虫洞又叫做爱因斯坦-罗森桥、时空洞,也被翻译为译作蛀孔。是宇宙中可能存在的连接两个不同时空的狭窄隧道。1916年奥地利物理学家路德维希 · 弗拉姆在研究卡尔 · 史瓦西对爱因斯坦场方程的解时提出了“描述两个不同的时空区域由一个时空管道连接”; 1935年爱因斯坦及纳森·罗森利用广义相对论进一步探索了弗拉姆的理论,他们一起提出了连接两个不同时空点的桥梁的概念——爱因斯坦罗森桥;1957年,物理学家惠勒首次采用“虫洞”称呼这一时空桥梁。
虫洞是在广义相对论中容许存在的一种特殊结构,它可以把时空中的两个点直接连接起来,不管这两点在空间距离上或时间间隔上相距多远。简单地说,“虫洞”就是连接宇宙遥远区域间的时空细管。利用虫洞的特性,我们就有可能在较短的时间内完成远距离的空间旅行,或者进行时间旅行。虫洞也可能是连接黑洞和白洞的时空隧道,所以也叫灰道。不过迄今为止,科学家们还没有观察到虫洞存在的证据。
那么虫洞会在哪呢?我们先搞清楚时空的结构,我们知道引力来自质量对时空的扭曲,比如事件视界就是黑洞的质量将时空扭曲到极限所产生的时空结构。黑洞的引力场存在巨大的势能差,黑洞奇点在引力场中处于势能最低的位置。也就是说宇宙时空是一个可以被质能影响的介质,而奇点坍缩的方向则很可能是势能更低的空间,且根据黑洞奇点的状态我们可以认为,更低势能的空间很可能就是一个无限小的点。理论上任何有质量的物质,引力坍缩的方向都是这个点。从这个角度上来说,两个质量极其庞大处于不同时空的黑洞,都在向同一个点坍缩。如果质量足够大,两个时空几乎就会被折叠在一起。那么这是否说明,到达奇点所在的时空位置就能穿梭到另一个时空呢?奇点位于事件视界内,进入事件视界会被撕碎成基本粒子,所以只能从事件视界外的时空裂缝才能进入其中。也就是说,我们只能等待两颗黑洞并合前撕裂时空的时刻,才有机会找到时空的裂缝然后进入虫洞。
不过穿越虫洞的风险非常大,我们并不知道它的出口在哪里,也不知道虫洞的末端连接的时间和空间,或许进入虫洞回归到过去的时空,又或许会到达未来的时空,更可能被永恒困在奇点附近。所以能够穿越时空的虫洞需要人类自己制造,但制造虫洞需要掌控极端的引力源,也就是说需要人造黑洞才有可能实现。或许虫洞只是一个伪命题,是直到人类走向末日都无法实现的科学幻想。
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