蛀洞

在宇宙中存在著蛀洞，從一頭進入就會從另一頭穿出。雖然還不知道它實際上是什麼東西，有人認為它是白洞隧道，雖說是隧道也不像穿過大山或橫貫海底連通兩岸那么簡單，它裡面的時間和空間都是極度扭曲的，是通常的想像無法承受的暗道。

基本介紹

• 中文名：蛀洞
• 外文名：Wormhole

理論研究

構想

索恩把隧道的兩個口（一方為入口的話，另一方就是出口）作為 A 和B，A 和B 都是因量子論觀點產生的極其微小的洞口，隨著巨大的能量的注入而不斷被擴大。洞口附近乃至其中心部沒有任何障礙通行的點（數學上稱其為奇點）。

實現

好了，假定某人住在B 處並使A 處開始振動，由於振動是最簡單的加速運動，所以A 的時間慢於B 的時間，漸漸地越差越多。當B 處已是1998年時，A 處也許剛到1993 年，這時此人儘可能快地從外面由B 處到A 處，他所處的世界轉眼就變成了1993 年。但是，現在還不能馬上說他走進了過去的世界，因為A 與B 畢竟不是同一個地點（世界）。像東京與大阪，坐上新幹線列車很快就能去，撥個電話馬上就能通……還不是這樣的關係，我們必須把B 和A 看作是不同的世界。

根據索恩的理論，來到1993 年A 處的此人跳進蛀洞A 從蛀洞B 跳出，通過蛀洞不需要時間，因此跳進的瞬間也是跳出的瞬間。這樣，從洞裡出來的他周圍與A 一樣為1993 年，地點為出發點B。B 正是他的故鄉，離開故鄉時是1998 年，再次出現在故鄉時卻是1993 年，因此他實現了回到過去的旅行。

疑問

按照以往的相對論，移動到過去是不可能的。基普·索恩藉助於蛀洞使不可思議的行動成為可能。在此隧道里進入的時刻與出去的時刻完全相同，這是他的理論的核心。上面就是《物理評論通訊》上載文的要點。

聽了上面一席話，有的讀者也許會感嘆‘的確是個辦法……’並得到十分的滿足。總覺得似懂非懂或到底是怎么回事壓根兒沒鬧明白的人也一定不少。

時空旅行

科幻小說中的蛀洞和時空旅行

1985年夏，美國著名科幻作家卡爾·薩根完成了他的新作《接觸》。在該作尚未刊出之前，他將原稿送交加利福尼亞理工學院的基普·索恩博士，希望能為科幻小說中的時間旅行尋找一個合理的解釋。此時索恩正在指導兩名青年作哲學博士論文，索恩即以薩根提出的問題作為試題，帶領兩位研究生進行探討，並將其研究成果發表在美國物理學會的《物理評論通訊》上。索恩等認為：從理論上來說，利用他們發現的大尺度蛀洞的新特徵，人們不僅可以縮短星際旅行的時間，還可以返回過去。

質疑

對時空旅行的質疑

蛀洞作為一種新的概念，提出已經有70多年了。當愛因斯但提出廣義相對論之後不久，物理學家就開始對蛀洞發生興趣。大尺度蛀洞是愛因斯但廣義相對論場方程的一個解，它標誌著一種空間和時間的幾何結構。在這種結構中，宇宙的兩個區域是由短而窄的"咽喉狀部分"相連線。1916年卡爾·施瓦茲奇爾德解愛因斯但廣義相對論場方程得到的施瓦茲奇爾德蛀洞具有動態結構。蛀洞由零半徑膨漲到最大半徑，然後又收縮回零。這一過程進行得極快，即使以光速運動也無法從一個孔口到達另一孔口。此外，蛀洞有很強的引力，當人們離它還有相當的距離時就會被引力撕成碎塊。這樣的蛀洞當然不能作為旅行的通道。

合理解釋

時空旅行的合理解釋

索恩等入構思了可通行蛀洞的幾何結構，其咽喉部保持開放，人們通過時只受到適度的加速度和潮汐力。愛因斯坦的場方程表明，任何可通行的蛀洞一定含有某種形式的奇異物質。這種奇異物質具有"負壓力"，有點象被拉長的彈簧，現在還沒有人知道這種物質是否存在。假如這種物質存在，它與其它物質的相互作用很弱，又不會傷害旅行者，那么可通行的蛀洞就有存在的可能性。索恩從研究愛因斯坦場方程出發，發現了大尺度蛀洞的新特徵，為薩根的科幻小說找到了理論解釋。如果我們能找到索恩所構想的那種蛀洞，便可以將蛀洞的一個邊洞口開在太陽附近，另一邊洞口開在天琴座織女星附近，乘火箭沿蛀洞作星際旅行，在短時間內到達距離為25光年的織女星。瞧，科幻小說成了科學研究的先導。當然這一切僅僅是理論的延伸，到目前為止還沒有一個人觀察到蛀洞。但當人們通過計算預見到海王星的存在時，沒有一個人能觀察到海王屋，而現在觀察海王星不是什麼了不起的事情了。

索恩的研究成果也為薩根科幻小說中時間旅行找到了一個合理的解釋。假設蛀洞有A、B兩個洞口，使B洞口作加速運動，其速度接近光速，而A洞口保持靜止，根據狹義相對論所測預的效應，B洞口的時鐘慢於A洞口的時鐘。這時乘火箭以接近光速的速度從A洞口向B洞口行進，到達B洞口的時刻比從A洞口出發時提前了。此時立刻通過蛀洞返回，到達出發點A洞口的時刻比離開時還要早。也就是說10點鐘時你從A洞口向B洞口以接近光速的速度運動，而到達B洞口時，時間卻是9點鐘，立刻穿過蛀洞回到A洞口，還不到10點種，這樣通過蛀洞就完成了一次逆時而行的旅行。在這裡索恩的科學推斷與薩根的科學幻想似乎很好地吻合在一起了，然而科學推斷與科學幻想之間是有很大的不同。科學幻想可以避開許多難以解決的具體問題，把它留給後人去研究，而科學推斷必須面對這些難題，逆時旅行要重新評估自然現象中的因果關係和時間演變的概念。例如，當你在逆時旅行中如果遇見了你出生前的父母，當你試圖向他們開槍射擊時，就會出現難以解決的問題：如果擊中身亡，那么你是如何來到世上？科學家認為必須採取一些基本原理來使自然系統的演變不會自相矛盾，即採用相容性原理來補充因果律。就是說槍不是不發火就是未命中。

研究方向

自從索恩發表了大尺度蛀洞新的特徵之後，引起了不少物理學家的關注，一些學者提出了新的假設。也有一些人提出許多疑點，認為蛀洞理論不可能成立，因為它不僅破壞了物理學的大前提--因果律，而且還會動搖許多物理學的定律，至少從目前人類的認識來看，蛀洞的存在還有很大的不確定性。