像質(zhì)量中繼器一樣 人類可打開蟲洞實現(xiàn)星際旅行

據(jù)國外媒體報道，蟲洞一直以來都是科學(xué)家和科幻迷們熱議的話題之一。這種一種神奇的時空通道，你從蟲洞的這一端進(jìn)入，當(dāng)你從另一端出來時，你可能已經(jīng)身處冥王星，甚至遠(yuǎn)在數(shù)百萬光年外的仙女座星系。

當(dāng)然，毫不奇怪的，至今還沒有任何人曾經(jīng)真正制造出這樣一個蟲洞設(shè)備，甚至連接近造出的進(jìn)展都沒有。其中的一大原因就是蟲洞極不穩(wěn)定，即使是在論文中，科學(xué)家們也已經(jīng)注意到它們有著會在一瞬間關(guān)閉的強(qiáng)烈趨勢，除非有某種具有負(fù)能量的特殊“物質(zhì)”才能讓其保持開放，但這種物質(zhì)本身是否存在仍然存有很大的疑問。

蟲洞一直以來都是科學(xué)家和科幻迷們熱議的話題之一。這種一種神奇的時空通道，你從蟲洞的這一端進(jìn)入，當(dāng)你從另一端出來時，你可能已經(jīng)身處冥王星，甚至遠(yuǎn)在數(shù)百萬光年外的仙女座星系

再現(xiàn)曙光

但是現(xiàn)在這一切似乎都將出現(xiàn)改變。一個由德國和希臘科學(xué)家組成的國際小組最近證明，制造出一個沖動或許并不需要用到任何這種奇異的負(fù)能量物質(zhì)。來自德國奧登堡大學(xué)的波柯哈德·克萊豪斯(Burkhard Kleihaus)表示：“你甚至連具有正能量的常規(guī)物質(zhì)都不需要。蟲洞不需要任何東西就可保持開放?！?/p>

這項發(fā)現(xiàn)開啟了一項潛在的可能性，那就是我們或許將來有朝一日會在太空中找到一個蟲洞。宇宙中那些遠(yuǎn)比我們先進(jìn)的技術(shù)文明或許早已開始利用蟲洞這種星際地鐵系統(tǒng)往返于廣袤的宇宙空間。甚至最終我們自己也將可以利用這種蟲洞交通系統(tǒng)作為我們通往其它宇宙的通道。

蟲洞的概念最早出現(xiàn)還要追溯到愛因斯坦提出的廣義相對論，在這一理論中，愛因斯坦指出引力是一種假象，它的本質(zhì)是由于能量引起的時空彎曲，最常見的這一現(xiàn)象就是由大質(zhì)量的恒星和星系導(dǎo)致的。就在1916年愛因斯坦發(fā)表他的論文后不久，奧地利物理學(xué)家德維希弗·弗拉姆(Ludwig Flamm)便發(fā)現(xiàn)這一理論將可以導(dǎo)出某種穿越時空的“通道”。

但對蟲洞這一概念進(jìn)行詳細(xì)研究的還是愛因斯坦本人，他和另一位著名的物理學(xué)家內(nèi)森·羅森(Nathan Rosen)一起進(jìn)行了這項研究工作。在1935年，他們提出了一種連接兩個黑洞的時空通道的概念，即所謂的愛因斯坦-羅森橋。但是要想穿越這條時空隧道，就必須要求這條隧道兩端的黑洞是某一特定的類型。傳統(tǒng)定義中的黑洞具有極強(qiáng)的引力效應(yīng)，物質(zhì)一旦在其作用下穿越一道所謂“視界”的終極界限便將萬劫不復(fù)，永遠(yuǎn)無法逃離。而在愛因斯坦和羅森的理論中，物質(zhì)將可以穿過這條通道的兩端。

美國宇航局錢德拉X射線空間望遠(yuǎn)鏡拍攝的人馬A中心區(qū)域影像

愛因斯坦和羅森構(gòu)建他們的這一理論似乎僅僅是出于一種好奇心，那就是：蟲洞通向的目的地幾乎是無法想象的。蟲洞能帶我們?nèi)ネ哪康牡厥橇硪粋€平行宇宙中的某一空間區(qū)域，在那個宇宙中或許有著它們自己的星系，恒星和行星。當(dāng)然對于今天的科學(xué)界來說這樣的假設(shè)是非常合理而自然的，但是在愛因斯坦和羅森生活的年代，這種想法幾乎是讓人難以想象的。

幸運的是，在廣義相對論中還允許出現(xiàn)另一種類的蟲洞。1955年，美國物理學(xué)家約翰·惠勒(John Wheeler)證明有可能將我們這一宇宙中的兩處不同區(qū)域連接起來，并以此實現(xiàn)高速的星際旅行。他在這里正式采用了“蟲洞”這一吸引人眼球的名字，而他本人對于黑洞的命名也曾做出貢獻(xiàn)。但是他的這一蟲洞版本同愛因斯坦-羅森的版本都具有同樣的缺陷，那就是它們非常不穩(wěn)定。即便是讓一顆光子進(jìn)入其內(nèi)部都將立即引起黑洞視界的形成并導(dǎo)致蟲洞關(guān)閉。

打破僵局

有趣的是，將這一僵局進(jìn)一步向前推動的卻是一位美國的行星天文學(xué)家卡爾·薩根。在他的科幻小說《超時空接觸》中，他需要構(gòu)思一種在科學(xué)上能站得住腳的高速星際旅行方式，以便讓他筆下的女英雄實現(xiàn)在時空中的穿梭。這部小說后來被拍成了同名電影，片中的女主角艾莉由著名美國女演員朱迪·福斯特飾演。于是困擾的薩根向加州理工學(xué)院理論物理學(xué)家基普·索恩(Kip Thorne)求助，后者很快意識到蟲洞的概念可以幫助解決這一問題。1987年，索恩和他的研究生麥克·莫里斯(Michael Morris)和尤里·約瑟夫(Uri Yertsever)一起，提出了一種可以實現(xiàn)星際旅行的蟲洞方案。他們證明，如果能找到某種具有負(fù)能量的物質(zhì)，那么只要使用足夠多的這種物質(zhì)，其負(fù)能量性質(zhì)將產(chǎn)生對引力的自然對抗，如此便能保持蟲洞的開放。

而負(fù)能量物質(zhì)也并沒有它的名字聽上去那么荒謬。想象兩塊平行放置的金屬片，一同置于真空中。如果你將這兩塊金屬片不斷相互接近，它們當(dāng)中相隔的真空區(qū)域?qū)⒕哂胸?fù)能量——即這里具有較之外部真空區(qū)域更低的能量。這是因為正常狀態(tài)下的真空就像是波濤洶涌的大海，而當(dāng)兩塊金屬片非常接近時，較大的波浪將無法通過，于是便被排除在外。于是留在兩塊金屬片之間區(qū)域的能量就將少于外側(cè)其它區(qū)域。

不幸的是這樣的負(fù)能量實在太微不足道，根本無法用于維持蟲洞的開放。事實上，索恩和他的合作者們提出的蟲洞開放策略將需要巨大的負(fù)能量來源，其總量幾乎將相當(dāng)于一顆普通恒星在一年中釋放出的能量中的很大一部分。

回到之前的話題，或許我們將可以找到某種方法來繞過這一難題？到目前為止，所有的蟲洞理論提出的基礎(chǔ)都是以愛因斯坦的廣義相對論不謬為前提的。但事實上這樣的前提或許并不是牢固的。首先，這一理論在黑洞視界范圍內(nèi)將會失效，并且也無法用于解釋宇宙極早期的現(xiàn)象。而描述微觀世界的量子理論卻取得了巨大的成功，它幾乎可以解釋一切事物，從地面為什么是堅硬的，到太陽為什么可以發(fā)光。很多研究者都認(rèn)為，愛因斯坦的相對論一定是某種更加深刻理論的一種近似。

仙女座大星系(M31)距離銀河系約260萬光年，和銀河系以及周圍其它幾個伴星系共同組成一個星系群