什么是虫洞?世界上有虫洞吗?

虫孔

穿越时空结构的想象通道。虫洞可以想象成穿越时空的捷径,即连接两个黑洞或(更推测的)一个黑洞和一个白洞的宇宙隧道。虫洞的‘另一端’可以是空间的任何地方,也可以是时间的任何时刻,这样任何穿过虫洞的物体都可以在一瞬间出现在宇宙的其他地方——不仅是在另一个地方,也可以是在另一个时刻。

描述虫洞的广义相对论方程的解其实是在理论提出后不久的1916年发现的,只是当时没有解释。阿尔伯特·爱因斯坦本人在1930年与纳森·罗森在普林斯顿合作,发现史瓦西解所代表的黑洞实际上是他们所说的两个平坦时空区域之间的桥梁(现在称为爱因斯坦-罗森桥)。虽然这些方程作为数学杰作被研究(特别是约翰·惠勒和他的同事的工作),但没有人把它们视为1985之前宇宙的真正特征,因为数学中研究的所有例子都只能打开很短的一瞬间,然后在包括光在内的任何东西穿过隧道之前再次砰然关上(根据方程)。

虽然这种想法受到科幻作家的喜爱,但科学家们普遍认为,一定有某种自然规律阻止了虫洞的存在。然而,当加州理工学院的相关学者在1980年代试图证明这一点时,他们发现这是不可能的。广义相对论(这是我们拥有的最好的引力和时空理论,它已经通过了对它进行的所有测试)中没有任何东西禁止虫洞的存在。不仅如此,基普·桑尼和他的同事还发现,爱因斯坦的方程甚至有一个允许长寿命虫洞的解。

这种虫洞的口应该看起来像球形黑洞的视界,但有一个重要的区别。地平线是一个单向的表面,从那里什么也看不到。但是虫洞口的表面允许双向通行。如果我们观察另一端织女星附近的一个虫洞,我们会看到织女星的光从隧道中出来——织女星附近的观察者从另一端观察同一个虫洞时,也会看到太阳光。

但是要建造一个人类可以穿越的大虫洞仍然是极其困难的(参见时间旅行),而且对于所有的实际用途来说都可能是不可能的。但是物理学家对存在普朗克长度的天然虫洞的可能性很感兴趣。这个虫洞提供了一个基本的泡沫状时空结构,时空织物本身就是由虫洞纤维编织而成的(用一种类似诗歌修辞的混合隐喻)。

如果是这样,会有很多奇怪的可能性。比如这个微小的(超亚微观的)虫洞可以连接宇宙中遥远的区域,这样信息就可以泄露,从而保证地球上的物理定律和遥远的类星体上的物理定律是一样的。或者一个小虫洞从我们的宇宙断开,开始通过暴涨成长为一个独立的宇宙。