若干年后,，你終于攢足首付買到了自己心儀的宇宙飛船，迫不及待地想要遨游在銀河之間,。但馬上,，你發(fā)現(xiàn)了一個嚴峻的問題：宇宙太大了，即使以光速飛行,，從太陽系抵達最近的恒星,，也要超過4年的時間。

這時,，你想到了蟲洞,。在科幻作品中，蟲洞是一種跨越時空的“橋梁”,，可以讓你跳過太空旅行中漫長的時間,，以極快的速度抵達目的地。拋開科幻作品不談,，在真實世界中,，我們如何才能制造一個蟲洞？

愛因斯坦—羅森橋

根據(jù)愛因斯坦廣義相對論，引力本質上并不是一種力,，而是宇宙中因物質分布而帶來的時空曲率,。物質決定了時空如何扭曲，而扭曲的時空又決定了物質將如何運動,。我們無法在宇宙中以超光速運動,，卻能在時空的不同區(qū)域建造隧道，這種時空隧道就是愛因斯坦—羅森橋,，它有一個更為人所熟知的名字——蟲洞,。

如果想搭建蟲洞，我們需要將能量和物質按特定的方式排列起來,，使時空彎曲,，確保時空隧道能夠出現(xiàn)。而廣義相對論方程的解告訴我們,，蟲洞作為一種異?，F(xiàn)象，誕生于怪異的黑洞中,。

黑洞是廣義相對論方程的奇點,。在廣義相對論中，當物質被擠壓到極高的密度,，以至于任何相互作用都不能抵擋這些物質對時空造成的扭曲,，黑洞便不可避免地產(chǎn)生了。黑洞的邊界被稱為事件視界,，事件視界范圍內，就連光也無法逃逸,。

但黑洞并不是唯一的奇點,。廣義相對論方程同樣允許完全相反的奇點存在，也就是白洞,。白洞的中心同樣有一個奇點,，但它的事件視界方向和黑洞相反，任何物質都無法進入白洞,，而白洞內的任何物質在形成時就會以超光速被拋離出去,。

從數(shù)學上看，白洞會在黑洞產(chǎn)生時自然形成,，而一對相連的黑洞和白洞會自動形成一個蟲洞,。

但是，用這種辦法建造蟲洞還有兩個小問題,。

首先,，自然中幾乎不可能存在白洞。因為白洞太過活躍，高度不穩(wěn)定,。白洞的事件視界一直在不斷向外輻射物質,。由于白洞在廣義相對論方程上和黑洞完全等價，只有事件方向相反,，因此演化過程中的白洞看起來會是黑洞演化過程的倒放,。所以，白洞最終會演化至黑洞演化的起點——一顆恒星,。這違反了熱力學第二定律,，所以白洞這一選項被排除了。

就算真的能構建一對黑洞和白洞,，那么它們兩者之間形成的蟲洞入口只會位于黑洞事件視界之內,，你必須進入黑洞才能實現(xiàn)蟲洞之旅。但黑洞的性質決定了物體一旦進入黑洞,，就永遠無法離開,，你會被黑洞中心奇點周圍巨大的引力梯度撕碎。

莫里斯—索恩橋

所以,，如果想通過蟲洞進行星際旅行,，光構建一個蟲洞還不夠，我們還必須保證人類能從這個蟲洞穿越過去,。還好,，廣義相對論方程允許我們把蟲洞的入口“放”到黑洞事件視界之外，但代價就是這樣的蟲洞極不穩(wěn)定,，哪怕只有一個光子穿越蟲洞,，整個蟲洞的時空結構就會立即以超光速坍塌。

1988年,，物理學家邁克爾·莫里斯和基普·索隆發(fā)現(xiàn)了構建穩(wěn)定,、可用、可供穿越的蟲洞的方法,，被稱為莫里斯—索恩橋,。但在他們的條件下，蟲洞必須是由“負物質”或者說“奇異物質”構成,。

“負物質”不是電荷與正常物質相反的反物質,，也不是看不見卻能提供引力的暗物質，而是質量為負的物質,。在蟲洞方程中引入負質量,，可以消除蟲洞的不穩(wěn)定性，同時又可以讓蟲洞的入口膨脹到足夠大,，足以讓宏觀物體穿越蟲洞,。

但負質量的物質又是什么呢,？

我們在宇宙中還沒有發(fā)現(xiàn)負質量的物質。這種物質的性質非常奇怪,，當它受力時,，根據(jù)動力學方程，它會朝著力的反方向運動,。這完全顛覆了我們對物理學的理解,。

根據(jù)愛因斯坦質能方程，能量和質量本質上是等價的,。雖然我們沒能在宇宙中找到負質量物質,，但負能量卻是真實存在的。真空中,，兩塊相距很近的板之間會因為真空零點能的漲落產(chǎn)生一定的引力,，這個過程中的真空能漲落，就可能導致負能量密度的出現(xiàn),，這被稱為卡西米爾效應,。

在有負能量的地方，就有可能建立穩(wěn)定的,、可供穿越的蟲洞,。但目前我們的負能量實驗局限于納米尺度，想要建造真正可用的蟲洞,，或許還要寄希望于量子引力,。

廣義相對論告訴我們蟲洞可能存在，并且能保持穩(wěn)定,，能讓物質穿越過去,，但前提是允許負能量（負質量物質）的存在。而量子力學告訴我們如何產(chǎn)生負能量,，但這種效應只有在微觀尺度下才能存在,。想要獲得真正可用的蟲洞，或許我們首先要解決的問題是建立量子引力理論,。