假設你想從A點到B點,這裡的說的A點是地球,B點是離我們最近的系外行星,半人馬座阿爾法星Bb,距離我們4.24光年。因為物理定律阻止任何物體的速度超過光速,這意味著到達B點的最短時間是4年多一點。現在以及未來我們並沒有辦法接近光速。用我們現有的技術,我們能做到的就是以每小時32186.88公里的速度,或者說0.003%的光速前進。按照這個速度,我們需要142000年才能到達半人馬座阿爾法星Bb。
想把任何人送到這顆系外行星,要麼在克服長時間的太空旅行方面取得進步,要麼需要把幾代人送到宇宙飛船上居住,以某種方式克服在太空中的繁衍問題,以及解決長時間給旅行人員帶來的生理和心理壓力。此外還有船舶設計。什麼材料可以保存幾十萬年?那麼多的資源——食物、水、燃料——該如何裝載到飛船上呢?在如此遙遠的距離上,通訊問題如何解決?
因此,目前沒有辦法從A點到達B點,除非有某種捷徑可以大大減少到達另一個星球所需的時間和距離。
電影「星際穿越」中對蟲洞的解釋。眾所周知,這部電影與理論物理學家基普·索恩(KipThorne)密切合作,對蟲洞和黑洞有一些精確的描述。
這就是蟲洞的由來。它們是超空間(更高維度)中的橋樑,從一個地方到另一個地方,無論是4光年遠還是10萬光年遠。你拿起時空的結構,把它摺疊起來,從原點到你想去的地方,創造出一個洞,繞過了原本你必須要去的廣闊區域。這條捷徑可以大大縮短你的旅行時間;你會在進入蟲洞後立即到達目的地。
蟲洞是廣義相對論方程的解,被稱為愛因斯坦-羅森橋。如果兩個蟲洞的末端連接到時間而不是空間,理論上一個人是可以在時間中旅行的。廣義相對論認為引力是質量彎曲時空產生的。數學公式也證明了如果時空可以被質量彎曲,那麼它肯定可以用其他方式扭曲和操縱空間,所以蟲洞並沒有違反物理學定律。
但是在蟲洞內部,由於引力的作用隧道內壁會相互吸引,整個蟲洞很不穩定,會瞬間崩塌。不僅如此,蟲洞坍塌時將會釋放巨大的能量,對附近的星系將造成嚴重的破壞。
如果要保持蟲洞的開放狀態,就需要一些物質產生反引力來平衡蟲洞內壁的引力——也就是說,這些物質必須具有負能量。我們都知道暗能量導致了宇宙膨脹速度的增加,它可能具有我們需要的反重力特性。有一種猜想是,蟲洞的一端連接黑洞,另外一端連接白洞,這樣引力將會平衡,蟲洞才不會瞬間崩塌。
三維空間中的洞是一個球體。《星際穿越》
根據量子力學,隧道內部將充滿奇異粒子和大量的輻射,這將嚴重輻射灼傷任何試圖通過隧道的物體。
史蒂芬·霍金的理論認為蟲洞其實已經存在,只是它們的規模太小並處在亞原子水平,以至於我們無法看到它們。就像宏觀物體的表面看起來都是光滑平坦的,但放大會顯示出它的縫隙、粗糙的表面和孔洞。在量子級蟲洞不斷地出現,消失,再出現。在這個理論中,有可能以某種方式擴大一個原始蟲洞,可以讓一個人或一艘宇宙飛船通過,目前都是猜想。
無論是宏觀世界還是亞原子水平,到目前為止,我們還沒有在我們的宇宙中發現任何蟲洞。據一些研究人員說,這可能是因為蟲洞躲在黑洞後面。這與廣義相對論的預測一致,廣義相對論認為蟲洞的兩端可能有黑洞。這也將與量子力學一致,在量子力學中,黑洞仍然是神秘的異常現象,如果黑洞確實隱藏了一個蟲洞,那就更加具有物理意義。
與蟲洞一樣,廣義相對論預測宇宙中也存在白洞,但從我們未探測到。可能蟲洞的一端隱藏在黑洞後面,另一點隱藏在白洞後面,旅行者可以從白洞出去。有些蟲洞甚至像地鐵一樣允許多個出口。宇宙內部的蟲洞存在於一個宇宙中,而蟲洞卻連接著多個宇宙。有單向蟲洞,雙向蟲洞。
「由於我們還沒有一個可靠的理論將廣義相對論與量子力學結合起來,我們不知道能容納蟲洞的所有可能時空結構。哈佛-史密森天體物理中心的阿維·勒布說。
關於蟲洞是否真實存在很大程度上取決於我們尚未掌握的事實和我們尚未理解的物理學。蟲洞很可能並不存在於宇宙之中,但我們也沒有多少證據表明蟲洞不可能存在。相反許多證據指出,這些橋樑並不是科幻小說。