圖注：我們可以借助蟲(chóng)洞進(jìn)行宇宙穿搜嗎？

（圖片來(lái)源：ktsdesign/Shutterstock）

文章最初發(fā)表在The Conversation ，出版物將文章投稿給Space的專(zhuān)家安德莉亞豐特，來(lái)自利物浦約翰摩爾斯大學(xué)，天體物理學(xué)高級(jí)講師。

愛(ài)因斯坦的廣義相對(duì)論極大地改變了我們對(duì)于時(shí)間和空間等基本物理概念的理解，但留下了許多深?yuàn)W的謎題。其中之一就是黑洞，近幾年才被準(zhǔn)確地觀(guān)測(cè)到，另一個(gè)便是蟲(chóng)洞，被看做是連接不同時(shí)空的橋梁，提供了宇宙旅行的捷徑。

蟲(chóng)洞目前仍停留在想象中，但不少科學(xué)家認(rèn)為不久我們將真正找到它。在過(guò)去的幾個(gè)月，幾項(xiàng)最新研究展示了富有趣味的方式。

黑洞和蟲(chóng)洞是愛(ài)因斯坦方程的特殊解，產(chǎn)生于重力造成的時(shí)空彎曲。當(dāng)一個(gè)物體具有極高密度，周?chē)臅r(shí)空會(huì)被扭曲甚至光也無(wú)從逃脫，從而形成了黑洞。該理論認(rèn)為時(shí)空結(jié)構(gòu)可以彎曲和延展，所以形成的扭曲構(gòu)型有多種可能。在1935年，愛(ài)因斯坦和納森?羅森描繪了兩片時(shí)空網(wǎng)如何交聯(lián)，并架起貫穿的橋梁。這只是一種類(lèi)型的蟲(chóng)洞，其他的模型不斷地設(shè)想出來(lái)。

一些蟲(chóng)洞是貫通的，意味著人類(lèi)可能實(shí)現(xiàn)時(shí)空穿梭，盡管如此，蟲(chóng)洞需要足夠大并且能夠克服重力保持張開(kāi)狀態(tài)，意味著進(jìn)行該類(lèi)時(shí)空穿梭需要巨大的重力勢(shì)能。

這聽(tīng)起來(lái)像是科幻小說(shuō)？我們知道重力勢(shì)能的存在，也在實(shí)驗(yàn)室中獲得了小量的重力勢(shì)能，它其實(shí)就隱藏在宇宙快速膨脹的背后，相信大自然總有創(chuàng)造蟲(chóng)洞的辦法。

發(fā)現(xiàn)天空中的蟲(chóng)洞

我們?cè)趺醋C明蟲(chóng)洞真實(shí)存在呢？在皇家學(xué)會(huì)天文月刊中，俄羅斯天文學(xué)家指出蟲(chóng)洞可能存在于明亮的星系中心，并提出了幾種觀(guān)測(cè)方法。大致是基于蟲(chóng)洞一側(cè)出來(lái)的物質(zhì)與落入蟲(chóng)洞的相互作用，碰撞產(chǎn)生了壯觀(guān)的伽馬射線(xiàn)，從而用望遠(yuǎn)鏡觀(guān)測(cè)到。

圖注：這是目前觀(guān)測(cè)到的唯一黑洞。(圖片來(lái)源:美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì))

先前研究認(rèn)為外部觀(guān)測(cè)無(wú)法區(qū)分黑洞與蟲(chóng)洞，但輻射仍是二者的關(guān)鍵。黑洞會(huì)產(chǎn)生更少的伽馬射線(xiàn)，并以射流的形式噴射出去，而蟲(chóng)洞產(chǎn)生的輻射限制在一個(gè)巨大的球體內(nèi)。研究中涉及的蟲(chóng)洞是可穿梭的，但這不會(huì)是趟愉快的旅行，由于靠近活躍星系的中心，劇烈的高溫會(huì)把一切烤熟。當(dāng)然并非所有蟲(chóng)洞如此，比如那些遠(yuǎn)離星系中心的蟲(chóng)洞。

星系中心潛伏著蟲(chóng)洞的想法并不新奇，就拿銀河系中心的超大質(zhì)量黑洞來(lái)說(shuō)，煞費(fèi)苦心地研究周?chē)暮阈沁\(yùn)行軌道才得以將它發(fā)現(xiàn)，被授予了2020年的諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)，但最近研究表明這種引力可能由蟲(chóng)洞引起。

與黑洞不同的是，蟲(chóng)洞會(huì)從另一側(cè)“泄露”重力，幽靈般的重力作用會(huì)對(duì)星系中心的恒星產(chǎn)生微小推力。隨著設(shè)備的靈敏度不斷改善，在不遠(yuǎn)的將來(lái)這種特殊的推力實(shí)現(xiàn)可測(cè)性。巧合地是，最近還有研究發(fā)現(xiàn)了奇怪的無(wú)線(xiàn)電圈，它們非常龐大，不與任何可見(jiàn)物體相關(guān)聯(lián)，而且無(wú)法用傳統(tǒng)觀(guān)念解釋?zhuān)韵x(chóng)洞是一個(gè)很可能的原因。

棘手的問(wèn)題

某種程度上蟲(chóng)洞是奇幻的設(shè)想，但它強(qiáng)烈地激起了人類(lèi)的想象力。不同于令人畏懼的黑洞捕獲冒險(xiǎn)進(jìn)入的物質(zhì)，蟲(chóng)洞可能帶給我們超越光速的遠(yuǎn)距離穿梭，當(dāng)然也可能像斯蒂芬·霍金的最后一本書(shū)中那樣描述，是潛在的時(shí)間機(jī)器，可以讓我們回到過(guò)去。

蟲(chóng)洞也有可能出現(xiàn)在統(tǒng)治著原子和粒子的量子物理中。根據(jù)量子力學(xué)，粒子可以從真空中冒出，不過(guò)一會(huì)兒就消失了，有大量的實(shí)驗(yàn)收獲了這樣結(jié)果。那么粒子可以被創(chuàng)造，蟲(chóng)洞不也有可能嗎？物理學(xué)家認(rèn)為，蟲(chóng)洞可能在宇宙早期由量子粒子泡沫形成，其中一些原始蟲(chóng)洞今天仍然存在。

“量子隱形傳態(tài)研究”——無(wú)實(shí)體地傳輸量子信息，工作方式與兩個(gè)黑洞連接成蟲(chóng)洞有著驚人的相信。這一實(shí)驗(yàn)或可解決量子信息悖論，即物理信息可能在黑洞中永久消失。它們也揭示了不相容的量子物理理論和引力理論之間的深層聯(lián)系——蟲(chóng)洞與兩者都有關(guān)——這可能有助于構(gòu)建“萬(wàn)有理論”。蟲(chóng)洞的重要作用已經(jīng)是不可忽視了

我們尚且無(wú)法觀(guān)測(cè)蟲(chóng)洞，但它們一定就在那兒。相信借助蟲(chóng)洞我們能夠破解最深?yuàn)W的宇宙奧秘，探究我們生活的宇宙是否唯一存在。

BY:Andreea Font

FY:gxm

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