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虫洞1（第1页）

虫洞（Wormhole），或译作蛀孔或蠹孔，又称爱因斯坦－罗森桥，是宇宙中可能存在的连接两个不同时空的狭窄隧道。虫洞是1916年奥地利物理学家路德维希·弗莱姆首次提出的概念，1930年由爱因斯坦及纳森·罗森在研究引力场方程时假设，认为透过虫洞可以做瞬时间的空间转移或者做时间旅行。迄今为止，科学家们还没有观察到虫洞存在的证据。为了与其他种类的虫洞进行区分，一般通俗所称“虫洞”应被称为“时空虫洞”。

1虫洞简介

早在19世纪50年代，已有科学家对“虫洞”作过研究，由于当时历史条件所限，一些物理学家认为，理论上也许可以使用“虫洞”，但“虫洞”引力过大，会毁灭所有进入的东西，因此不可能用在宇宙航行上。“瞬间移动”的可能，如同超时空转换。

随着科学技术的发展，新的研究发现，“虫洞”的超强力场可以通过“负能量”来中和，达到稳定“虫洞”能量场的作用。科学家认为，相对于产生能量的“正物质”，“反物质”也拥有“负质量”，可以吸去周围所有能量。像“虫洞”一样，“负质量”也曾被认为只存在于理论之中。不过，当前世界上的许多实验室已经成功地证明了“负质量”能存在于现实世界，并且通过航天器在太空中捕捉到了微量的“负质量”。

据科学家猜测，宇宙中充斥着数以百万计的“虫洞”，但很少有直径超过10万公里的，而这个宽度正是太空飞船安全航行的最低要求。“负质量”的发现为利用“虫洞”创造了新的契机，可以使用它去扩大和稳定细小的“虫洞”。

科学家指出，如果把“负质量”传送到“虫洞”中，把“虫洞”打开，并强化它的结构，使其稳定，就可以使太空飞船通过。

“虫洞”是广义相对论中出现的概念，是指宇宙中一种奇特的天体。尽管没有实验证据表明虫洞的真实存在，但科学家预测它以时空端点之间的捷径形式而存在，并想像虫洞连接着空洞的太空区域。然而，一项研究表明虫洞可能存在于遥远的恒星之间。它们并非时空隧道，虫洞中包含着接近完美程度的流体，可在两颗恒星之间来回流动，这种流体特征或许是证实虫洞存在的这项研究观点使科学家们置疑是否虫洞可能存在于不同的普通恒星和中子星。比如：那些正常的恒星和中子星。但它们可能一些能被探测到的差异特征。为了调查这些差异特征，研究人员设计了一个普通恒星中心带有通道的模型，宇宙物质可在该通道中穿行。两颗恒星共同分享一个虫洞将具有独特的连接性，这是由于虫洞具有两个通道口。

由于虫洞中的奇特物质能够像恒星之间的液体一样流动，两颗恒星将出现不同寻常的脉动方式，这种脉动将释放不同类型的能量，比如：超强能量。

科学家提出的两种虫洞，一个用于在所处的宇宙进行星际和星系际旅行，一个用于往返于不同宇宙之间。

虫洞是一条可以进行时空穿梭的神奇隧道，让星际甚至星系际旅行不再是一个梦想。科学家认为虫洞极其不稳定，如果没有一种带有负能量的奇异物质让洞口保持张开状态，虫洞会在瞬间突然闭合。然而，根据德国和希腊物理学家进行的研究，虫洞无需借助这种奇异物质便可处于张开状态。这一研究发现意味着人类可能在将来的某一天在太空中发现虫洞。也许，一个先进程度远超过人类的文明已经借助虫洞构成的星系际地铁系统往返于不同星系之间迹象。

2虫洞来源

虫洞的概念最初产生于对史瓦西解的研究中。物理学家在分析白洞解的时候，通过一个阿尔伯特·爱因斯坦的思想实验，发现宇宙时空自身可以不是平坦的。如果恒星形成了黑洞，那么时空在史瓦西半径，也就是视界的地方与原来的时空垂直。在不平坦的宇宙时空中，这种结构就意味着黑洞视界内的部分会与宇宙的另一个部分相结合，然后在那里产生一个洞。这个洞可以是黑洞，也可以是白洞。而这个弯曲的视界，就叫做史瓦西喉，它就是一种特定的虫洞。

自从在史瓦西解中发现了虫洞，物理学家们就开始对虫洞的性质发生了兴趣。

虫洞连接黑洞和白洞，在黑洞与白洞之间传送物质。在这里，虫洞成为一个阿尔伯特·爱因斯坦—罗森桥，物质在黑洞的奇点处被完全瓦解为基本粒子，然后通过这个虫洞即阿尔伯特·爱因斯坦—罗森桥被传送到白洞并且被辐射出去。

虫洞还可以在宇宙的正常时空中显现，成为一个突然出现的超时空管道。理论推出的虫洞还有许多特性，限于篇幅，这里不再赘述。

总之，对黑洞、白洞和虫洞的本质了解还很少，它们还是神秘的东西，很多问题仍需要进一步探讨。天文学家已经间接地找到了黑洞，但白洞、虫洞并未真正发现，还只是一个经常出现在科幻作品中的理论名词。

宇宙中，“宇宙项”几乎为零。所谓的宇宙项也称为“真空的能量”，在没有物质的空间中，能量也同样存在其内部，这是由爱因斯坦所导入的。宇宙初期的膨胀宇宙，宇宙项是必须的，而且，在基本粒子论里，也认为真空中的能量是自然呈现的。那么，为何宇宙的宇宙项变为零呢?柯尔曼说明：在爆炸以前的初期宇宙中，虫洞连接着很多的宇宙，很巧妙地将宇宙项的大小调整为零。结果，由一个宇宙可能产生另一个宇宙，而且，宇宙中也有可能有无数个这种微细的洞穴，它们可通往一个宇宙的过去及未来，或其他的宇宙。

即使虫洞存在并且是稳定的，穿过它们也是十分不愉快的。贯穿虫洞的辐射来自附近的恒星，宇宙的微波背景等等将蓝移到非常高的频率。当你试着穿越虫洞时，你将被这些X射线和伽玛射线烤焦。虫洞的出现，几乎可以说是和黑洞同时的。

物理学家一直认为，虫洞的引力过大，会毁灭所有进入它的东西，因此不可能用在宇宙旅行之上。但是，假设宇宙中有虫洞这种物质存在，那么就可以有一种说法：如果你于12：00站在虫洞的一端入口，那你就会于12：00从虫洞的另一端出口出来。

虫洞Wormhole，又称爱因斯坦-罗森桥，是宇宙中可能存在的连接两个不同时空的狭窄隧道。

3理论基础

虫洞有几种说法：

一是空间中的隧道，它就像一个球体，你要是沿球面走就远了。但如果你走的是球里的一条直径就近了，虫洞就是直径!

二是黑洞与白洞的联系。黑洞可以产生一个势阱，白洞则可以产生一个反势阱。宇宙是三维的，将势阱看作第四维，那么虫洞就是连接势阱和反势阱的第五维。假如画出宇宙、势阱、反势阱和虫洞的图像，它就像一个克莱因瓶——瓶口是黑洞，瓶身和瓶颈的交界处是白洞，瓶颈是虫洞!

三是你说的时间隧道，根据爱因斯坦所说的你可以进行时间旅行，但你只能看，就像看电影，却无法改变发生的事情，因为时间是线性的，事件就是一个个珠子已经穿好，你无法改变珠子也无法调动顺序!

讨论的都是普通“完美”黑洞。细节上，讨论的黑洞都不旋转也没有电荷。如果考虑黑洞旋转同时或者带有电荷，事情会变的更复杂。特别的是，你有可能跳进这样的黑洞而不撞到奇点。结果是，旋转的或带有电荷的黑洞内部连接一个相应的白洞，你可以跳进黑洞而从白洞中跳出来。这样的黑洞和白洞的组合叫做虫洞!

白洞有可能离黑洞十分远；实际上它甚至有可能在一个“不同的宇宙”--那就是，一个时空区域，除了虫洞本身，完全和在的区域没有连接。一个位置方便的虫洞会给一个方便和快捷的方法去旅行很长一段距离，甚至旅行到另一个宇宙。或许虫洞的出口停在过去，这样你可以通过它而逆着时间旅行。总的来说，它们听起来很酷。

但在你认定那个理论正确而打算去寻找它们之前，你因该知道两件事。首先，虫洞几乎不存在。正如上面说到白洞时，只因为它们是方程组有效的数学解并不表明它们在自然中存在。特别的，当黑洞由普通物质坍塌形成包括认为存在的所有黑洞并不会形成虫洞。如果你掉进其中的一个，你并不会从什么地方跳出来。你会撞到奇点，那是你唯一可去的地方!

还有，即使形成了一个虫洞，它也被认为是不稳定的。即使是很小的扰动包括你尝试穿过它的扰动都会导致它坍塌。

在史瓦西发现了史瓦西黑洞以后，理论物理学家们对爱因斯坦常方程的史瓦西解进行了几乎半个世纪的探索。包括上面说过的克尔解、雷斯勒——诺斯特朗姆解以及后来的纽曼解，都是围绕史瓦西的解研究出来的成果。我在这里将介绍给大家的虫洞，也是史瓦西的后代。

虫洞虫洞在史瓦西解中第一次出现，是当物理学家们想到了白洞的时候。他们通过一个爱因坦的思想实验，发现时空可以不是平坦的，而是弯曲的。在这种情况下，会十分惊奇的发现，如果恒星形成了黑洞，那么时空在史瓦西半径，也就是视界的地方是与原来的时空完全垂直的。

自从在史瓦西解中发现了虫洞，物理学家们就开始对虫洞的性质感到好奇!

先来看一个虫洞的经典作用：连接黑洞和白洞，成为一个爱因斯坦——罗森桥，将物质在黑洞的奇点处被完全瓦解为基本粒子，然后通过这个虫洞即爱因斯坦——罗森桥被传送到这个白洞的所在，并且被辐射出去。

虫洞不仅可以作为一个连接洞的工具，它还在宇宙的正常时空中出现，成为一个突然出现在宇宙中的超空间管道。

虫洞没有视界，它有的仅仅是一个和外界的分解面。虫洞通过这个分解面和超空间连接，但是在这里时空曲率不是无限大。就好比在一个在平面中一条曲线和另一条曲线相切，在虫洞的问题中，它就好比是一个四维管道和一个三维的空间相切，在这里时空曲率不是无限大。因而可以安全地通过虫洞，而不被巨大的引力所摧毁。

天体物理学家认为虫洞是一种天然的时间机器，维持虫洞的开放可以使回到过去或者进入未来，当然还没证据显示宇宙中存在“宏观虫洞，

天体物理学家称虫洞可能是一种天然的时间机器，虽然超越虫洞的行为从没有出现过，而且虫洞本身是否真实存在也没有直接证据证实，只是根据爱因斯坦的广义相对论预言对这一奇特的时空进行研究。时间机器只在科幻片中出现，事件逆着时间箭头方向前进几乎不可能发生，但是爱因斯坦的时空理论允许时间旅行，相对论中预言的某些特定时空可以使时间倒退，通过时空弯曲将两个遥远的空间连接在一起，使得三维空间的旅行变得非常迅速数万光年的旅程会被大大压缩。

天体物理学家埃里克·戴维斯认为如果能维持一个虫洞的连续开放，就可以回到过去或者进入未来世界，但是虫洞在哪儿？还没有发现虫洞在现实宇宙中存在的证据，如果虫洞确实存在，那么可能连一个人也装不下更何况是一艘飞船。对此，物理学家们提出了一种被称为“封闭类时曲线”的理论，暗示时间机器是可以被制造出来。利用虫洞穿越时空可以满足光速上限论的要求，超光速运行实际上就时空扭曲的结果，通过高度扭曲时空达到超光速的效果。

按照科学家的研究，维持一个虫洞的连续开放需要大量的“奇异外来物质”，这种物质对其知之甚少其中将涉及到量子理论，而广义相对论无法解释这些奇异物质。天体物理学家罗伯特·欧文认为物体在进入虫洞试图进行时间旅行时，会有多种物理定律限制其工作，似乎是自然界的某种机制将虫洞关闭。根据量子理论，维持虫洞的时间机器可能导致大量的能量聚集，最终会“摧毁”虫洞，因此必须在虫洞关闭之前完成时间旅行在研究虫洞之前，科学家们需要花时间去处理广义相对论和量子理论之间的问题，新的理论将作为时间旅行的基础

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