宇宙空间的“虫洞”

宇宙空间的“虫洞”

你或许感到这个题目太离谱了，宇宙空间怎么会有“虫”，而且还会有“虫洞”。当我告诉你：且慢惊奇吧，这可是爱因斯坦的“杰作”啊。你一定会愿意读一读这篇小文章了。

爱因斯坦

聪慧过人的爱因斯坦，居然选择了Wormholes——蛀虫之洞——这样一个词，来说明关于宇宙空间的最玄奥的理论设想。60多年过去了，今天看来，爱因斯坦的确不愧为科学界的奇才和非同凡响的巨人。

他居然能够想象出如此绝妙的比喻：宇宙中有一些“虫洞”，简直是妙不可言。

由于光线在浩瀚的宇宙中都要“走”数以千万年计的时间，所以天文观测实际上就是直接观看历史。人类探索宇宙，就是在探索可以看见的历史。历史是一部充满了哲理和争斗的厚厚的书籍，我们付出毕生的精力，也仅仅只能读完这部书的一部分篇章。蛀虫则不然，它们可以轻而易举地从这部书的第一页，蛀出一个小洞，一直达到这部浩瀚史书的最后一页。爱因斯坦设想，宇宙空间也有类似的“通道”，它可以帮助我们方便地通过宇宙空间。小蛀虫通过书上的“虫洞”往来于书的首页和最后一页之间时，它们是完全不管书上的文字写些什么内容。同样的道理，人类通过宇宙中的那些特殊通道时，也完全可以不受平常的时空观的限制。因此，爱因斯坦将这种魔幻般的宇宙中的特殊“通道”，称之为“虫洞”。

电脑绘制的“虫洞”现象

“虫洞”到底是怎么一回事？

爱因斯坦的广义相对论指出，用尽了核燃料的、一定质量的恒星，在晚期可以因为重力坍缩而形成黑洞。在黑洞里面我们通常所理解的时间和空间都被超强的引力场扭曲了，改变了性质。那么，同样的道理，宇宙中就完全有可能存在着性质与黑洞类似、形态却与之迥别的空间。这个空间就是虫洞。

所谓虫洞，是宇宙中一些纤细的、管状重力超常区域。它的两端与正常的宇宙时空相通连，而其内部的引力场却强大到能够扭曲常规时空的程度。或者我们也可以借用科学幻想作家的语言，说它们是宇宙中的“时空隧道”，虫洞最引人入胜的地方，就是可以令原本相隔亿万千米的地方变成犹如近在尺咫那样，通常情况下，光线要走上几年时间的宇宙距离，经过虫洞，也许只要几秒钟就可以到达。

为了形象地说明这个问题，可以用如下面的图示来表示。在图中，左面的一张平展的纸张表示正常时空观下的宇宙空间的一个平面。一艘宇宙飞船从A点出发，经过若干年的时间，到达了B点，准备继续飞向C点。显然，要飞到C点，一定还要经过许多年的时间。

虫洞示意图

右图是示意时空发生了“扭曲”的状况，平面被弯曲了，C点和B点已经靠得非常近了。连接B、C两点的就是一条“虫洞”。同样的道理，被弯曲的平面，也可以使A、B两点接近起来，它们之间有另一条“虫洞”。如果飞船可以自由地进出虫洞，那么它在瞬间之间就可以由B点到达C点，或者由B点回到A点。即我们常常幻想的超越时空的限制，自由地往来于过去和未来之间。

图示的平面弯曲，并不表示实际发生了弯曲。只是告诉我们这样一个可能性：在空间存在着一些特殊的通道，在这些通道之中，可以实现超过光速数万倍、数亿倍的运动。有了如此高速的运动，我们就可以实现“四维空间”的梦想，时间也是坐标系中的一个寻常坐标轴，可以沿着它，去提前看看未来是什么样的；也可以回到某个历史时代，亲自体验一下那个时代的一切。

宇宙中真的会有这样神奇的“虫洞”吗？

在20世纪60年代以前，宇宙中有没有中子星都是未解之谜，黑洞的存在与否也被人们画上了一个大大的问号。一般人当然认为，有关“虫洞”的一切，不过是想像力丰富的科学家的美妙、遥远的“梦想”。

1967年，中子星的发现，在掀起追寻黑洞的新热潮的同时，也重新唤起了科学界探索“虫洞”的激情。随着探索的进展，越来越多的科学家相信，宇宙中真的存在着“虫洞”。

但是，理论物理学家也提出了新的难点，“虫洞”中的引力场实在是太大了，一切进入其中的现实世界的物质，都将被毁灭，回复到宇宙诞生最初几分钟的物质状态。形象一点的比方说，我们乘坐一艘太空船，想去看看牛郎星的情况。我们进入一条虫洞时，是一艘太空船，从虫洞的另一端出来时，却是一缕原始的宇宙“烟尘”了。人类怎么可能利用这些宇宙通道进行宇宙旅行呢！

面对这一新的难题，有些物理学家指出：“另一个世界”的物质可以为我们所用。新的概念和问题又来了：所谓的“另一个世界”指的是什么？

理论物理学的研究很早就指出，既然我们的世界中，质子是带正电的，电子是带负电的，物质是有质量的。那么，就应该存在着与之相应的“另一个世界”。在那个世界中，一切都与我们的世界相反：存在着“反物质”，组成反物质的质子是带负电的，其外围的电子则是带正电的。同样，在那个世界中，物质与我们这里不同，可以称之为“负物质”，“负物质”的质量是“负质量”。

20世纪90年代，美国新墨西哥州洛斯阿拉莫斯市的实验室，声称已经成功地证明了“负质量”能存在于现实世界。这一结果，为相信虫洞存在的科学家带来了巨大的希望。

这些科学家解释说，虫洞的超强引力场，可以通过“负质量（negative）”来中和。同时，“负质量”还可以用来控制虫洞，扩大原本细小的虫洞，使它们足以让太空船穿过。

上述研究成果，已经引起了美国航天局的兴趣，它正在考虑拨款资助有关的研究，希望有朝一日，虫洞能够实际应用于人类的太空旅行。

比较保守的科学家则坚持认为，洛斯阿拉莫斯市的实验室所制造的“负质量”的真实性，非常值得怀疑。他们指出，即或在理论上虫洞能够用于太空旅行，在实际上，地球上的人类也没有那么大的经济力量去实现这一科学之梦。英国星际学会的泰勒的话，集中表述了这派科学家的见解，他说：“能坐航天器到火星，我们便该满足了。”

关于宇宙中的虫洞的科学争论，到底结果如何呢？

我们只能告诉你如下的一个事实：1939年起，美国的哈佛大学和IBM公司合作，用了5年时间，制成的第一台计算机，长有15米，高达2．4米。如此庞然大物，只会作加减乘除，以及查表5种运算！60多年之后，我们使用的计算机是什么样的，就无需笔者赘述了。