穿越時空，是許多人的夢想。它存在于許多科幻作品中。現實中是否真的有辦法讓人在極短時間內穿越極遠的距離?

　　著名科學家兼科普作家卡爾·薩根曾向諾貝爾物理學獎得主基普·索恩提出過這個問題。索恩告訴薩根，最好的辦法是穿越一個蟲洞(wormhole)。

　　近日，一項最新研究表明，恒星的一些特殊“小動作”可能會揭示出蟲洞的存在。研究者稱，如果蟲洞兩邊各有兩顆恒星，那么一側的恒星引力會對另一側的恒星產生影響。因此，我們可以通過尋找恒星細微但特殊的運動來尋找蟲洞。

　　這項由中國揚州大學教授戴德昌和美國凱斯西儲大學教授德揚·斯托伊科維奇領導的研究，其結果日前發表于《物理評論D》雜志。

　　科幻故事中的蟲洞真的存在嗎?新的方法如何尋找蟲洞?如果蟲洞真的存在，我們在穿越蟲洞時需要克服哪些困難?

　　時空的通道是宇宙捷徑

　　1935 年，愛因斯坦和物理學家內森·羅森依據廣義相對論預言宇宙中存在一種特殊的“通道”，即“愛因斯坦-羅森橋”或“蟲洞”。蟲洞連接著兩個不同時空中的點，我們可以通過穿越蟲洞的方式減少宇宙旅行的時間和距離。

　　也就是說，蟲洞是宇宙中的捷徑。想象一下，在一張平鋪的紙上，一只螞蟻要從A點走到B點，“旅行”路途即紙面上A點與B點之間的直線距離。如果紙張彎曲，那么A點和B點之間的空間距離就變得更近，直到兩點重疊。此時，螞蟻再從A點走到B點，“距離”就大為縮短，進而避免了漫長的星際旅行。

　　中國科學院國家天文臺研究員茍利軍說，從地球出發，到織女星，如果僅僅限定在我們這個宇宙維度當中，最短的距離也需要 25 光年，但在高維空間可能只是幾米。“蟲洞相當于高維空間的一個通道，給我們提供了一個便捷的方式，讓我們能夠進行星際旅行。”基普·索恩此前就寫過一個利用蟲洞進行星際旅行的劇本，后來被導演斯托弗·諾蘭搬上熒幕，打造了著名的好萊塢大片《星際穿越》。

　　雖然愛因斯坦的廣義相對論從數學上預測了蟲洞的存在，但迄今為止還沒有人發現它。美國俄勒岡大學理論物理學教授史蒂芬·許表示：“到目前為止，關于蟲洞的整個事情還是一種假設，沒有人認為我們很快就會發現蟲洞。”

　　銀心黑洞可能是藏身之所

　　在廣義相對論中，蟲洞與黑洞有關。

　　在黑洞中，物質坍縮成了一個點，稱為奇點。物質一旦進入黑洞，就會被永遠困住。蟲洞在外部有著與黑洞同樣的結構，但它的中心并非是奇點。

　　雖然黑洞和蟲洞外部結構相同，但蟲洞的另一端可以存在物質，而黑洞則不行。科學家推測，圍繞蟲洞運行的恒星軌道，可能與圍繞黑洞運行的恒星軌道略有不同。具體而言，如果引力場可以通過蟲洞傳播，那么恒星的軌道將受到影響，并偏離標準的史瓦西軌道。

　　研究人員建議在銀河系檢驗這一想法。他們認為尋找這些時光隧道的最佳地點是超大質量黑洞附近，例如銀心的人馬座A*。因為蟲洞需要極大的時空扭曲，而時空扭曲又取決于非常強大的引力。

　　據報道，有研究人員一直在觀測人馬座A*附近的一顆名為 S0-2 的恒星。如果蟲洞確實存在于人馬座A*附近，S0-2 就會受到蟲洞另一邊的恒星引力的影響，那么隨著時間的推移，S0-2 會輕微偏離預期的軌道。

　　戴德昌和德揚·斯托伊科維奇領導的研究團隊發現，蟲洞入口與普通黑洞存在區別，而且這些差異可以通過遠距離觀測發現，不需要飛臨或鉆入黑洞。

　　兩位研究者從考察蟲洞口附近時空區域守恒律出發，分別計算了電荷、引力和標量場。檢查這三者是否可以穿過蟲洞，并影響蟲洞另外一側的時空。計算結果顯示，標量場的影響無法穿過蟲洞，但電荷和引力的影響都可以透過蟲洞，在另外一側時空中留下痕跡。

　　德揚·斯托伊科維奇說：“如果我們檢測到 S0-2 軌道上的擾動，最有可能的解釋是其附近存在蟲洞。但我們不能肯定地說這一定是蟲洞造成的。因為其他因素也有可能擾亂這顆恒星的運動。”

　　脆弱的蟲洞難當大任

　　想要穿越蟲洞并非輕而易舉，一方面，蟲洞存在與否這一問題本身沒有得到解決，我們不知道蟲洞是否存在，又在何處。另一方面，即便找到了蟲洞，在穿越蟲洞時還要面臨許多未知的挑戰。

　　最大的問題就是蟲洞的穩定性難以保證。有人說，蟲洞對于星際旅行或許毫無用處，因為它們會很快崩潰。史蒂芬·許說，穩定蟲洞需要某種非常特殊的物質，但目前尚不清楚這種物質是否存在于宇宙中。

　　根據基普·索恩的設想，具有“負能量密度”的奇異物可以作為保持蟲洞持續開放的物質條件，由此蟲洞將被改造成違背因果律的時間機器，用于星際航行。但美國國家航空航天局的埃里克·克里斯蒂安博士說：“目前沒有任何方法來產生這些巨大的負能量。我們對如何創建或維持蟲洞無能為力。”

　　除此之外，穿越者還要面臨高輻射以及異物接觸的風險。

　　“使用可穿越的蟲洞進入未來或回到過去，這并非易事，因為將蟲洞轉變成時間機器需要付出很大的努力，要擺脫蟲洞也異常艱難。”天體物理學家埃里克·戴維斯說。

　　茍利軍表示，我們通常認為的蟲洞很有可能自然存在于黑洞中心，而我們又到不了這個中心。即使黑洞的中心可能產生所謂的蟲洞，還有一個非常大的問題，就是蟲洞的時標只有 10-43 秒，尺度大約只有 10-35 米，“如何讓蟲洞達到非常大的尺度，讓飛船能夠進入，還要支撐足夠長的時間，讓飛船有足夠多的時間穿過，這都是需要解決的問題。”

　　德揚·斯托伊科維奇說：“即使蟲洞可穿越，人與飛船也很可能無法通過。我們需要負能量來保持蟲洞的持續開放，但目前的我們什么也做不了。總之，要創建一個穩定的、巨大的蟲洞，需要一些未知的‘魔術’。”

　　廣義相對論似乎確實允許時空經過某些路徑，給出了時空旅行的可能，但是這些路徑超出了人類已有的測試能力。至少目前來看，還沒有已知的時空旅行方式，蟲洞也只能是我們翹首以盼的未來。

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　　制造一個蟲洞

　　神秘的蟲洞藏著許多謎題，然而就連蟲洞是否真實存在，我們都沒有任何證據去證明。不過日前國外媒體刊文指出，我們也許有辦法打造一個近乎穩定的蟲洞。

　　從理論上來看，創造蟲洞的方法相當簡單：根據愛因斯坦的廣義相對論，質量和能量可以使時空發生扭曲。只要能準確把握質量和能量的值，就可以在宇宙的不同部分之間形成一條隧道、一個蟲洞。科學家列舉了制造這個蟲洞所需要的“工具”：一個帶電荷的黑洞和宇宙弦。攜帶電荷的黑洞會使其奇點拉長和扭曲，因而與另一個帶相反電荷的黑洞相連——我們就得到了一個蟲洞。只是，這個蟲洞仍不穩定，所以我們需要一根張力極大的宇宙弦來穿過蟲洞兩端，保持蟲洞兩端的持續開放;同時還需要另一根宇宙弦穿過蟲洞，然后往回繞形成環形，來撫平這個蟲洞的震顫。如此，一個穩定的蟲洞“制造”成功。只是這個方法只存在于理論中，制造蟲洞所需要的“工具”，也同蟲洞一樣神秘，我們從沒有發現過。
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