像質(zhì)量中繼器一樣 人類可打開蟲洞實(shí)現(xiàn)星際旅行

超越愛因斯坦

人們對于這一更深層次理論的最初探索出現(xiàn)在1921年。當(dāng)時(shí)物理學(xué)家西奧多·卡魯扎(Theodor Kaluza)和奧斯卡·克萊(Oskar Klein)受到愛因斯坦理論的啟發(fā)，愛因斯坦指出引力是一種錯覺，它實(shí)際上只是四維時(shí)空的彎曲，他巧妙地將傳統(tǒng)的三維空間和時(shí)間結(jié)合在了一起。他們兩人進(jìn)一步發(fā)展了這一理論，并證明引力和電磁力實(shí)際上都可以用一個五維空間的彎曲來進(jìn)行解釋。在那之后，弦理論更是指出，自然界中的所有4種基本力都可以用10緯空間的彎曲來進(jìn)行解釋。

很不幸，當(dāng)維度超過四維時(shí)，這一強(qiáng)大的理論將禁止蟲洞的存在，除非有強(qiáng)大的負(fù)能量可以維持它的開放狀態(tài)。2002年，俄羅斯莫斯科引力和基礎(chǔ)測量中心的克里爾·布羅尼科夫(Kirill Bronnikov)和韓國首爾梨花女子大學(xué)的金宋萬(音譯：Sung-Won Kim)共同提出了一種新的可能性，他們提出了一種不需要負(fù)能量物質(zhì)維持開放的蟲洞方案。他們基于膜理論原理提出了一系列新的蟲洞備選方案。膜理論認(rèn)為我們所處的世界是一座四維孤島，它漂浮在更高的維度之海中。布羅尼科夫說：“我們不需要任何幽靈般的物質(zhì)就可以讓蟲洞保持任意大小。”

然而像弦理論這類涉及高維的理論都極端復(fù)雜。同樣來自德國奧登堡大學(xué)的克萊豪斯的同事約塔·昆茲(Jutta Kunz)和希臘約阿尼納大學(xué)的帕那吉塔·坎提(Panagiota Kanti)最近正在從事對愛因斯坦理論的拓展工作，試圖使其更加便于處理。這一理論體系最簡略的形式名為DEGB理論。

如果更高的維度處于卷縮狀態(tài)，它們可以變得非常微小，這也就解釋了為何我們通常無法直接感受到它們存在的原因。而讓弦理論中涉及的另外6個維度卷縮的過程又會形成幾個新的力場。和廣義相對論將引力概括為時(shí)空的彎曲類似，DEGB理論中的引力同樣有賴于時(shí)空和更高維度上的彎曲。

將這種理論應(yīng)用于引力方程之后，克萊豪斯和他的同事們找到了有關(guān)蟲洞的一個解。它不需要任何負(fù)能量來維持自身的開放，或者更加準(zhǔn)確的說，是根本不需要任何物質(zhì)來維持自身的開放。

其它研究人員對這一結(jié)果表示審慎的歡迎。如法國亞原子物理和宇宙學(xué)研究所的奧列的林·巴羅(Aurélien Barrau)表示：“我認(rèn)為這項(xiàng)進(jìn)展是重要的，它讓蟲洞旅行變得更加可能。然而盡管這項(xiàng)方案將不要用用到任何形式的物質(zhì)，但是這項(xiàng)研究聽上去仍然讓人感到難以置信?！?/p>

星際旅行近在咫尺？

綜合以上各位學(xué)者所做的工作，看起來蟲洞似乎真的有望成為后愛因斯坦時(shí)代天體物理學(xué)研究目標(biāo)清單上的一員。令人興奮的是，克萊豪斯小組提出的蟲洞模型是連接起兩個不同宇宙中不同區(qū)域的通道。愛因斯坦時(shí)代看上去似乎完全不切實(shí)際的理論在今天正漸漸接近現(xiàn)實(shí)。弦理論的提出讓很多研究人員認(rèn)為我們所在的三維空間實(shí)際上是三層漂浮在更高維度海洋中的膜。但在這一切之外，或許還存在著4膜，5膜甚至更高的世界。突然之間，連接起不同宇宙間的蟲洞似乎變得有趣起來了。

這樣的蟲洞真的會存在于宇宙中嗎？很有可能?；堇罩赋觯孔訚q落效應(yīng)將會讓原本呈波浪狀起伏的時(shí)空網(wǎng)格變成一團(tuán)劇烈糾纏的復(fù)雜形狀體，即所謂的“量子泡沫”。根據(jù)這幅圖景，極微小的，具有不同拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的蟲洞可以在一瞬間出現(xiàn)或消失。

這是一個引力透鏡效應(yīng)的實(shí)例：位于圖像中央位置的一個大質(zhì)量星系群具有強(qiáng)大引力，導(dǎo)致其后方遠(yuǎn)處星系傳來的光線被完全并呈現(xiàn)多重假象。在這一案例中，充當(dāng)前景引力透鏡體的星系群編號為SDSS J1004+4112，位于小獅座方向，距離地球約70億光年。圖像由哈勃空間望遠(yuǎn)鏡拍攝

除此之外還有一種自然的過程可以放大這些蟲洞，讓它們可以滿足時(shí)空穿梭的需要。有一種效應(yīng)我們稱之為“暴漲”，這種效應(yīng)在宇宙誕生極早期曾經(jīng)發(fā)揮極重要作用，新生的宇宙在一瞬間以不可思議的速度劇烈膨脹?？巳R豪斯說：“與此同時(shí)，其中包含的蟲洞結(jié)構(gòu)也將隨著這種劇烈的膨脹而急劇變大?！?/p>

研究小組仔細(xì)考察了他們提出的這一蟲洞膨脹方案。為了通過這樣一個蟲洞，物體本身各處所受的引力差異不能過大，以便保持物體本身的完整性，這就決定了能通過這種蟲洞的物體必須非常微小?？巳R豪斯說，好消息是光子和亞原子粒子都能夠輕易通過這一通道。而要想讓人體這樣大型的物體不受傷害地穿過這一通道，蟲洞的入口曲率必須非常平緩，而這就意味著這一蟲洞的入口直徑將達(dá)到數(shù)十到上百光年。

如果你覺得這樣做幾乎是不可能實(shí)現(xiàn)的，那么從另一個相反的角度考慮一下吧。根據(jù)克萊豪斯的說法，這種蟲洞的規(guī)模意味著我們有了極好的機(jī)會可以在宇宙中找到它們。當(dāng)使用望遠(yuǎn)鏡掃描天空時(shí)，一旦望遠(yuǎn)鏡的視線接觸到一個蟲洞，我們視野中的景象將會發(fā)生突然的變化。正如克萊豪斯所說：“蟲洞的入口畢竟是通往另一個宇宙的窗子?！?/p>

但總體而言即便是規(guī)模巨大的蟲洞，要想鎖定其位置也相當(dāng)困難。當(dāng)它們隱藏于塵埃，氣體和繁星之中，它們看起來將和黑洞非常相似。甚至連人馬A，即我們銀河系中心位置的超大質(zhì)量黑洞可能都是一個蟲洞?？巳R豪斯說，唯一能確認(rèn)的方法就是研究落入其中的物質(zhì)的行為特征。

觀測顯示當(dāng)物質(zhì)高速旋轉(zhuǎn)落向黑洞時(shí)，其周遭形成的吸積盤溫度將達(dá)到極高的水平，甚至引發(fā)強(qiáng)烈的X射線輻射?？茖W(xué)家們認(rèn)為在蟲洞入口附近將會發(fā)生同樣的事情。目前沒有任何人能夠制造出一臺分辨率足以看清黑洞中央位置情形的望遠(yuǎn)鏡，不過天文學(xué)家們確實(shí)正在努力嘗試制造一臺可以觀測到人馬A附近情形的望遠(yuǎn)鏡設(shè)備。假如人馬A真的是一個黑洞，我們就應(yīng)當(dāng)會看到當(dāng)物質(zhì)穿過黑洞視界的一剎那，其發(fā)出的X射線輻射將會戛然而止并且永不出現(xiàn)。而在另一方面，假如這里其實(shí)是一個蟲洞的入口，那么我們將仍然能夠看到X射線發(fā)出，因?yàn)橄x洞本身并無事件邊界存在。

克萊豪斯和他的同事們同時(shí)也希望其它天文學(xué)家能夠幫助他們，提出其它有可能有助于區(qū)分蟲洞和黑洞的觀測性質(zhì)差異。有一種說法是認(rèn)為，當(dāng)一個蟲洞運(yùn)行至一顆遙遠(yuǎn)恒星與地球之間的位置時(shí)，其質(zhì)量將導(dǎo)致遙遠(yuǎn)背景恒星的光線發(fā)生彎曲，產(chǎn)生所謂“引力透鏡”的效應(yīng)，這種由蟲洞產(chǎn)生的引力透鏡效應(yīng)應(yīng)當(dāng)是獨(dú)特的。

盡管現(xiàn)在我們擁有的DEGB理論只是提出了一種能夠連通不同宇宙之間的蟲洞模型，但是很有可能還存在其它類型的蟲洞可以連接起我們這個宇宙中的不同部分?？巳R豪斯和他的同事們正打算就這一問題展開研究。這樣一種蟲洞如果真的存在，將有望打開星際地鐵旅行系統(tǒng)的新視野。

但是在你開始攢錢準(zhǔn)備買票上車之前，請記住，我們的銀河系里或許并沒有設(shè)立這一宇宙地鐵系統(tǒng)的車站。這是因?yàn)樵谖覀兊男窍抵杏猩锨|顆恒星彼此非常緊密地?cái)D在一起。這樣的密度當(dāng)然并不會影響開口直徑數(shù)十光年蟲洞的存在，但是想妥善地設(shè)置一個“車站”并不讓附近的星系落入其中，其難度將大大增加，因此蟲洞的使用者們或許會刻意避開我們的星系。

但是在星系之間的廣袤空間，這樣的問題當(dāng)然就不復(fù)存在了。或許就在此時(shí)此刻，正有一條巨大的星系地鐵系統(tǒng)連接著銀河系附近的某一空曠區(qū)域和仙女座星系，麥哲倫星系甚至遙遠(yuǎn)的渦狀星系。坐上這樣的地鐵一定比城市里的地鐵要酷的多了。