虫洞是什么？

虫洞是什么？

以通过虫洞消失或出现在我们的世界中，甚至还能在 虫洞内“休养生息”。虽然最后依旧和二千在一起了， 但也在虫洞中进进出出了好些年。那么，这个“虫 洞”是什么？
简单的来说，虫洞（Wormhole）是根据广义相对论 理论，假想而成的一个穿过超空间、在两个相距遥远 的空间间建立联系的隧道。在人们的设想中可以通过 穿过（测量）长度很短的虫洞，从而跨越长距离的通 常的时空。如果举例子的话，可以将一张纸条视作通 常的空间，那么从位于纸条一端的一点到位于另一端 的一点需要跨过一段距离；然而如果我们把纸条两端 接在一起，那么两点间的距离就很短了。虫洞就类似 这种“接起来”的两端。
虫洞实际上是个很早就诞生的概念，在1916年就从 爱因斯坦场方程的解中发现了它，并由美国物理学家 惠勒在20世纪50年代正式提出这一概念。随后在80 年代中期，惠勒的学生基普?索恩对虫洞进行了定量 计算，并推断了其性质。通过计算可以得知，如果要 维持一个虫洞保持张开状态使其能够通过类似都教授 这样的宏观物体，那么必须需要一类称作“奇异物”的 特殊物质贯穿并支撑虫洞。之所以称为奇异物，是因 为这种物质需要具有负的能量密度。如何理解“负的 能量密度”能？简单的说，那就是对于通常物质而 言，它们具有将光进行汇聚的引力效应，在物理上被 等价的称为“正能量密度”。而奇异物则可以让光线发 散，因此从光的角度来说，奇异物的能量密度为负。
从量子物理上来说，在微观的普朗克尺度（约 1.6×10-35米）和普朗克时间（约10-43秒）上，由 于量子涨落的存在，可以造成一定概率的时空扭曲， 从而形成微型的虫洞。不过这种虫洞的尺寸也在普朗 克尺度水平，无法用于传递都教授这种宏观物体。因 此一个假想的可行的方式是通过某种手段，将处于普 朗克尺度的虫洞抓住并放大到宏观尺度，并通过奇异 物维持其存在。然而，假设是美好的，但是理论计算 却不这么认为。首先，具有负能量密度的奇异物是否 存在在科学上还存在争议。其次，即使奇异物存在， 需要维持一个宏观虫洞所需的物质的质量也是十分惊 人的。由于虫洞内部引力和半径呈负相关，而半径又 和需要的奇异物质量呈正相关，因此如果要建立一个 引力小到不足以撕碎都教授的虫洞的话，其半径需要 超过数万公里，而维持如此大的虫洞质量则是太阳的 数万倍。最后，霍金等人也通过计算表明，宏观时空 固有的拓扑属性是无法改变的，即宏观的虫洞是无法 凭空产生的。从以上可见，依靠虫洞进行空间旅行， 或者像剧中所说的“存在于虫洞中”，实际上都还只是 人类美好的幻想。
此外，电视中展现的教授消失（或出现）的场景，事 实上并不像是虫洞造成的。这是由于假设存在一个宏 观虫洞，那么我们应该可以看见从虫洞另一端所传来 的光，这使得虫洞看起来更像是一个展现着另一端景 象的球状（或其他形状，取决于奇异物的分布）空 间。从这一角度来说，漫画《机器猫》中的“随意 门”的特点反而更接近于一个虫洞。因此严格来说， 电视剧展现的都教授“穿越时空”场景并不像是虫洞造 成的。如果从更准确的角度解读的话，都教授能拥 有“时不时的出现在地球上，然后又莫名其妙消失”的 特殊能力，其实可能是由于都教授这个个体是整体量 子化形式而导致的。当然，“整体量子化”也是来源于 《球状闪电》及《三体》的科学幻想而已。