蟲洞(wormhole)是1930年代愛因斯坦與納森·羅森研究引力場方程時假設的，又稱愛因斯坦-羅森橋，他二人認為蟲洞是宇宙中可能存在的連接兩個不同時空的狹窄隧道,因此透過蟲洞可以做瞬時間的空間移轉和時間旅行。

蟲洞也可能通往其它太陽系，銀訶系，平行宇宙及不同物理定律之其它宇宙

不過目前尚未發現其存在。

蟲洞-內部結構圖文解析

圖中＋－號代表不可分割的最小正負弦信息單位-弦比特（string bit）

（名物理學家約翰.惠勒John Wheeler曾有句名言:萬物源于比特 It from bit

量子信息研究興盛后,此概念升華為，萬物源于量子比特）

注：位元即比特

通過蟲洞進行太空旅行聽起來是個很有趣的想法。誰不想擁有能在短時間內跳上船、找到最近的蟲洞并到達遙遠地方的技術呢？這一技術將使太空旅行變得非常容易。當然，這個想法經常出現在科幻電影和書籍中。這些“時空隧道”可以讓角色在瞬間穿越時空，而不必擔心物理問題。

蟲洞是真的嗎？它們可能只是一種文學手段，讓科幻小說情節繼續發展。如果它們確實存在，它們背后的科學解釋是什么？答案有點模棱兩可。它們可能是廣義相對論的直接結果，廣義相對論最初是由阿爾伯特·愛因斯坦在20世紀初提出的。然而，這并不一定意味著它們存在，也不意味著人們可以乘坐宇宙飛船穿過它們。為了理解為什么會出現通過蟲洞可以進行太空旅行這一想法，了解一些科學知識是很重要的。

蟲洞是什么？

蟲洞被認為是一種穿越時空，連接空間中兩個遙遠點的方式。一些流行小說和電影中經常會用到。典型例子如電影《星際穿越》，其中的角色使用蟲洞作為通往銀河系遙遠部分的入口。然而，沒有觀測證據表明它們存在，也沒有經驗證據表明它們不在某個地方。關鍵是要找到它們，然后弄清楚它們是如何工作的。

穩定蟲洞存在的一種方式是由某種外來物質創造和支持。說起來容易，但是這種奇異的材料是什么呢？制作蟲洞需要什么特殊屬性？從理論上講，這種“蟲洞物質”必須具有“負”質量。這就是它聽起來的樣子：具有負值的物質，而不是普通的、具有正值的物質。這也是科學家們從未見過的現象。

蟲洞有可能利用這種奇異的物質自發地出現。但是，還有另一個問題——沒有任何東西可以支撐它們。因此，它們會立刻坍縮。對于當時碰巧經過這里的任何船只來說，都不是較好的選擇。

黑洞和蟲洞

如果自發的蟲洞不可行，有沒有其他方法來創造它們？理論上說可以。這要感謝黑洞，它們與一種被稱為愛因斯坦-羅森橋的現象有關。蟲洞本質上是由黑洞的時空扭曲造成的。具體地說，它必須是史瓦西黑洞（史瓦西黑洞就是所謂的“尋常黑洞”。它是直接由較大的恒星演化而來的。恒星到晚期時核燃料消耗殆盡，輻射壓（光壓）急劇減弱，星體在其自身引力的作用下坍縮。若質量（指原恒星的質量）大于3倍的太陽，其產物就是黑洞。在宇宙空間里，此類黑洞具多數，其最大質量一般不超過50.2倍的太陽），它的質量是靜態（不變）的，不旋轉，沒有電荷。

那么，這是怎么做到的呢？本質上說，當光落入黑洞時，它會穿過蟲洞，然后從另一邊通過一個被稱為白洞的物體逸出。白洞類似于黑洞，但它不是吸進物質，而是排斥物質。光會以光速從白洞的“出口”被加速，使它成為一個明亮的物體，因此有了“白洞”一詞。

當然，這一想法很快被現實打了臉：一開始就試圖穿過蟲洞是不現實的。這是因為這段旅程需要墜入黑洞，這是一種非常致命的經歷。任何經過視界的東西都會被拉伸和擠壓，包括生命在內。簡單地說，在這樣的旅行中是不可能生存下來的。

克爾奇點和可穿越蟲洞

還有另一種情況，克爾黑洞可能會產生蟲洞。它看起來會與天文學家認為構成黑洞的普通“奇點”大不相同。克爾黑洞會形成環狀結構，有效地平衡巨大的引力和奇點的轉動慣量。

因為黑洞的中間是“空”的，所以人們有可能穿過那個點。環中間的扭曲時空可以作為蟲洞，允許旅行者穿越到空間的另一個點。這個點也許在宇宙的另一端，或者在另一個宇宙中。克爾奇點比其他蟲洞有明顯的優勢，因為它們不需要使用外來的“負質量”來保持穩定。然而，這些還沒有被觀察到，只存在于理論中。

我們哪天可以用蟲洞？

撇開蟲洞機制的技術方面不說，即使有一些物理基礎的支持，或者說如果蟲洞確實存在，也很難說人們是否能夠學會使用它們。另外，人類甚至還沒有星際飛船，所以想辦法利用蟲洞旅行真的是本末倒置。

還有一個明顯的安全問題。在這一點上，沒有人確切地知道在蟲洞里面會發生什么。我們也不知道蟲洞能把飛船送到哪里。它可能在我們自己的星系，也可能在遙遠的宇宙的某個地方。另外，還有些事情值得思考。如果蟲洞把飛船從我們的星系帶到數十億光年之外的另一個星系，那就需要考慮整個時間問題。蟲洞能瞬間傳送嗎？如果是這樣，我們什么時候才能到達那遙遠的彼岸？旅行是否忽略了時空的膨脹？

因此，雖然蟲洞存在并作為穿越宇宙的入口是可能的，但人們要想找到方法應用蟲洞的可能性是相當小的。

分類: 理工學科

解析:

“蟲洞”理論

60多年前，愛因斯坦提出了“蟲洞”理論。那么，“蟲洞”是什么呢？簡單地說，“蟲洞”是宇宙中的隧道，它能扭曲空間，可以讓原本相隔億萬公里的地方近在咫尺。

早在20世紀50年代，已有科學家對“蟲洞”作過研究，由于當時歷史條件所限，一些物理學家認為，理論上也許可以使用“蟲洞”，但“蟲洞”的引力過大，會毀滅所有進入的東西，因此不可能用在宇宙航行上。

隨著科學技術的發展，新的研究發現，“蟲洞”的超強力場可以通過“負質量”來中和，達到穩定“蟲洞”能量場的作用。科學家認為，相對于產生能量的“正物質”，“反物質”也擁有“負質量”，可以吸去周圍所有能量。像“蟲洞”一樣，“負質量”也曾被認為只存在于理論之中。不過，目前世界上的許多實驗室已經成功地證明了“負質量”能存在于現實世界，并且通過航天器在太空中捕捉到了微量的“負質量”。

據美國華盛頓大學物理系研究人員的計算，“負質量”可以用來控制“蟲洞”。他們指出，“負質量”能擴大原本細小的“蟲洞”，使它們足以讓太空飛船穿過。他們的研究結果引起了各國航天部門的極大興趣，許多國家已考慮撥款資助“蟲洞”研究，希望“蟲洞”能實際用在太空航行上。

宇航學家認為，“蟲洞”的研究雖然剛剛起步，但是它潛在的回報，不容忽視。科學家認為，如果研究成功，人類可能需要重新估計自己在宇宙中的角色和位置。現在，人類被“困”在地球上，要航行到最近的一個星系，動輒需要數百年時間，是目前人類不可能辦到的。但是，未來的太空航行如使用“蟲洞”，那么一瞬間就能到達宇宙中遙遠的地方。

據科學家觀測，宇宙中充斥著數以百萬計的“蟲洞”，但很少有直徑超過10萬公里的，而這個寬度正是太空飛船安全航行的最低要求。“負質量”的發現為利用“蟲洞”創造了新的契機，可以使用它去擴大和穩定細小的“蟲洞”。

科學家指出，如果把“負質量”傳送到“蟲洞”中，把“蟲洞”打開，并強化它的結構，使其穩定，就可以使太空飛船通過。

蟲洞，這個科幻園地中的主題，今天已從紙面躍出，成為天文學家搜索的目標。蟲洞為何那么吸引人?因為它為星際航行提供了一條捷徑。例如從地球飛往最近的鄰居——半人馬座——比鄰星，將要飛奔4光年的旅程，而通過蟲洞，卻只需幾小時就夠了。

其實，遠在廣義相對論發表后不久，科學家就在理論上發現了蟲洞的存在，但此后，對它的研究進展很慢，它的不少性質仍然十分模糊。例如，它僅能讓光線通過?抑或也可使飛船穿行？直到1988年，美國加州工學院的桑恩等人，對蟲洞作了較為深入的研究，才肯定蟲洞的兩端皆可出入，并非像黑洞那樣是“單行道”。此外，旅行者在洞內僅受到一般的加速度。不像在黑洞中，若你的腳指向黑洞中心，那么巨大的引力場，會在頭足之間構成極大的拉力差，足可把身首撕開。

桑恩還提出了構造蟲洞的概念，當然是理論上的。他說，這涉及到對宏觀空間的挖破和扭曲。生活在二維空間(如紙面)的智慧螞蟻，它想從紙面上的一點走到另一點，按常規，只有一種辦法，即沿著連接該兩點的直線走去，這也是兩點間的最短距離。但還有一種距離更短的走法：把紙對折成兩面，使兩點靠得很近，再用一個紙筒(它提供了通過第三維的一條捷徑)將兩點接通，螞蟻可經紙筒而到達彼點。為此，螞蟻必須在紙面上挖出兩個孔。在這一例中，紙筒十分類似于通過更高強空間的蟲洞。故欲構筑蟲洞，必撕破空間。

空間不是空空的嗎，怎樣去撕破，挖孔?實難想象。但相對論早就告訴我們，引力能彎曲空間。桑恩說，空間的裂口處，時空會出現陡峭的勢態，就如黑洞中心的那種情況。但他承認，由于沒有一個成熟的量子引力理論，對這個問題很難深入討論下去。

從理論可知，蟲洞內的空間被扭曲得極不自然，以致無法使它保持暢通，即使能開通，也只是一瞬間。但蟲洞卻可讓奇異物質通過，為何奇異物質受此優待呢?這還得從相對論談起。

愛因斯坦認為，引力來自物質的兩種全然不同的性質。一種是大家熟知的，質量密度越大，引力場也越強，由于物質的質量跟能量是等價的，故可說，能量密度(單位體積內所含的能量)對引力作出貢獻；另一種是物質對周圍所施加的壓力，就像氣體對容器壁所做的那樣，但是這種壓力原則上可正可負。

若跟物質內所含的能量相比，這種壓力就小得微不足道。但桑恩說，有一種物質卻具有極大的負壓，奇異物質就明顯地具有這種特性，且其負壓之大，超過了它的能量密度。從而使得奇異物質周圍的空間，被扭曲得十分奇怪，跟一般物質的扭曲情況相比，正好改變了空間扭曲的“符號”，具體地說，其引力具有排斥性。

按現代宇宙學理論，在宇宙創生后立即驅使宇宙急速膨脹的力，正是“奇異”真空的具有極大負壓的排斥性引力。宇宙暴脹可能提供一種保持蟲洞開放的手段。一些物理學家認為，暴脹可能造成“宇宙繩”環(宇宙理論中的一種物質)，當量子蟲洞和宇宙繩環同時暴脹時，有可能產生宏觀的開通的蟲洞。此外，他們還相信，先進文明所創造的人工蟲洞，可能用奇異物質的“支柱”來保持蟲洞的暢通。故桑恩的蟲洞，可謂之奇異物質蟲洞。

科學家麥可思提出了磁蟲洞的理論。他說，極強烈的磁場將能彎曲時空而形成蟲洞。根據相對論，任何含有能量的東西(包括磁場)，皆能彎曲空間。遠在20年代，一位意大利理論家萊特，就在愛氏方程中找到了磁引力。

萊特的理論說，在一個由螺線管產生的磁場中，螺線管內形成了一個引力磁，但要獲得這種人工引力場，磁場需十分巨大。據麥可思說，萊特的磁引力跟桑恩的蟲洞極相似。麥可思說：“其理論的實際意義，就是一個磁蟲洞。”他說，若在實驗室內用2.5T(特斯拉)的磁場，即可構造出一個磁蟲洞，洞的半徑極大，約為150光年，若欲將此蟲洞的半徑壓縮到實驗室的尺度，則所施加的磁場需大到10億T，這顯然超出目前人類的科技能力(最大人工磁場約10T)。但麥可思說，在天空中必定能找到這種磁蟲洞，因為中子星表面的磁場達10億T，在那里，磁蟲洞將自發地產生。

磁蟲洞有一個優點，按麥可恩的說法，它比較容易測量驗證。由于磁引力也將影響光線，“在引力場中，光速將減慢。若光線通過螺線管時，其速度低于真空中的光速”，即可證明磁蟲洞的存在。

不論奇異物質蟲洞或磁蟲洞，只要它們存在于天空之中，就能從地球上測得它們的特征性信號。若一個蟲洞嘴處在地球和某一恒星之間，那么蟲洞的引力將引起這一恒星的光產生異常的波動，將使我們看到一個兩邊特別明亮中間較暗(星光)R光學像。為何如此奇怪?這要談到負(質量)物質和引力透鏡。

據俄科學家諾朱可夫的理論，當物體進入蟲洞，“入口”處明顯地增大質量，而同時在“出口”處，則立即失去對應的這份質量。即使此物體已穿出蟲洞，也仍會留下這些痕跡：蟲洞的一邊將保持其已獲得的質量，而另一邊最終則呈現負質量。

負（質量）物質具有明顯的特性，它只具有排斥性引力，因而能將其周圍的任何物質都向四周掃出，且對光線的運動造成極大的扭曲。

通常的物質（即正質量物質），若正好通過地球與某一恒星之間，其引力將彎曲和放大這一恒星向地球射來的星光，很像一個聚光鏡的行為。天文學上稱之“引力透鏡”效應。具體地說，我們這時將看到這一恒星星光比平時亮得多。若這個經過地球恒星間的天體，是由負物質構成的，那又將如何?它也將彎曲星光，但由于其具有排斥性引力，故彎曲星光的情況迥然不同。星光經它身旁時，會出現所謂焦散現象，即星光從透鏡（負物質天體）的軸線處被推出，而在兩邊上聚焦。這意味著，當負物質天體運動在地球與某一恒星之間時，我們將看到，這個恒星不是像平時那樣的一個光點，而是在亮度上出現兩個突然增亮的跳躍。這種“雙峰”亮度特征信號是十分明顯的，故為探測出蟲洞提供了一個方便之門。

桑恩之所以去研究“蟲洞”，有個很重要的直接原因是因為好友卡爾.薩根的求助；當時卡爾.薩根正構思一個科幻題材，和桑恩討論蟲洞的想法，桑恩遂極感興趣，為此研究了蟲洞的可行性并推導了蟲洞模型。

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