虫洞可打开或实现星际旅行

zhixun

2012年03月19日 08:04  新浪科技

　　虫洞一直以来都是科学家和科幻迷们热议的话题之一。这种一种神奇的时空通道，你从虫洞的这一端进入，当你从另一端出来时，你可能已经身处冥王星，甚至远在数百万光年外的仙女座星系

美国宇航局钱德拉X射线空间望远镜拍摄的人马A中心区域影像

仙女座大星系(M31)距离银河系约260万光年，和银河系以及周围其它几个伴星系共同组成一个星系群

这是一个引力透镜效应的实例：位于图像中央位置的一个大质量星系群具有强大引力，导致其后方远处星系传来的光线被完全并呈现多重假象。在这一案例中，充当前景引力透镜体的星系群编号为SDSS J1004+4112，位于小狮座方向，距离地球约70亿光年。图像由哈勃空间望远镜拍摄
　　新浪科技讯 北京时间3月19日消息，据国外媒体报道，虫洞一直以来都是科学家和科幻迷们热议的话题之一。这种一种神奇的时空通道，你从虫洞的这一端进入，当你从另一端出来时，你可能已经身处冥王星，甚至远在数百万光年外的仙女座星系。
　　当然，毫不奇怪的，至今还没有任何人曾经真正制造出这样一个虫洞设备，甚至连接近造出的进展都没有。其中的一大原因就是虫洞极不稳定，即使是在论文中，科学家们也已经注意到它们有着会在一瞬间关闭的强烈趋势，除非有某种具有负能量的特殊“物质”才能让其保持开放，但这种物质本身是否存在仍然存有很大的疑问。
　　再现曙光
　　但是现在这一切似乎都将出现改变。一个由德国和希腊科学家组成的国际小组最近证明，制造出一个虫洞或许并不需要用到任何这种奇异的负能量物质。来自德国奥登堡大学的波柯哈德·克莱豪斯(Burkhard Kleihaus)表示：“你甚至连具有正能量的常规物质都不需要。虫洞不需要任何东西就可保持开放。”
　　这项发现开启了一项潜在的可能性，那就是我们或许将来有朝一日会在太空中找到一个虫洞。宇宙中那些远比我们先进的技术文明或许早已开始利用虫洞这种星际地铁系统往返于广袤的宇宙空间。甚至最终我们自己也将可以利用这种虫洞交通系统作为我们通往其它宇宙的通道。
　　虫洞的概念最早出现还要追溯到爱因斯坦提出的广义相对论，在这一理论中，爱因斯坦指出引力是一种假象，它的本质是由于能量引起的时空弯曲，最常见的这一现象就是由大质量的恒星和星系导致的。就在1916年爱因斯坦发表他的论文后不久，奥地利物理学家德维希弗·弗拉姆(Ludwig Flamm)便发现这一理论将可以导出某种穿越时空的“通道”。
　　但对虫洞这一概念进行详细研究的还是爱因斯坦本人，他和另一位著名的物理学家内森·罗森(Nathan Rosen)一起进行了这项研究工作。在1935年，他们提出了一种连接两个黑洞的时空通道的概念，即所谓的爱因斯坦-罗森桥。但是要想穿越这条时空隧道，就必须要求这条隧道两端的黑洞是某一特定的类型。传统定义中的黑洞具有极强的引力效应，物质一旦在其作用下穿越一道所谓“视界”的终极界限便将万劫不复，永远无法逃离。而在爱因斯坦和罗森的理论中，物质将可以穿过这条通道的两端。
　　爱因斯坦和罗森构建他们的这一理论似乎仅仅是出于一种好奇心，那就是：虫洞通向的目的地几乎是无法想象的。虫洞能带我们去往的目的地是另一个平行宇宙中的某一空间区域，在那个宇宙中或许有着它们自己的星系，恒星和行星。当然对于今天的科学界来说这样的假设是非常合理而自然的，但是在爱因斯坦和罗森生活的年代，这种想法几乎是让人难以想象的。
　　幸运的是，在广义相对论中还允许出现另一种类的虫洞。1955年，美国物理学家约翰·惠勒(John Wheeler)证明有可能将我们这一宇宙中的两处不同区域连接起来，并以此实现高速的星际旅行。他在这里正式采用了“虫洞”这一吸引人眼球的名字，而他本人对于黑洞的命名也曾做出贡献。但是他的这一虫洞版本同爱因斯坦-罗森的版本都具有同样的缺陷，那就是它们非常不稳定。即便是让一颗光子进入其内部都将立即引起黑洞视界的形成并导致虫洞关闭。
　　打破僵局
　　有趣的是，将这一僵局进一步向前推动的却是一位美国的行星天文学家卡尔·萨根。在他的科幻小说《超时空接触》中，他需要构思一种在科学上能站得住脚的高速星际旅行方式，以便让他笔下的女英雄实现在时空中的穿梭。这部小说后来被拍成了同名电影，片中的女主角艾莉由著名美国女演员朱迪·福斯特饰演。于是困扰的萨根向加州理工学院理论物理学家基普·索恩(Kip Thorne)求助，后者很快意识到虫洞的概念可以帮助解决这一问题。1987年，索恩和他的研究生麦克·莫里斯(Michael Morris)和尤里·约瑟夫(Uri Yertsever)一起，提出了一种可以实现星际旅行的虫洞方案。他们证明，如果能找到某种具有负能量的物质，那么只要使用足够多的这种物质，其负能量性质将产生对引力的自然对抗，如此便能保持虫洞的开放。
　　而负能量物质也并没有它的名字听上去那么荒谬。想象两块平行放置的金属片，一同置于真空中。如果你将这两块金属片不断相互接近，它们当中相隔的真空区域将具有负能量——即这里具有较之外部真空区域更低的能量。这是因为正常状态下的真空就像是波涛汹涌的大海，而当两块金属片非常接近时，较大的波浪将无法通过，于是便被排除在外。于是留在两块金属片之间区域的能量就将少于外侧其它区域。
　　不幸的是这样的负能量实在太微不足道，根本无法用于维持虫洞的开放。事实上，索恩和他的合作者们提出的虫洞开放策略将需要巨大的负能量来源，其总量几乎将相当于一颗普通恒星