在熱播韓劇《來(lái)自星星的你》的結(jié)尾處，“都叫獸”雖然離開(kāi)地球，但卻可以借助“蟲(chóng)洞”間歇性返回地球，與千頌伊見(jiàn)面。而綜觀(guān)流行的科幻類(lèi)作品，“蟲(chóng)洞”已經(jīng)是跨越空間的標(biāo)配，那么蟲(chóng)洞到底從何而來(lái)？上周六，在南方都市報(bào)與廣東科學(xué)中心合辦的小谷圍科學(xué)講壇上，中山大學(xué)天文與空間科學(xué)研究院院長(zhǎng)李淼與大家分享了這一理論。

“蟲(chóng)洞”起源：愛(ài)因斯坦相對(duì)論

李淼說(shuō)，“蟲(chóng)洞”在英文里叫“worm -hole”，顧名思義，就像蘋(píng)果上被蟲(chóng)子蛀出來(lái)的洞，所以有時(shí)也被譯為“蛀洞”。這個(gè)概念的起源，要從1916年愛(ài)因斯坦發(fā)表廣義相對(duì)論說(shuō)起。

廣義相對(duì)論認(rèn)為，萬(wàn)有引力的本質(zhì)是時(shí)空彎曲。比如地球?yàn)槭裁蠢@著太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)呢？因?yàn)樘?yáng)有巨大的質(zhì)量，使得周?chē)臅r(shí)間和空間變得彎曲了。地球繞著太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)，不是因?yàn)槿f(wàn)有引力，因?yàn)榈厍蛟趶澢臅r(shí)空里必須走捷徑。就像在平地上走路會(huì)走直線(xiàn)一樣，物體在彎曲的時(shí)空里要走彎曲的捷徑。

如果一個(gè)恒星非常巨大，到最后就有可能支撐不了自己的萬(wàn)有引力，成為黑洞。在宇宙到處充滿(mǎn)了黑洞，在天文學(xué)上已經(jīng)被證實(shí)了———比如銀河系的中心就是一個(gè)巨大的黑洞。黑洞產(chǎn)生的時(shí)空彎曲非常大，所以在黑洞附近的一個(gè)范圍內(nèi)，即使速度最快的光也無(wú)法逃逸，所以黑洞外的我們無(wú)從得知黑洞里發(fā)生了什么，這個(gè)邊界就叫“視界”。

愛(ài)因斯坦和他的助手羅森，構(gòu)想了一個(gè)模型———如果有兩個(gè)黑洞，表面看不在一個(gè)時(shí)空區(qū)域，但是它們通過(guò)某種方式連接在了一起，這就避免出現(xiàn)時(shí)空奇點(diǎn)。這兩個(gè)連起來(lái)的黑洞，就像是一座橋，把不同的兩個(gè)點(diǎn)連在一起，從這個(gè)黑洞進(jìn)去，就能從另一個(gè)黑洞出來(lái)。這個(gè)理論被稱(chēng)為“愛(ài)因斯坦-羅森橋”。

“愛(ài)因斯坦-羅森橋”一般被認(rèn)為連接兩個(gè)點(diǎn)，但實(shí)際上還有更復(fù)雜的情況———假定黑洞是旋轉(zhuǎn)的，它的時(shí)空非常復(fù)雜，連接許多個(gè)不同的視界。

蟲(chóng)洞像隧道？50%靠譜

使得“蟲(chóng)洞”概念廣泛為世人所知的，是美國(guó)著名學(xué)者兼作家卡爾·薩根的小說(shuō)《超時(shí)空接觸》。這部小說(shuō)被好萊塢改編成了電影。在電影中，女主角穿越了蟲(chóng)洞，來(lái)到了宇宙中多個(gè)不同的星系，并目擊了其他智慧生物生活的星球。電影中的蟲(chóng)洞，被描繪成墻壁發(fā)光的隧道，就像《愛(ài)麗絲漫游仙境》中愛(ài)麗絲掉進(jìn)去的兔子洞一樣。

但李淼認(rèn)為，這種視覺(jué)效果只有50%正確。如果我們?cè)诙S的空間，也就是一個(gè)面上想象，可以把蟲(chóng)洞理解為這樣：一個(gè)平面被彎折了U型，我們?cè)赨型的兩側(cè)各掏一個(gè)洞，中間鏈接起來(lái)，那么二維面上的點(diǎn)就能穿過(guò)這個(gè)洞，走到對(duì)面去，這個(gè)過(guò)程比經(jīng)過(guò)U型的彎曲部分路程更近，也就形成了“空間跳躍”的效果。這個(gè)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)站在三維中看，就好像在一張彎曲的紙上穿了個(gè)“兔子洞”。

但我們本身生活在三維空間，在三維空間中的我們很難以四維空間的視角來(lái)把前文中的想象從二維推廣到三維。通俗地說(shuō)，假設(shè)我們的世界中存在蟲(chóng)洞，那么蟲(chóng)洞的入口很可能是一個(gè)球狀的空間，但這個(gè)球狀空間并不會(huì)像影視劇里一樣，有著明顯的閃閃發(fā)光的邊界，我們進(jìn)入了蟲(chóng)洞，可能都還不知道，一直到從蟲(chóng)洞進(jìn)入另外的空間才能意識(shí)到。

蟲(chóng)洞存在與否仍難確定

《超時(shí)空接觸》不僅讓民眾喜聞樂(lè)見(jiàn)，也導(dǎo)致理論物理學(xué)家深入研究蟲(chóng)洞存在的可能性。加州理工大學(xué)的理論物理學(xué)教授索恩在1988年發(fā)表了關(guān)于蟲(chóng)洞的論文，認(rèn)為蟲(chóng)洞的存在將產(chǎn)生巨大的壓強(qiáng)，導(dǎo)致出現(xiàn)一些違反物理規(guī)律的事。

“我在斯坦福的電子圖書(shū)館里搜索了下，標(biāo)題含有蟲(chóng)洞的論文就有1098篇。最近的一篇是十天前剛發(fā)表的?！崩铐嫡J(rèn)為，這說(shuō)明蟲(chóng)洞這一概念非常受到學(xué)術(shù)界的重視。但目前的主流研究既無(wú)法確定蟲(chóng)洞的存在，也無(wú)法否定蟲(chóng)洞存在的可能性。

不過(guò)如果人類(lèi)未來(lái)掌握了蟲(chóng)洞的秘密，或許能為宇宙探索產(chǎn)生很大的幫助。離太陽(yáng)系最近的恒星是比鄰星，距離是4.2光年，也就是說(shuō)，如果我們要和比鄰星進(jìn)行通訊，用速度最快的電磁波，打個(gè)招呼也要8.4年，更不要說(shuō)相距十倍百倍遠(yuǎn)的其他星系了。但要是有了可以控制的蟲(chóng)洞，我們就能瞬間轉(zhuǎn)移到遙遠(yuǎn)的星系進(jìn)行探索。

根據(jù)著名的德雷克公式，我們的銀河系中很可能還存在著其他的高級(jí)智慧生命，要是有了蟲(chóng)洞，說(shuō)不定人類(lèi)真的能在某個(gè)其他星球上找到“都叫獸”。

現(xiàn)場(chǎng)問(wèn)答

觀(guān)眾：如果地球出現(xiàn)一個(gè)蟲(chóng)洞，會(huì)不會(huì)使周?chē)奈镔|(zhì)全部扭曲？

李淼：蟲(chóng)洞有一點(diǎn)引力效應(yīng)，但是不會(huì)太大，不會(huì)把墻變彎了。

觀(guān)眾：剛才你提到要制造蟲(chóng)洞，必須有非常大的壓強(qiáng)。如果穿越蟲(chóng)洞，穿越過(guò)去以后，生命體能夠承受住壓強(qiáng)嗎？

李淼：制造蟲(chóng)洞需要這樣的壓強(qiáng)，是物體之間的壓強(qiáng)，不是作用在我們身上的壓強(qiáng)。

觀(guān)眾：我看過(guò)一篇文章說(shuō)這個(gè)世界上有很多小的蟲(chóng)洞，如果技術(shù)可以的話(huà)，是否把它擴(kuò)展成一個(gè)很大的蟲(chóng)洞？

李淼：這是非常有意思的話(huà)題，很多物理學(xué)家相信存在肉眼看不到的小蟲(chóng)洞。但是，這些東西都是量子，不能把它實(shí)體化。

觀(guān)眾：如果我們進(jìn)入蟲(chóng)洞，會(huì)困在里面出不來(lái)嗎？

李淼：有兩個(gè)可能，如果出口類(lèi)似黑洞的視界，就出不來(lái)，如果不是就出得來(lái)。