宙的直徑達到了930億光年,但其中只有極其微小的一部分是我們可以觸及的。即便是我們以光速飛行,想要抵達最近的比鄰星也要4.22年,更不用說直徑超過10萬光年的巨大銀河系了。
即便如此,科學家們還是提出了各種各樣的理論,在不違背相對論的情況下實現超光速飛行。其中比較著名的一個理論,就是蟲洞。
有趣的是,蟲洞理論也是源自於愛因斯坦,他和自己的助手羅森一起提出了這個理論,因此這個理論叫做愛因斯坦-羅森橋。由於這個理論就像是一隻蟲子在蘋果上打了個洞,實現“抄近路”的想法,因此又被稱為蟲洞。
說起來,蟲洞的概念也與相對論有關。愛因斯坦認為,宇宙時空是可以扭曲的,如果我們將它扭曲到極限,以至於非常遙遠的兩個空間點被連線到一起,那麼我們就可以像那隻蟲子一樣抄近路,在不違背相對論的情況下穿越宇宙了。
具體來說,他們的設想就是將粒子-反粒子對作為一條時空通道的兩端,從而瞭解基本粒子在彎曲時空的表現。他們還指出:蟲洞的入口應該是像黑洞一樣,而另一端則恰恰相反,可能是一個白洞。
蟲洞理論一經提出,就引起了人們的廣泛興趣。但令人驚訝的是,愛因斯坦本人卻給出了非常悲觀的觀點。他認為,雖然自己提出了這個理論,但這不代表蟲洞就是真實存在的,因為它並不穩定,出現的一瞬間就會崩塌,根本無法真的被利用來進行星際旅行。 而且,直到今天,我們也沒有發現任何一個白洞或者是看起來像白洞的天體。
不過,對於科學家們來說,他們也許會相信存在著某些不可能的理論,但不相信不可能有解決方法。光速不可超越,那麼我們就透過蟲洞的方式來改變遊戲規則。蟲洞不穩定,那麼我們就找到方法讓它變得穩定。
目前來說,有一種理論可能會讓蟲洞穩定存在,那就是負能量。
我們知道,和物質相對應的,有反物質,電荷相反,但其他屬性相同。因此,也有科學家提出了負能量的猜想,並且透過計算發現,負能量可以支援蟲洞穩定存在,從而讓人類的航天器在其中穿梭,抵達宇宙的其他角落。
到了今天,負能量的概念仍然是最流行的蟲洞穩定方法之一。不僅是蟲洞,另一種可能在未來幫助人類實現超光速旅行的方法——曲率驅動引擎,也是要藉助負能量的概念。
問題在於,儘管反物質已經得到了證實,並已經多次被發現或者製造出來,但負能量還真的仍然存在於理論和概念之中,現實生活中沒有人發現過。
那麼,蟲洞真的就只能存在於理論中嗎?
並不是。
現在的物理學有兩座高峰,一個是愛因斯坦的廣義相對論,另一個就是量子力學。而且,非常奇妙的是,這兩個最高階的物理理論,卻有著難以調和的矛盾。量子力學可以向我們揭示微觀世界的規律,但是在宏觀世界上就無法體現了;廣義相對論能夠告訴我們宇宙天體的執行規律,但在量子世界也同樣行不通。
物理學上的四大基本作用力中,電磁力、強相互作用和弱相互作用都已經被統一了,唯有廣義相對論所解釋的引力還無法被統一。關於如何統一引力的問題,物理學家們也提出了很多想法,其中有一種理論很值得注意,那就是量子引力。長期以來,很多物理學家都希望透過量子引力來解釋引力在量子領域的表現。
量子引力不是一個單獨的理論,它或許是萬有理論的答案,包含著許多不同的模型。其中一個模型比較重要,那就是愛因斯坦-狄拉克-麥克斯韋理論。
這個理論聽起來就那麼牛,包含了三位物理學大神的名字。實際上也的確如此,這個理論既可以看到愛因斯坦對引力的解釋,也包含了麥克斯韋的電磁學理論,同時也吸納了狄拉克在量子領域方面的研究成果。
實際上,還真的有科學團隊透過愛因斯坦-狄拉克-麥克斯韋理論找到了蟲洞的解,這意味著從這個理論的角度來分析,蟲洞的確有可能是穩定存在的。不僅如此,如果用這個理論來“構建”蟲洞,那麼完全不需要藉助我們還不知道是否真的存在的負能量,就可以讓蟲洞穩定存在。
不過,研究者也表明,這個研究結果不是最終的答案,因為它不能允許人類和航天器在其中進行星際旅行,因為這樣的蟲洞非常非常小,只有量子級別,最多允許原子團在其中進行穿越,像我們這樣的宏觀物體是不可能的。換句話說,至少從目前來看,這種量子蟲洞還沒有什麼實際意義,最多就是幫助科學家們從計算角度來理解蟲洞。