愛因斯坦-羅森的蟲洞是什麼？為何它能讓我們穿越時空？

它可能不存在，也可能無處不在

「蟲洞」是一個奇怪的名稱，但也具有說明性。

你可以想像一個蘋果，上面有一個蟲子想以最快的速度到達另一側。它利用挖洞以最可能直線的方式到達，而非從蘋果的表面繞到另一側。

就是這樣：就像在伊甸園和伊薩克·牛頓那裡發生的一樣，又一次是蘋果，將我們帶入一個新的知識世界。

蟲洞是作為解決科學難題方法的開端。

橋梁

1915 年阿爾伯特·愛因斯坦在發表了他的廣義相對論後，愛因斯坦非常擔心他的論點有個大漏洞。

「他提出了整個宇宙的全新理論，理論中他還說是行星的坍塌，形成了黑洞，」物理學家吉姆（Jim Al-Khalili）向記者說道。

「在那個時代，以及那個時代之後的數年中，黑洞被普遍認為是不存在的，它們只是數學模型的產物。」甚至愛因斯坦也這樣想。但是，有件事困擾著他：

在黑洞的中心，有其獨特性，在這個中心點上，所有物質都坍縮到零，因此就是無限密度。對於愛因斯坦這樣的物理學家來說，他不喜歡一種物質的尺寸是零。就像你用計算器用零做除法，會顯示錯誤。

「然後，他同以色列物理學家羅森一同發表了一篇文章，文章中指出如果數學稍有變化，這種獨特性就會成為一座橋梁，連接黑洞中心到另一個地方，也許是到另一個黑洞，甚至是白洞，」吉姆解釋道。

白洞

「黑洞是可以吸取一切的東西：任何物質，甚至是光，它們被吸走後永遠不會再出來。而白洞正好相反：它不會吞噬任何東西，而是吐出所有物質。意思就是所有掉入黑洞的物質，將會從另一個極端被釋放，那個極端就是白洞。」

羅森曾是愛因斯坦的助手

「這就是著名的愛因斯坦-羅森橋」。

它也恰好是蟲洞的原始名稱。

蟲洞的概念是美國理論物理學家約翰·惠勒（John Wheeler）在 1957 年引入的。

捷徑

在差不多 30 多年後，普立茲獎的獲得者、天文學科普作家卡爾·薩根（Carl Sagan 1934-1996）正在寫他的新小說《接觸》（出版於 1985 年），書中實現了一個千年的夢想：人類與外星人之間的接觸。

在小說的原始版本中，研究外太空生命和地外文明的美女科學家發現了一組從宇宙中心織女星發來的神秘信號源，另外還有四名科學家進入了一個外星人創造的黑洞，以便通過黑洞到達外星人居住的星球。

但是物理學可不站在他這邊。

問題是，如果他們進入了黑洞，最可能的結局會非常不同。

根據現代科學，他們最起碼會碰到的情況是，隨著他們逐漸靠近黑洞，他們身體的各個部位將受到不同的引力的拉扯，他們的身體會變長變細，直到變成麵條形狀，最終撞死在黑洞的核心中。

麵條將是我們面對黑洞的最終結果

正是這個愛因斯坦-羅森橋的使用，讓作家薩根非常困擾。

儘管薩根是一名科幻小說家，但同時他也是一名科學家，為了解決這個書中難題，他便請求一位朋友的協助，他叫基普·索恩（Kip Thorne），是相對論領域的主要專家之一。

當索恩開始研究愛因斯坦的方程式時，他意識到在理論上是有可能建立一種全新的「可穿過式的蟲洞」。

正是這樣，科幻小說便創造出了一個蟲洞的現代理論，並在之後發表在了物理雜誌中，由此開闢了一個全新的研究領域。

同名電影在《接觸》出版後上映

如果你認為在時空中穿過光年走捷徑的想法非常荒唐的話，那麼它來了。

超越時空

如何做到？

宇宙學家安德魯·波岑（Andrew Pontzen）提出的關於將蟲洞變為時空機器的說明是這樣。

「如果你能創造出一個蟲洞的兩端，這兩端連接著兩個空間，那麼你就可以通過一個埠以光速進行旅行，它會將你發送到未來。這樣，你擁有的蟲洞就不僅僅可以將你從一個地方帶到另一個地方，而且還可以將你從一個時代帶去另一個時代。」

這樣你就可以穿越到未來，而不是過去。

「你可以拜訪未來，然後回到現在。你不能去到你在創造蟲洞前的那一刻，但是你可以回到現在，」波岑在 BBC 的節目中說道。

但你應該可以想像，這樣一個奇怪的想法帶來了無窮的現實問題。

但這並不影響科幻小說利用這個想法：喜歡蟲洞理論的作者將時空旅行變為了自己的經典元素，儘管他們並不像薩根的《接觸》那樣嚴格地對待科學。

電影《回到未來》

電影《回到未來》三部曲，開始於薩根小說出版的同一年，電影中的主角不僅可以回到過去，而且還可以改變過去。

「能夠改變過去的概念是錯誤的：因為有物理規律保護著你。雖然在科幻作品中這點通常被忽視，因為如果存在改變過去的可能，那麼就會清除你現在的存在——就像《回到未來》中那樣，」科幻作家詹妮弗·歐萊特（Jeniffer Oullette）這樣說道。

「但是從物理角度出發，時間線是受保護的：你不可能改變已經發生的事情，從定義上說，它已經發生了。」

另一個宇宙

然而，有一種方式可以改變過去：創造另一個宇宙，它是多宇宙的一部分，也叫平行宇宙，它包含了你不同行動後所創造的不同宇宙版本。

根據物理，這點是完全可行的。

但是，在你認為我們是在虛張聲勢之前，有一個基本問題：宇宙中真的有蟲洞嗎？

在理論中，時空的捷徑是存在的

「在紙上的數學計算中，它是存在的，」波岑這樣回答。

「如果真的存在，那就是另外一回事了，因為創造並維持它，你需要一種特殊的超大能量，與我們所知的任何能量都不相同。這是一種我們尚未知曉是否存在的能量。」

「如果它存在，那麼你就可以創造出蟲洞。」

這種「特殊能量」是維持蟲洞埠保持開啟和穩定的必須物質。

這種能量到底有多特殊？

！！！

蘋果不是第一次幫我們認識世界了

準備好看看吉姆教授的回答吧，它會讓你驚掉下巴。

「我們經常說到的黑暗物質，或者叫反物質，它們與這種特殊能量的物質相比，都不值一提，這種特殊物質具有負質量……一個物質的重量是負5公斤是什麼意思？毫無疑問，你能得到的最小物質的重量是零！」

「但是，當然，愛因斯坦的一個結論是質量和能量是相互關聯的：E=mc²。所以質量可以轉化為能量，反之亦然。而我們得到的是負能量。一個物質可以從真空中吸收能量，而真空中的能量為零，所以這個物質必須快速向真空歸還能量。」

「就像你沒有錢，你去借錢一樣：你可以借錢，但是你要快速還錢。你借的次數越多，那麼你就要快速地去還錢。」

「所以就可以想像，在量子尺度上，具有負能量的真空中，這種能量可以轉化為質量，來保持蟲洞的開啟。」

「在數學計算中這是可行的，但在現實中，沒人可以觀察到這怎麼行得通。」

那麼，蟲洞可能就不存在！

不要讓負能量入侵你，顯然，如果你仔細觀察，蟲洞可能無處不在。

無處不在

這是物理學的全新概念，但它可以給愛因斯坦的一個小問題提供解決辦法。

「在 1935 年發表愛因斯坦-羅森橋的文章之後，愛因斯坦在同年發表了一篇論文，表達了他對於量子力學的焦躁和不安：兩個糾纏的粒子如何能夠分離，而且通過某種方式，仍然保持著聯繫。」

「有跡象表明其原因是它們被一個量子級的蟲洞連接在一起。這就是當前的一種想法，而且物理學家正在認真對待。」

「那麼也許在量子級，蟲洞是存在的，」吉姆教授在 BBC 的訪談中這樣宣布。

那麼他認為存在嗎？

「我認為蟲洞存在。我們可以將它們膨脹到體積足夠大，然後通過蟲洞發射宇宙飛船，但目前這還是科幻小說中的一部分。」

那麼讀者朋友們，你們相信嗎？