来源：科技日报
若干年后 ， 你终于攒足首付买到了自己心仪的宇宙飞船 ， 迫不及待地想要遨游在银河之间 。 但马上 ， 你发现了一个严峻的问题：宇宙太大了 ， 即使以光速飞行 ， 从太阳系抵达最近的恒星 ， 也要超过4年的时间 。
这时 ， 你想到了虫洞 。 在科幻作品中 ， 虫洞是一种跨越时空的“桥梁” ， 可以让你跳过太空旅行中漫长的时间 ， 以极快的速度抵达目的地 。 抛开科幻作品不谈 ， 在真实世界中 ， 我们如何才能制造一个虫洞？
爱因斯坦—罗森桥
根据爱因斯坦广义相对论 ， 引力本质上并不是一种力 ， 而是宇宙中因物质分布而带来的时空曲率 。 物质决定了时空如何扭曲 ， 而扭曲的时空又决定了物质将如何运动 。 我们无法在宇宙中以超光速运动 ， 却能在时空的不同区域建造隧道 ， 这种时空隧道就是爱因斯坦—罗森桥 ， 它有一个更为人所熟知的名字——虫洞 。
如果想搭建虫洞 ， 我们需要将能量和物质按特定的方式排列起来 ， 使时空弯曲 ， 确保时空隧道能够出现 。 而广义相对论方程的解告诉我们 ， 虫洞作为一种异常现象 ， 诞生于怪异的黑洞中 。
黑洞是广义相对论方程的奇点 。 在广义相对论中 ， 当物质被挤压到极高的密度 ， 以至于任何相互作用都不能抵挡这些物质对时空造成的扭曲 ， 黑洞便不可避免地产生了 。 黑洞的边界被称为事件视界 ， 事件视界范围内 ， 就连光也无法逃逸 。
但黑洞并不是唯一的奇点 。 广义相对论方程同样允许完全相反的奇点存在 ， 也就是白洞 。 白洞的中心同样有一个奇点 ， 但它的事件视界方向和黑洞相反 ， 任何物质都无法进入白洞 ， 而白洞内的任何物质在形成时就会以超光速被抛离出去 。
从数学上看 ， 白洞会在黑洞产生时自然形成 ， 而一对相连的黑洞和白洞会自动形成一个虫洞 。
但是 ， 用这种办法建造虫洞还有两个小问题 。
首先 ， 自然中几乎不可能存在白洞 。 因为白洞太过活跃 ， 高度不稳定 。 白洞的事件视界一直在不断向外辐射物质 。 由于白洞在广义相对论方程上和黑洞完全等价 ， 只有事件方向相反 ， 因此演化过程中的白洞看起来会是黑洞演化过程的倒放 。 所以 ， 白洞最终会演化至黑洞演化的起点——一颗恒星 。 这违反了热力学第二定律 ， 所以白洞这一选项被排除了 。
就算真的能构建一对黑洞和白洞 ， 那么它们两者之间形成的虫洞入口只会位于黑洞事件视界之内 ， 你必须进入黑洞才能实现虫洞之旅 。 但黑洞的性质决定了物体一旦进入黑洞 ， 就永远无法离开 ， 你会被黑洞中心奇点周围巨大的引力梯度撕碎 。
莫里斯—索恩桥
所以 ， 如果想通过虫洞进行星际旅行 ， 光构建一个虫洞还不够 ， 我们还必须保证人类能从这个虫洞穿越过去 。 还好 ， 广义相对论方程允许我们把虫洞的入口“放”到黑洞事件视界之外 ， 但代价就是这样的虫洞极不稳定 ， 哪怕只有一个光子穿越虫洞 ， 整个虫洞的时空结构就会立即以超光速坍塌 。
1988年 ， 物理学家迈克尔·莫里斯和基普·索隆发现了构建稳定、可用、可供穿越的虫洞的方法 ， 被称为莫里斯—索恩桥 。 但在他们的条件下 ， 虫洞必须是由“负物质”或者说“奇异物质”构成 。
“负物质”不是电荷与正常物质相反的反物质 ， 也不是看不见却能提供引力的暗物质 ， 而是质量为负的物质 。 在虫洞方程中引入负质量 ， 可以消除虫洞的不稳定性 ， 同时又可以让虫洞的入口膨胀到足够大 ， 足以让宏观物体穿越虫洞 。
但负质量的物质又是什么呢？
我们在宇宙中还没有发现负质量的物质 。 这种物质的性质非常奇怪 ， 当它受力时 ， 根据动力学方程 ， 它会朝着力的反方向运动 。 这完全颠覆了我们对物理学的理解 。
根据爱因斯坦质能方程 ， 能量和质量本质上是等价的 。 虽然我们没能在宇宙中找到负质量物质 ， 但负能量却是真实存在的 。 真空中 ， 两块相距很近的板之间会因为真空零点能的涨落产生一定的引力 ， 这个过程中的真空能涨落 ， 就可能导致负能量密度的出现 ， 这被称为卡西米尔效应 。
在有负能量的地方 ， 就有可能建立稳定的、可供穿越的虫洞 。 但目前我们的负能量实验局限于纳米尺度 ， 想要建造真正可用的虫洞 ， 或许还要寄希望于量子引力 。
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