蟲洞的形成

　　蟲洞的概念最初產(chǎn)生于對(duì)史瓦西解的研究中。物理學(xué)家在分析白洞解的時(shí)候，通過一個(gè)阿爾伯特?愛因斯坦的思想實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)宇宙時(shí)空自身可以不是平坦的。在不平坦的宇宙時(shí)空中，這種結(jié)構(gòu)就意味著黑洞視界內(nèi)的部分會(huì)與宇宙的另一個(gè)部分相結(jié)合。‘蟲洞連接黑洞和白洞，在黑洞與白洞之間傳送物質(zhì)。在這里，蟲洞成為一個(gè)阿爾伯特·愛因斯坦—羅森橋，物質(zhì)在黑洞的奇點(diǎn)處被完全瓦解為基本粒子，然后通過這個(gè)蟲洞（即阿爾伯特?愛因斯坦—羅森橋）被傳送到白洞并且被輻射出去。

　　蟲洞可以作為一個(gè)超時(shí)空管道還可在宇宙的正常時(shí)空中顯現(xiàn)。蟲洞沒有視界，它只有一個(gè)和外界的分界面，蟲洞通過這個(gè)分界面進(jìn)行超時(shí)空連接。蟲洞與黑洞、白洞的接口是一個(gè)時(shí)空管道和兩個(gè)時(shí)空閉合區(qū)的連接，在這里時(shí)空曲率并不是無限大，因而我們可以安全地通過蟲洞，而不被巨大的引力摧毀。

　　黑洞、白洞、蟲洞仍然是當(dāng)前宇宙學(xué)中“時(shí)空與引力篇章”的懸而未解之謎。黑洞是否真實(shí)存在，科學(xué)家們也只是得到了一些間接的旁證。

　　當(dāng)前的觀測(cè)及理論也給天文學(xué)和物理學(xué)提出了許多新問題，例如，一顆能形成黑洞的冷恒星，當(dāng)它坍縮時(shí)，其密度已然會(huì)超過原子核、核子、中子……，如果再繼續(xù)坍縮下去，中子也可能被壓碎。那么，黑洞中的物質(zhì)基元究竟是什么呢？有什么斥力與引力對(duì)抗才使黑洞停留在某一階段而不再繼續(xù)坍縮呢？如果沒有斥力，那么黑洞將無限地坍縮下去，直到體積無窮小，密度無窮大，內(nèi)部壓力也無窮大，而這卻是物理學(xué)理論所不允許的。

　　如今的宇宙中，“宇宙項(xiàng)”幾乎為零。

　　物理學(xué)家一直認(rèn)為，蟲洞的引力過大，會(huì)毀滅所有進(jìn)入它的東西，因此不可能用在宇宙旅行之上。但是，假設(shè)宇宙中有蟲洞這種物質(zhì)存在，那么就可以有一種說法：如果你于12：00站在蟲洞的一端（入口），那你就會(huì)于12：00從蟲洞的另一端（出口）出來。

　　蟲洞(Wormhole)，又稱愛因斯坦-羅森橋，是宇宙中可能存在的連接兩個(gè)不同時(shí)空的狹窄隧道。

　　早在19世紀(jì)50年代，已有科學(xué)家對(duì)“蟲洞”作過研究，由于當(dāng)時(shí)歷史條件所限，一些物理學(xué)家認(rèn)為，理論上也許可以使用“蟲洞”，但“蟲洞”引力過大，會(huì)毀滅所有進(jìn)入的東西，因此不可能用在宇宙航行上。

　　“瞬間移動(dòng)”的可能，如同超時(shí)空轉(zhuǎn)換。

　　隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，新的研究發(fā)現(xiàn)，“蟲洞”的超強(qiáng)力場(chǎng)可以通過“負(fù)能量”來中和，達(dá)到穩(wěn)定“蟲洞”能量場(chǎng)的作用?？茖W(xué)家認(rèn)為，相對(duì)于產(chǎn)生能量的“正物質(zhì)”，“反物質(zhì)”也擁有“負(fù)質(zhì)量”，可以吸去周圍所有能量。像“蟲洞”一樣，“負(fù)質(zhì)量”也曾被認(rèn)為只存在于理論之中。不過，當(dāng)前世界上的許多實(shí)驗(yàn)室已經(jīng)成功地證明了“負(fù)質(zhì)量”能存在于現(xiàn)實(shí)世界，并且通過航天器在太空中捕捉到了微量的“負(fù)質(zhì)量”。

　　據(jù)科學(xué)家猜測(cè)，宇宙中充斥著數(shù)以百萬計(jì)的“蟲洞”，但很少有直徑超過10萬公里的，而這個(gè)寬度正是太空飛船安全航行的最低要求?！柏?fù)質(zhì)量”的發(fā)現(xiàn)為利用“蟲洞”創(chuàng)造了新的契機(jī)，可以使用它去擴(kuò)大和穩(wěn)定細(xì)小的“蟲洞”。

　　科學(xué)家指出，如果把“負(fù)質(zhì)量”傳送到“蟲洞”中，把“蟲洞”打開，并強(qiáng)化它的結(jié)構(gòu)，使其穩(wěn)定，就可以使太空飛船通過。

　　而然，蟲洞只能回到過去。所謂的“瞬間移動(dòng)”，其實(shí)就是利用蟲洞兩點(diǎn)之間的時(shí)間差。打個(gè)比方說，A點(diǎn)的時(shí)間比B點(diǎn)快；而兩點(diǎn)的時(shí)間就是水，水只會(huì)從高處流到低處；而因?yàn)锳點(diǎn)的時(shí)間比較快，因此A點(diǎn)可以通過蟲洞去B點(diǎn)，因?yàn)槠渲械臅r(shí)間差，所以到達(dá)B點(diǎn)時(shí)，人會(huì)感覺到好像沒有用上多少的時(shí)間；同時(shí)地，B點(diǎn)無法通過蟲洞到達(dá)A點(diǎn)，因?yàn)闀r(shí)間的排擠--中間的時(shí)間差，造成了時(shí)間斷層。至于為什么A點(diǎn)出發(fā)則沒有斷層--還是因?yàn)闀r(shí)間差。當(dāng)從A點(diǎn)出發(fā)時(shí)，時(shí)間是X點(diǎn)；而到達(dá)B點(diǎn)時(shí)，B點(diǎn)的時(shí)間才剛剛是X點(diǎn)，時(shí)間可以被完全地銜接起來。而唯一從較慢的時(shí)間點(diǎn)前往較快的時(shí)間點(diǎn)，只能利用光速。利用相對(duì)論在不考慮一些量子效應(yīng)和除引力以外的任何能量的時(shí)候，我們得到了一些十分簡(jiǎn)單、基本的關(guān)于蟲洞的描述。這些描述十分重要，但是由于我們研究的重點(diǎn)是黑洞，而不是宇宙中的洞，因此我在這里只簡(jiǎn)單介紹一下蟲洞的性質(zhì)，而對(duì)于一些相關(guān)的理論以及這些理論的描述，這里先不涉及。

　　蟲洞有些什么性質(zhì)呢？最主要的一個(gè)，是相對(duì)論中描述的，用來作為宇宙中的高速火車。但是，蟲洞的第二個(gè)重要的性質(zhì)，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(gè)宇宙的高速火車。蟲洞的存在，依賴于一種奇異的性質(zhì)和物質(zhì)，而這種奇異的性質(zhì)，就是負(fù)能量。只有負(fù)能量才可以維持蟲洞的存在，保持蟲洞與外界時(shí)空的分解面持續(xù)打開。

　　當(dāng)然，狄拉克在芬克爾斯坦參照系的基礎(chǔ)上，發(fā)現(xiàn)了參照系的選擇可以幫助我們更容易地分析物理問題。同樣的，負(fù)能量在狄拉克的另一個(gè)參照系中，是非常容易實(shí)現(xiàn)的，因?yàn)槟芰康谋憩F(xiàn)形式和觀測(cè)物體的速度有關(guān)。這個(gè)結(jié)論在膜規(guī)范理論中同樣起到了十分重要的作用。根據(jù)參照系的不同，負(fù)能量是十分容易實(shí)現(xiàn)的。在物體以近光速接近蟲洞的時(shí)候，在蟲洞的周圍的能量自然就成為了負(fù)的。因而以接近光速的速度可以進(jìn)入蟲洞，而速度離光速太大，那么物體是無論如何也不可能進(jìn)入蟲洞的。這個(gè)也就是蟲洞的特殊性質(zhì)之一。

　　時(shí)間隨宇宙的變化而變。時(shí)間是因變量?！獣r(shí)間的本質(zhì)，Deng's時(shí)間公式

　　t=T(U，S，X，Y，Z......)

　　U－宇宙；S空間，XYZ，......事件，順序

　　時(shí)間是宇宙事件秩序的計(jì)量。時(shí)間的本質(zhì)

　　什么是時(shí)間？時(shí)間是宇宙事件順序的度量。

　　時(shí)間不是自變量，而是因變量，它是隨宇宙的變化而變化。t=(S1，S2，S3，...，Sn)

　　Deng's時(shí)間公式：世界事件發(fā)生次序的序列。其中，S是事件，S1，S2，S3，...，Sn是事件1，2，3，。....，n發(fā)生的順序，時(shí)間就是對(duì)這些事件發(fā)生順序的排序，標(biāo)志的計(jì)量。

　　時(shí)間”是一個(gè)計(jì)量“事件過程的長短、次序”的“類別名詞”。

　　時(shí)間是人類用以描述物質(zhì)運(yùn)動(dòng)過程或事件發(fā)生過程的一個(gè)參數(shù)，確定時(shí)間，是靠不受外界影響的物質(zhì)周期變化的規(guī)律。例如月球繞地球周期，地球繞太陽周期，地球自轉(zhuǎn)周期，原子震蕩周期等。

　　時(shí)間在數(shù)學(xué)、物理上用坐標(biāo)軸表示。“時(shí)間”時(shí)會(huì)出現(xiàn)什么狀況？怎樣利用時(shí)間的本質(zhì)來思考“衰老”的問題？下面開始細(xì)致的分析，內(nèi)容包括：為什么有些“事件”可以“同時(shí)發(fā)生”，有些卻不能？時(shí)間與我們有什么關(guān)系？

　　“蟲洞”是廣義相對(duì)論中出現(xiàn)的概念，是指宇宙中一種奇特的天體。盡管沒有實(shí)驗(yàn)證據(jù)表明蟲洞的真實(shí)存在，但科學(xué)家預(yù)測(cè)它以時(shí)空端點(diǎn)之間的捷徑形式而存在，并想像蟲洞連接著空洞的太空區(qū)域。

　　然而，最新一項(xiàng)研究表明蟲洞可能存在于遙遠(yuǎn)的恒星之間。它們并非時(shí)空隧道，蟲洞中包含著接近完美程度的流體，可在兩顆恒星之間來回流動(dòng)，這種流體特征或許是證實(shí)蟲洞存在的跡象。

　　這項(xiàng)最新研究觀點(diǎn)使科學(xué)家們置疑是否蟲洞可能存在于不同的普通恒星和中子星。比如：那些正常的恒星和中子星。但它們可能一些能被探測(cè)到的差異特征。為了調(diào)查這些差異特征，研究人員設(shè)計(jì)了一個(gè)普通恒星中心帶有通道的模型，宇宙物質(zhì)可在該通道中穿行。兩顆恒星共同分享一個(gè)蟲洞將具有獨(dú)特的連接性，這是由于蟲洞具有兩個(gè)通道口。

　　由于蟲洞中的奇特物質(zhì)能夠像恒星之間的液體一樣流動(dòng)，兩顆恒星將出現(xiàn)不同尋常的脈動(dòng)方式，這種脈動(dòng)將釋放不同類型的能量，比如：超強(qiáng)能量。

　　科學(xué)家提出的兩種蟲洞，一個(gè)用于在我們所處的宇宙進(jìn)行星際和星系際旅行，一個(gè)用于往返于不同宇宙之間。

　　蟲洞是一條可以進(jìn)行時(shí)空穿梭的神奇隧道，讓星際甚至星系際旅行不再是一個(gè)夢(mèng)想。科學(xué)家認(rèn)為蟲洞極其不穩(wěn)定，如果沒有一種帶有負(fù)能量的奇異物質(zhì)讓洞口保持張開狀態(tài)，蟲洞會(huì)在瞬間突然閉合。然而，根據(jù)德國和希臘物理學(xué)家進(jìn)行的研究，蟲洞無需借助這種奇異物質(zhì)便可處于張開狀態(tài)。這一研究發(fā)現(xiàn)意味著人類可能在將來的某一天在太空中發(fā)現(xiàn)蟲洞。也許，一個(gè)先進(jìn)程度遠(yuǎn)超過人類的文明已經(jīng)借助蟲洞構(gòu)成的星系際地鐵系統(tǒng)往返于不同星系之間，蟲洞是時(shí)間機(jī)器？或可連接兩個(gè)不同時(shí)空。

　　天體物理學(xué)家認(rèn)為蟲洞是一種天然的時(shí)間機(jī)器，維持蟲洞的開放可以使我們回到過去或者進(jìn)入未來，當(dāng)然還沒證據(jù)顯示宇宙中存在“宏觀蟲洞”。

　　我們只是根據(jù)愛因斯坦的廣義相對(duì)論預(yù)言對(duì)這一奇特的時(shí)空進(jìn)行研究。時(shí)間機(jī)器只在科幻片中出現(xiàn)，事件逆著時(shí)間箭頭方向前進(jìn)幾乎不可能發(fā)生，但是愛因斯坦的時(shí)空理論允許時(shí)間旅行，相對(duì)論中預(yù)言的某些特定時(shí)空可以使時(shí)間倒退，通過時(shí)空彎曲將兩個(gè)遙遠(yuǎn)的空間連接在一起，使得三維空間的旅行變得非常迅速數(shù)萬光年的旅程會(huì)被大大壓縮。

　　天體物理學(xué)家埃里克·戴維斯認(rèn)為如果我們能維持一個(gè)蟲洞的連續(xù)開放，就可以回到過去或者進(jìn)入未來世界，但是蟲洞在哪兒？我們還沒有發(fā)現(xiàn)蟲洞在現(xiàn)實(shí)宇宙中存在的證據(jù)，如果蟲洞確實(shí)存在，那么可能連一個(gè)人也裝不下更何況是一艘飛船。對(duì)此，物理學(xué)家們提出了一種被稱為“封閉類時(shí)曲線”的理論，暗示時(shí)間機(jī)器是可以被制造出來。利用蟲洞穿越時(shí)空可以滿足光速上限論的要求，超光速運(yùn)行實(shí)際上就時(shí)空扭曲的結(jié)果，通過高度扭曲時(shí)空達(dá)到超光速的效果。

　　按照科學(xué)家的研究，維持一個(gè)蟲洞的連續(xù)開放需要大量的“奇異外來物質(zhì)”，這種物質(zhì)我們對(duì)其知之甚少其中將涉及到量子理論，而廣義相對(duì)論無法解釋這些奇異物質(zhì)。天體物理學(xué)家羅伯特·歐文認(rèn)為物體在進(jìn)入蟲洞試圖進(jìn)行時(shí)間旅行時(shí)，會(huì)有多種物理定律限制其工作，似乎是自然界的某種機(jī)制將蟲洞關(guān)閉。根據(jù)量子理論，維持蟲洞的時(shí)間機(jī)器可能導(dǎo)致大量的能量聚集，最終會(huì)“摧毀”蟲洞，因此我們必須在蟲洞關(guān)閉之前完成時(shí)間旅行在研究蟲洞之前，科學(xué)家們需要花時(shí)間去處理廣義相對(duì)論和量子理論之間的問題，新的理論將作為時(shí)間旅行的基礎(chǔ)。

　　關(guān)于蟲洞流行幾種說法：

　　一是空間中的隧道，它就像一個(gè)球體，你要是沿球面走就遠(yuǎn)了。但如果你走的是球里的一條直徑就近了，蟲洞就是直徑!

　　二是黑洞與白洞的聯(lián)系。黑洞可以產(chǎn)生一個(gè)勢(shì)阱，白洞則可以產(chǎn)生一個(gè)反勢(shì)阱。宇宙是三維的，將勢(shì)阱看作第四維，那么蟲洞就是連接勢(shì)阱和反勢(shì)阱的第五維。假如畫出宇宙、勢(shì)阱、反勢(shì)阱和蟲洞的圖像，它就像一個(gè)克萊因瓶——瓶口是黑洞，瓶身和瓶頸的交界處是白洞，瓶頸是蟲洞!

　　三是你說的時(shí)間隧道，根據(jù)愛因斯坦所說的你可以進(jìn)行時(shí)間旅行，但你只能看，就像看電影，卻無法改變發(fā)生的事情，因?yàn)闀r(shí)間是線性的，事件就是一個(gè)個(gè)珠子已經(jīng)穿好，你無法改變珠子也無法調(diào)動(dòng)順序!

　　四是周圍以固定方式受力，造成的巨大推力造成的受力空間搬運(yùn)。比如一段真空在水中，以某種形狀突然受到水的填補(bǔ)，巨大的水壓所造成的壓力將其中的東西推出所形成的現(xiàn)象?；蛟S這是可以通過借用自然中所擁有的力所可以實(shí)現(xiàn)的，就可借水流之力發(fā)電一樣，不過是再拐個(gè)彎。

　　我們討論的都是普通“完美”黑洞。細(xì)節(jié)上，我們討論的黑洞都不旋轉(zhuǎn)也沒有電荷。如果我們考慮黑洞旋轉(zhuǎn)同時(shí)/或者帶有電荷，事情會(huì)變的更復(fù)雜。特別的是，你有可能跳進(jìn)這樣的黑洞而不撞到奇點(diǎn)。結(jié)果是，旋轉(zhuǎn)的或帶有電荷的黑洞內(nèi)部連接一個(gè)相應(yīng)的白洞，你可以跳進(jìn)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(yuǎn)；實(shí)際上它甚至有可能在一個(gè)“不同的宇宙”--那就是，一個(gè)時(shí)空區(qū)域，除了蟲洞本身，完全和我們?cè)诘膮^(qū)域沒有連接。一個(gè)位置方便的蟲洞會(huì)給我們一個(gè)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(gè)宇宙。或許蟲洞的出口停在過去，這樣你可以通過它而逆著時(shí)間旅行。總的來說，它們聽起來很酷。

　　但在你認(rèn)定那個(gè)理論正確而打算去尋找它們之前，你應(yīng)該知道兩件事。首先，蟲洞幾乎不存在。正如我們上面我們說到白洞時(shí)，只因?yàn)樗鼈兪欠匠探M有效的數(shù)學(xué)解并不表明它們?cè)谧匀恢写嬖?。特別的，當(dāng)黑洞由普通物質(zhì)坍塌形成（包括我們認(rèn)為存在的所有黑洞）并不會(huì)形成蟲洞。如果你掉進(jìn)其中的一個(gè)，你并不會(huì)從什么地方跳出來。你會(huì)撞到奇點(diǎn)，那是你唯一可去的地方!

　　還有，即使形成了一個(gè)蟲洞，它也被認(rèn)為是不穩(wěn)定的。即使是很小的擾動(dòng)（包括你嘗試穿過它的擾動(dòng)）都會(huì)導(dǎo)致它坍塌。

　　在史瓦西發(fā)現(xiàn)了史瓦西黑洞以后，理論物理學(xué)家們對(duì)愛因斯坦常方程的史瓦西解進(jìn)行了幾乎半個(gè)世紀(jì)的探索。包括上面說過的克爾解、雷斯勒——諾斯特朗姆解以及后來的紐曼解，都是圍繞史瓦西的解研究出來的成果。我在這里將介紹給大家的蟲洞，也是史瓦西的后代。

　　當(dāng)物理學(xué)家們想到了白洞的時(shí)候，蟲洞第一次在史瓦西解中出現(xiàn)。物理學(xué)家們通過一個(gè)愛因斯坦的思想實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)時(shí)空可以是彎曲的。在這種情況下，我們會(huì)十分驚奇的發(fā)現(xiàn)，如果恒星形成了黑洞，那么時(shí)空在史瓦西半徑，也就是視界的地方是與原來的時(shí)空完全垂直的。

　　自從在史瓦西解中發(fā)現(xiàn)了蟲洞，物理學(xué)家們就開始對(duì)蟲洞的性質(zhì)感到好奇!

　　我們先來看一個(gè)蟲洞的經(jīng)典作用：連接黑洞和白洞，成為一個(gè)愛因斯坦——羅森橋，將物質(zhì)在黑洞的奇點(diǎn)處被完全瓦解為基本粒子，然后通過這個(gè)蟲洞（即愛因斯坦——羅森橋）被傳送到這個(gè)白洞的所在，并且被輻射出去。

　　蟲洞沒有視界，它有的僅僅是一個(gè)和外界的分解面。蟲洞通過這個(gè)分解面和超空間連接，但是在這里時(shí)空曲率不是無限大。就好比在一個(gè)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(gè)四維管道和一個(gè)三維的空間相切，在這里時(shí)空曲率不是無限大。因而我們可以安全地通過蟲洞，而不被巨大的引力所摧毀。

　　天體物理學(xué)家認(rèn)為蟲洞是一種天然的時(shí)間機(jī)器，維持蟲洞的開放可以使回到過去或者進(jìn)入未來，當(dāng)然還沒證據(jù)顯示宇宙中存在“宏觀蟲洞。

　　天體物理學(xué)家稱蟲洞可能是一種天然的時(shí)間機(jī)器，雖然超越蟲洞的行為從沒有出現(xiàn)過，而且蟲洞本身是否真實(shí)存在也沒有直接證據(jù)證實(shí)，只是根據(jù)愛因斯坦的廣義相對(duì)論預(yù)言對(duì)這一奇特的時(shí)空進(jìn)行研究。

　　天體物理學(xué)家埃里克·戴維斯認(rèn)為如果能維持一個(gè)蟲洞的連續(xù)開放，就可以回到過去或者進(jìn)入未來世界，但是蟲洞在哪兒？還沒有發(fā)現(xiàn)蟲洞在現(xiàn)實(shí)宇宙中存在的證據(jù)。

　　奇異外來物質(zhì)對(duì)其知之甚少其中將涉及到量子理論，因此在研究蟲洞之前，必須在蟲洞關(guān)閉之前完成時(shí)間旅行。

　　那么什么樣的蟲洞能成為可穿越蟲洞呢？一個(gè)首要的條件就是它必須存在足夠長的時(shí)間，不能夠沒等星際旅行家穿越就先消失。因此可穿越蟲洞首先必須是足夠穩(wěn)定的。

　　一個(gè)蟲洞怎樣才可以穩(wěn)定存在呢？索恩和莫里斯經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)了一個(gè)不太妙的結(jié)果，那就是在蟲洞中必須存在某種能量為負(fù)的奇特物質(zhì)！為什么會(huì)有這樣的結(jié)論呢？那是因?yàn)槲镔|(zhì)進(jìn)入蟲洞時(shí)是向內(nèi)匯聚的，而離開蟲洞時(shí)則是向外飛散的，這種由匯聚變成飛散的過程意味著在蟲洞的深處存在著某種排斥作用。由于普通物質(zhì)的引力只能產(chǎn)生匯聚作用，只有負(fù)能量物質(zhì)才能夠產(chǎn)生這種排斥作用。因此，要想讓蟲洞成為星際旅行的通道，必須要有負(fù)能量的物質(zhì)。索恩和莫里斯的這一結(jié)果是人們對(duì)可穿越蟲洞進(jìn)行研究的起點(diǎn)。

　　索恩和莫里斯的結(jié)果為什么不太妙呢？因?yàn)槿藗冊(cè)诤暧^世界里從未觀測(cè)到任何負(fù)能量的物質(zhì)。事實(shí)上，在物理學(xué)中人們通常把真空的能量定為零。所謂真空就是一無所有，而負(fù)能量意味著比一無所有的真空具有“更少”的物質(zhì)，這在經(jīng)典物理學(xué)中是近乎于自相矛盾的說法。

　　但是許多經(jīng)典物理學(xué)做不到的事情在二十世紀(jì)初隨著量子理論的發(fā)展卻變成了可能。負(fù)能量的存在很幸運(yùn)地正是其中一個(gè)例子。在量子理論中，真空不再是一無所有，它具有極為復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，每時(shí)每刻都有大量的虛粒子對(duì)產(chǎn)生和湮滅。

　　一九四八年，荷蘭物理學(xué)家卡西米爾(Hendrik Casimir)研究了真空中兩個(gè)平行導(dǎo)體板之間的這種虛粒子態(tài)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)它們比普通的真空具有更少的能量，這表明在這兩個(gè)平行導(dǎo)體板之間出現(xiàn)了負(fù)的能量密度！在此基礎(chǔ)上他發(fā)現(xiàn)在這樣的一對(duì)平行導(dǎo)體板之間存在一種微弱的相互作用。他的這一發(fā)現(xiàn)被稱為卡什米爾效應(yīng)。

　　將近半個(gè)世紀(jì)后的一九九七年，物理學(xué)家們?cè)趯?shí)驗(yàn)上證實(shí)了這種微弱的相互作用，從而間接地為負(fù)能量的存在提供了證據(jù)。除了卡什米爾效應(yīng)外，二十世紀(jì)七八十年代以來，物理學(xué)家在其它一些研究領(lǐng)域也先后發(fā)現(xiàn)了負(fù)能量的存在。

　　因此，種種令人興奮的研究都表明，宇宙中看來的確是存在負(fù)能量物質(zhì)的。但不幸的是，迄今所知的所有這些負(fù)能量物質(zhì)都是由量子效應(yīng)產(chǎn)生的，因而數(shù)量極其微小。

　　以卡西米爾效應(yīng)(Casimireffect)為例，倘若平行板的間距為一米，它所產(chǎn)生的負(fù)能量的密度相當(dāng)于在每十億億立方米的體積內(nèi)才有一個(gè)(負(fù)質(zhì)量的)基本粒子！而且間距越大負(fù)能量的密度就越小。其它量子效應(yīng)所產(chǎn)生的負(fù)能量密度也大致相仿。因此在任何宏觀尺度上由量子效應(yīng)產(chǎn)生的負(fù)能量都是微乎其微的。

　　另一方面，物理學(xué)家們對(duì)維持一個(gè)可穿越蟲洞所需要的負(fù)能量物質(zhì)的數(shù)量也做了估算，結(jié)果發(fā)現(xiàn)蟲洞的半徑越大，所需要的負(fù)能量物質(zhì)就越多。具體地說，為了維持一個(gè)半徑為一公里的蟲洞所需要的負(fù)能量物質(zhì)的數(shù)量相當(dāng)于整個(gè)太陽系的質(zhì)量。

　　如果說負(fù)能量物質(zhì)的存在給利用蟲洞進(jìn)行星際旅行帶來了一絲希望，那么這些更具體的研究結(jié)果則給這種希望潑上了一盆無情的冷水。因?yàn)橐环矫嫫袼乃挟a(chǎn)生負(fù)能量物質(zhì)的效應(yīng)都是量子效應(yīng)，所產(chǎn)生的負(fù)能量物質(zhì)即使用微觀尺度來衡量也是極其微小的。另一方面維持任何宏觀意義上的蟲洞所需的負(fù)能量物質(zhì)卻是一個(gè)天文數(shù)字！這兩者之間的巨大鴻溝無疑給建造蟲洞的前景蒙上了濃重的陰影。

　　雖然數(shù)字看起來令人沮喪，但是別忘了當(dāng)我們討論蟲洞的時(shí)候，我們是在討論一個(gè)科幻的話題。既然是討論科幻的話題，我們姑且把眼光放得樂觀些。即使我們自己沒有能力建造蟲洞，或許宇宙間還存在其它文明生物有能力建造蟲洞，就像《星際之門》的故事那樣。甚至，即使誰也沒有能力建造蟲洞，或許在浩瀚宇宙的某個(gè)角落里存在著天然的蟲洞。因此讓我們姑且假設(shè)在未來的某一天人類真的建造或者發(fā)現(xiàn)了一個(gè)半徑為一公里的蟲洞。

　　我們是否就可以利用它來進(jìn)行星際旅行了呢？

　　初看起來半徑一公里的蟲洞似乎足以滿足星際旅行的要求了，因?yàn)檫@樣的半徑在幾何尺度上已經(jīng)足以讓相當(dāng)規(guī)模的星際飛船通過了?？催^科幻電影的人可能對(duì)星際飛船穿越蟲洞的特技處理留有深刻的印象。從屏幕上看，飛船周圍充斥著由來自遙遠(yuǎn)天際的星光和輻射組成的無限絢麗的視覺幻象，看上去飛船穿越的似乎是時(shí)空中的一條狹小的通道。

　　但實(shí)際情況遠(yuǎn)比這種幻想來得復(fù)雜。事實(shí)上為了能讓飛船及乘員安全地穿越蟲洞，幾何半徑的大小并不是星際旅行家所面臨的主要問題。按照廣義相對(duì)論，物質(zhì)在通過象蟲洞這樣空間結(jié)構(gòu)高度彎曲的區(qū)域，會(huì)遇到一個(gè)十分棘手的問題，那就是張力。這為由于引力場(chǎng)在空間各處的分布不均勻所造成的，它的一種大家熟悉的表現(xiàn)形式就是海洋中的潮汐。由于這種張力的作用，當(dāng)星際飛船接近蟲洞的時(shí)候，飛船上的乘員會(huì)漸漸感覺到自己的身體在沿蟲洞的方向上有被拉伸的感覺，而在與之垂直的方向上則有被擠壓的感覺。這種感覺便是由蟲洞引力場(chǎng)的不均勻造成的。一開始，這種張力只是使人稍有不適而已，但隨著飛船與蟲洞的接近，這種張力會(huì)迅速增加，距離每縮小十分之一，這種張力就會(huì)增加約一千倍。當(dāng)飛船距離蟲洞還有一千公里的時(shí)候，這種張力已經(jīng)超出了人體所能承受的極限，如果飛船到這時(shí)還不趕緊折回的話，所有的乘員都將在致命的張力作用下喪命。再往前飛一段距離，飛船本身將在可怕的張力作用下解體，而最終，瘋狂增加的張力將把已經(jīng)成為碎片的飛船及乘員撕成一長串亞原子粒子。從蟲洞另一端飛出的就是這一長串早已無法分辨來源的亞原子粒子！

　　這就是星際探險(xiǎn)者試圖穿越半徑為一公里的蟲洞將會(huì)遭遇的結(jié)局。半徑一公里的蟲洞不是旅行家的天堂，而是探險(xiǎn)者的地獄。

　　因此一個(gè)蟲洞要成為可穿越蟲洞，一個(gè)很明顯的進(jìn)一步要求就是：飛船及乘員在通過蟲洞時(shí)所受到的張力必須很小計(jì)算表明，這個(gè)要求只有在蟲洞的半徑極其巨大的情況下才能得到滿足。那么究竟要多大的蟲洞才可以作為星際旅行的通道呢？計(jì)算表明，半徑小于一光年的蟲洞對(duì)飛船及乘員產(chǎn)生的張力足以破壞物質(zhì)的原子結(jié)構(gòu)，這是任何堅(jiān)固的飛船都無法經(jīng)受的，更遑論脆弱的飛船乘員了。因此，一個(gè)蟲洞要成為可穿越蟲洞，其半徑必須遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于一光年。但另一方面，一光年用日常的距離來衡量雖然是一個(gè)巨大的線度，用星際的距離來衡量，卻也不算驚人。我們所在的銀河系的線度大約是它的十萬倍，假如在銀河系與兩百二十萬光年外的仙女座大星云之間存在一個(gè)蟲洞的話從線度上講它只不過是一個(gè)非常細(xì)小的通道。那么會(huì)不會(huì)在我們周圍的星際空間中真的存在這樣的通道，只不過還未被我們發(fā)現(xiàn)呢？答案是否定的。因?yàn)榘霃綖橐还饽甑南x洞真正驚人的地方不在于它的線度，而在于維持它所需的負(fù)能量物質(zhì)的數(shù)量。計(jì)算表明，維持這樣一個(gè)蟲洞所需的負(fù)能量物質(zhì)的數(shù)量相當(dāng)于整個(gè)銀河系中所有發(fā)光星體質(zhì)量總和的一百倍！這樣的蟲洞產(chǎn)生的引力效應(yīng)將遠(yuǎn)比整個(gè)銀河系的引力效應(yīng)更為顯著，如果在我們附近的星際空間中存在這種蟲洞的話，周圍幾百萬光年內(nèi)的物質(zhì)運(yùn)動(dòng)都將受到顯著的影響，我們?cè)缇蛷乃囊?chǎng)中發(fā)現(xiàn)其蹤跡了。

　　因此不僅在地球上不可能建造可穿越蟲洞，在我們附近的整個(gè)星際空間中都幾乎不可能存在可穿越蟲洞而未被發(fā)現(xiàn)。

　　這樣看來，我們只剩下一種可能性需要討論了，那就是在宇宙的其它遙遠(yuǎn)角落里是否有可能存在可穿越蟲洞？

　　對(duì)于這個(gè)問題，我們也許永遠(yuǎn)都無法確切地知道結(jié)果，因?yàn)橛钪鎸?shí)在太大了。但是維持可觀測(cè)蟲洞所需的數(shù)量近乎于天方夜譚的負(fù)能量物質(zhì)幾乎為我們提供了答案。迄今為止，人類從未在任何宏觀尺度上發(fā)現(xiàn)過負(fù)能量物質(zhì)所有產(chǎn)生負(fù)能量物質(zhì)的實(shí)驗(yàn)方法利用的都是微弱的量子效應(yīng)。

　　為了能夠維持一個(gè)可穿越蟲洞，必須存在某種機(jī)制把量子效應(yīng)所產(chǎn)生的微弱的負(fù)能量物質(zhì)匯集起來，達(dá)到足夠的數(shù)量。但是負(fù)能量物質(zhì)可以被匯聚起來嗎？物理學(xué)家們?cè)谶@方面做了一些理論研究，結(jié)果表明由量子效應(yīng)產(chǎn)生的負(fù)能量物質(zhì)是不可能無限制地加以匯聚的。負(fù)能量物質(zhì)匯聚得越多，它所能夠存在的時(shí)間就會(huì)越短。因此一個(gè)蟲洞沒有負(fù)能量物質(zhì)是不穩(wěn)定的，負(fù)能量物質(zhì)太多了也會(huì)不穩(wěn)定！

　　那么到底什么樣的蟲洞才能夠穩(wěn)定的呢？初步的計(jì)算表明，只有線度比原子的線度還要小二十幾個(gè)數(shù)量級(jí)的蟲洞才是穩(wěn)定的！

　　這一系列結(jié)果無疑是非常冷酷的，如果這些結(jié)果成立的話，存在可穿越蟲洞的可能性就基本上被排除了，所有那些美麗的科幻故事也就都成了鏡花水月。不過幸運(yùn)(或不幸)的是，上面所敘述的許多結(jié)果依據(jù)的是還比較前沿-因而相對(duì)來說也還比較不成熟-的物理理論。未來的研究是否會(huì)從根本上動(dòng)搖這些理論，從而完全推翻我們上面介紹的許多結(jié)果，還是一個(gè)未知數(shù)。退一步講，即使那些物理理論基本成立，上面所敘述的許多結(jié)果也只是從那些理論推出的近似結(jié)果或特例。

　　比方說，許多結(jié)果假定了蟲洞是球?qū)ΨQ的，而實(shí)際上蟲洞完全可以是其它形狀的，不同形狀的蟲洞所要求的負(fù)能量物質(zhì)的數(shù)量，所產(chǎn)生張力的大小都是不同的。所有這些都表明即使那些物理理論真的成立，我們上面提到的結(jié)論也不見得是完全正確。

　　打開它的方法就是共鳴，利用物質(zhì)間相互吸引原理使兩時(shí)空蟲洞正反兩種物質(zhì)能量互相吸引從而打開它，但這兩種能量是光能量與暗能量。

　　英國著名物理學(xué)家史蒂芬霍金承認(rèn)外星人的存在后，又再語出驚人。他在一部紀(jì)錄片內(nèi)討論時(shí)間旅行，說明“時(shí)光機(jī)器”在科學(xué)上并非無可能。

　　例如，如果一艘太空船能以接近光速的速度在宇宙飛行，就可讓船上乘客進(jìn)入未來。他指出，在瑞士地下的大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)內(nèi)，人類已把粒子加速至接近光速運(yùn)行?！锢韺W(xué)家霍金拍攝一部有關(guān)宇宙的紀(jì)錄片時(shí)指出，要進(jìn)入未來大概有兩種方法，第一就是通過所謂的“蟲洞”。

　　霍金強(qiáng)調(diào)，蟲洞就在四周，只是小到肉眼很難看見，它們存在于空間與時(shí)間的裂縫中。如同在3度空間中，時(shí)間也有細(xì)微的裂縫，而比分子、原子還細(xì)小的空間則被命名為“量子泡沫”，蟲洞就存在于其中。

　　不過，霍金表示，這些隧道小到人類無法穿越，但有朝一日也許能夠抓住一個(gè)蟲洞，再將它無限放大，或許將來也可以建造一個(gè)巨大的蟲洞。

　　霍金指出，理論上時(shí)光隧道或蟲洞不但能帶著人類前往其他行星，如果蟲洞兩端位于同一位置，且以時(shí)間而非距離間隔，那么太空船即可飛入，飛出后仍然接近地球，只是進(jìn)入所謂“遙遠(yuǎn)的過去”。不過霍金也指出，時(shí)光機(jī)不能回到過去，因?yàn)榛氐竭^去違反了基本的因果論。

　　另外，霍金還說，如果科學(xué)家能夠建造速度接近光速的太空船，那么太空船必然會(huì)因?yàn)椴荒苓`反光速是最大速限的法則，而導(dǎo)致艙內(nèi)的時(shí)間變慢，那么飛行一個(gè)星期就等于是地面上的100年，也就相當(dāng)于飛進(jìn)未來。

　　歷史上最快的有人駕駛飛行器，是“阿波羅十號(hào)”。它達(dá)到每小時(shí)25000英里。但若想在時(shí)間中旅行，必須再快2000多倍。需要一部足以攜帶大量燃料的龐大機(jī)器。飛船會(huì)不斷加速，在一周內(nèi)，它就可以到達(dá)外行星。兩年后，它可以達(dá)到半光速，飛出太陽系。再兩年后它將達(dá)到光速的90%，遠(yuǎn)離地球約三十萬億英里。發(fā)射四年后，飛船就會(huì)開始穿越未來。飛船上每度過一小時(shí)，地球上將度過兩小時(shí)。

　　再經(jīng)過兩年開足馬力的旅行，飛船將達(dá)到其最高速，也即光速的99%。在這種速度中，飛船上的一天，等于地球上的一年。這時(shí)的飛船就真正飛入未來了。

　　其他物理學(xué)家支持霍金的理論，包括曼徹斯特大學(xué)粒子物理學(xué)教授布賴恩科克斯?？瓶怂拐f：“當(dāng)用大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)把粒子加速，達(dá)到光速的99%，粒子經(jīng)歷的時(shí)間，以其時(shí)間的七千分之一速率消逝。太空中的數(shù)十年，在地球上可能已過去了250萬年”。

　　但遺憾的是，有關(guān)蟲洞的論述還未被實(shí)驗(yàn)證實(shí)。