穿越時(shí)空，是許多人的夢(mèng)想。它存在于許多科幻作品中?，F實(shí)中是否真的有辦法讓人在極短時(shí)間內穿越極遠的距離?

　　著(zhù)名科學(xué)家兼科普作家卡爾·薩根曾向諾貝爾物理學(xué)獎得主基普·索恩提出過(guò)這個(gè)問(wèn)題。索恩告訴薩根，最好的辦法是穿越一個(gè)蟲(chóng)洞(wormhole)。

　　近日，一項最新研究表明，恒星的一些特殊“小動(dòng)作”可能會(huì )揭示出蟲(chóng)洞的存在。研究者稱(chēng)，如果蟲(chóng)洞兩邊各有兩顆恒星，那么一側的恒星引力會(huì )對另一側的恒星產(chǎn)生影響。因此，我們可以通過(guò)尋找恒星細微但特殊的運動(dòng)來(lái)尋找蟲(chóng)洞。

　　這項由中國揚州大學(xué)教授戴德昌和美國凱斯西儲大學(xué)教授德?lián)P·斯托伊科維奇領(lǐng)導的研究，其結果日前發(fā)表于《物理評論D》雜志。

　　科幻故事中的蟲(chóng)洞真的存在嗎?新的方法如何尋找蟲(chóng)洞?如果蟲(chóng)洞真的存在，我們在穿越蟲(chóng)洞時(shí)需要克服哪些困難?

　　時(shí)空的通道是宇宙捷徑

　　1935 年，愛(ài)因斯坦和物理學(xué)家內森·羅森依據廣義相對論預言宇宙中存在一種特殊的“通道”，即“愛(ài)因斯坦-羅森橋”或“蟲(chóng)洞”。蟲(chóng)洞連接著(zhù)兩個(gè)不同時(shí)空中的點(diǎn)，我們可以通過(guò)穿越蟲(chóng)洞的方式減少宇宙旅行的時(shí)間和距離。

　　也就是說(shuō)，蟲(chóng)洞是宇宙中的捷徑。想象一下，在一張平鋪的紙上，一只螞蟻要從A點(diǎn)走到B點(diǎn)，“旅行”路途即紙面上A點(diǎn)與B點(diǎn)之間的直線(xiàn)距離。如果紙張彎曲，那么A點(diǎn)和B點(diǎn)之間的空間距離就變得更近，直到兩點(diǎn)重疊。此時(shí)，螞蟻再從A點(diǎn)走到B點(diǎn)，“距離”就大為縮短，進(jìn)而避免了漫長(cháng)的星際旅行。

　　中國科學(xué)院國家天文臺研究員茍利軍說(shuō)，從地球出發(fā)，到織女星，如果僅僅限定在我們這個(gè)宇宙維度當中，最短的距離也需要 25 光年，但在高維空間可能只是幾米。“蟲(chóng)洞相當于高維空間的一個(gè)通道，給我們提供了一個(gè)便捷的方式，讓我們能夠進(jìn)行星際旅行。”基普·索恩此前就寫(xiě)過(guò)一個(gè)利用蟲(chóng)洞進(jìn)行星際旅行的劇本，后來(lái)被導演斯托弗·諾蘭搬上熒幕，打造了著(zhù)名的好萊塢大片《星際穿越》。

　　雖然愛(ài)因斯坦的廣義相對論從數學(xué)上預測了蟲(chóng)洞的存在，但迄今為止還沒(méi)有人發(fā)現它。美國俄勒岡大學(xué)理論物理學(xué)教授史蒂芬·許表示：“到目前為止，關(guān)于蟲(chóng)洞的整個(gè)事情還是一種假設，沒(méi)有人認為我們很快就會(huì )發(fā)現蟲(chóng)洞。”

　　銀心黑洞可能是藏身之所

　　在廣義相對論中，蟲(chóng)洞與黑洞有關(guān)。

　　在黑洞中，物質(zhì)坍縮成了一個(gè)點(diǎn)，稱(chēng)為奇點(diǎn)。物質(zhì)一旦進(jìn)入黑洞，就會(huì )被永遠困住。蟲(chóng)洞在外部有著(zhù)與黑洞同樣的結構，但它的中心并非是奇點(diǎn)。

　　雖然黑洞和蟲(chóng)洞外部結構相同，但蟲(chóng)洞的另一端可以存在物質(zhì)，而黑洞則不行?？茖W(xué)家推測，圍繞蟲(chóng)洞運行的恒星軌道，可能與圍繞黑洞運行的恒星軌道略有不同。具體而言，如果引力場(chǎng)可以通過(guò)蟲(chóng)洞傳播，那么恒星的軌道將受到影響，并偏離標準的史瓦西軌道。

　　研究人員建議在銀河系檢驗這一想法。他們認為尋找這些時(shí)光隧道的最佳地點(diǎn)是超大質(zhì)量黑洞附近，例如銀心的人馬座A*。因為蟲(chóng)洞需要極大的時(shí)空扭曲，而時(shí)空扭曲又取決于非常強大的引力。

　　據報道，有研究人員一直在觀(guān)測人馬座A*附近的一顆名為 S0-2 的恒星。如果蟲(chóng)洞確實(shí)存在于人馬座A*附近，S0-2 就會(huì )受到蟲(chóng)洞另一邊的恒星引力的影響，那么隨著(zhù)時(shí)間的推移，S0-2 會(huì )輕微偏離預期的軌道。

　　戴德昌和德?lián)P·斯托伊科維奇領(lǐng)導的研究團隊發(fā)現，蟲(chóng)洞入口與普通黑洞存在區別，而且這些差異可以通過(guò)遠距離觀(guān)測發(fā)現，不需要飛臨或鉆入黑洞。

　　兩位研究者從考察蟲(chóng)洞口附近時(shí)空區域守恒律出發(fā)，分別計算了電荷、引力和標量場(chǎng)。檢查這三者是否可以穿過(guò)蟲(chóng)洞，并影響蟲(chóng)洞另外一側的時(shí)空。計算結果顯示，標量場(chǎng)的影響無(wú)法穿過(guò)蟲(chóng)洞，但電荷和引力的影響都可以透過(guò)蟲(chóng)洞，在另外一側時(shí)空中留下痕跡。

　　德?lián)P·斯托伊科維奇說(shuō)：“如果我們檢測到 S0-2 軌道上的擾動(dòng)，最有可能的解釋是其附近存在蟲(chóng)洞。但我們不能肯定地說(shuō)這一定是蟲(chóng)洞造成的。因為其他因素也有可能擾亂這顆恒星的運動(dòng)。”

　　脆弱的蟲(chóng)洞難當大任

　　想要穿越蟲(chóng)洞并非輕而易舉，一方面，蟲(chóng)洞存在與否這一問(wèn)題本身沒(méi)有得到解決，我們不知道蟲(chóng)洞是否存在，又在何處。另一方面，即便找到了蟲(chóng)洞，在穿越蟲(chóng)洞時(shí)還要面臨許多未知的挑戰。

　　最大的問(wèn)題就是蟲(chóng)洞的穩定性難以保證。有人說(shuō)，蟲(chóng)洞對于星際旅行或許毫無(wú)用處，因為它們會(huì )很快崩潰。史蒂芬·許說(shuō)，穩定蟲(chóng)洞需要某種非常特殊的物質(zhì)，但目前尚不清楚這種物質(zhì)是否存在于宇宙中。

　　根據基普·索恩的設想，具有“負能量密度”的奇異物可以作為保持蟲(chóng)洞持續開(kāi)放的物質(zhì)條件，由此蟲(chóng)洞將被改造成違背因果律的時(shí)間機器，用于星際航行。但美國國家航空航天局的埃里克·克里斯蒂安博士說(shuō)：“目前沒(méi)有任何方法來(lái)產(chǎn)生這些巨大的負能量。我們對如何創(chuàng )建或維持蟲(chóng)洞無(wú)能為力。”

　　除此之外，穿越者還要面臨高輻射以及異物接觸的風(fēng)險。

　　“使用可穿越的蟲(chóng)洞進(jìn)入未來(lái)或回到過(guò)去，這并非易事，因為將蟲(chóng)洞轉變成時(shí)間機器需要付出很大的努力，要擺脫蟲(chóng)洞也異常艱難。”天體物理學(xué)家埃里克·戴維斯說(shuō)。

　　茍利軍表示，我們通常認為的蟲(chóng)洞很有可能自然存在于黑洞中心，而我們又到不了這個(gè)中心。即使黑洞的中心可能產(chǎn)生所謂的蟲(chóng)洞，還有一個(gè)非常大的問(wèn)題，就是蟲(chóng)洞的時(shí)標只有 10-43 秒，尺度大約只有 10-35 米，“如何讓蟲(chóng)洞達到非常大的尺度，讓飛船能夠進(jìn)入，還要支撐足夠長(cháng)的時(shí)間，讓飛船有足夠多的時(shí)間穿過(guò)，這都是需要解決的問(wèn)題。”

　　德?lián)P·斯托伊科維奇說(shuō)：“即使蟲(chóng)洞可穿越，人與飛船也很可能無(wú)法通過(guò)。我們需要負能量來(lái)保持蟲(chóng)洞的持續開(kāi)放，但目前的我們什么也做不了?？傊?，要創(chuàng )建一個(gè)穩定的、巨大的蟲(chóng)洞，需要一些未知的‘魔術(shù)’。”

　　廣義相對論似乎確實(shí)允許時(shí)空經(jīng)過(guò)某些路徑，給出了時(shí)空旅行的可能，但是這些路徑超出了人類(lèi)已有的測試能力。至少目前來(lái)看，還沒(méi)有已知的時(shí)空旅行方式，蟲(chóng)洞也只能是我們翹首以盼的未來(lái)。

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　　制造一個(gè)蟲(chóng)洞

　　神秘的蟲(chóng)洞藏著(zhù)許多謎題，然而就連蟲(chóng)洞是否真實(shí)存在，我們都沒(méi)有任何證據去證明。不過(guò)日前國外媒體刊文指出，我們也許有辦法打造一個(gè)近乎穩定的蟲(chóng)洞。

　　從理論上來(lái)看，創(chuàng )造蟲(chóng)洞的方法相當簡(jiǎn)單：根據愛(ài)因斯坦的廣義相對論，質(zhì)量和能量可以使時(shí)空發(fā)生扭曲。只要能準確把握質(zhì)量和能量的值，就可以在宇宙的不同部分之間形成一條隧道、一個(gè)蟲(chóng)洞?？茖W(xué)家列舉了制造這個(gè)蟲(chóng)洞所需要的“工具”：一個(gè)帶電荷的黑洞和宇宙弦。攜帶電荷的黑洞會(huì )使其奇點(diǎn)拉長(cháng)和扭曲，因而與另一個(gè)帶相反電荷的黑洞相連——我們就得到了一個(gè)蟲(chóng)洞。只是，這個(gè)蟲(chóng)洞仍不穩定，所以我們需要一根張力極大的宇宙弦來(lái)穿過(guò)蟲(chóng)洞兩端，保持蟲(chóng)洞兩端的持續開(kāi)放;同時(shí)還需要另一根宇宙弦穿過(guò)蟲(chóng)洞，然后往回繞形成環(huán)形，來(lái)?yè)崞竭@個(gè)蟲(chóng)洞的震顫。如此，一個(gè)穩定的蟲(chóng)洞“制造”成功。只是這個(gè)方法只存在于理論中，制造蟲(chóng)洞所需要的“工具”，也同蟲(chóng)洞一樣神秘，我們從沒(méi)有發(fā)現過(guò)。
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