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什么是虫洞,它们会是时间旅行的答案吗?

虫洞,也称为爱因斯坦-罗森桥,是科幻小说中的常客。它们是否能让现实世界中的人类回到过去?

Paul M. Sutter
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图片来源:Rost9/Shutterstock

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科幻作品中充斥着虫洞。从道格拉斯·亚当斯的《银河系漫游指南》和《瑞克和莫蒂》到漫威电影宇宙,这些理论构造让角色能够轻松地在宇宙遥远的区域之间穿梭,就像穿过一扇门一样。

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爱因斯坦-罗森桥是最简单的虫洞类型。虽然理论上它可以让你遇到宇宙另一端的新朋友,但它不能让你回到过去,原因有几个。

黑洞、白洞和虫洞

让我们从每个人最喜欢的宇宙之谜开始:黑洞。尽管它们声名狼藉,但实际上相当简单。它们中心有一个密度无限的点,称为奇点。它们被一个称为事件视界的边界包围。

事件视界的存在方式与行星表面不同。它只是数学上的一条线,告诉你一件事:如果你越过这个特殊距离,你就永远被困住了,因为你需要旅行速度超过光速才能逃脱。


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这就是黑洞。一个奇点和一个事件视界。所有穿过事件视界的东西都永远无法逃回宇宙——东西会进去,永远不会出来。

在数学上,我们还可以定义黑洞的极对立面,它很方便地被称为白洞。白洞也有奇点,但它们的事件视界的作用不同。任何已经处于白洞外部的东西(比如整个宇宙)都永远无法穿入其中,无论它多么努力。而任何已经在白洞内部的东西都会发现自己被比光速更快地弹出。

现在,当我们取一个黑洞和一个白洞,并将它们的奇点连接起来时,我们就得到了一种全新的物体:爱因斯坦-罗森桥,也就是我们所说的虫洞。


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什么是虫洞?

虫洞本质上是穿过空间和时间的空心管道,可以连接宇宙中非常遥远的区域。一颗恒星可能远在数千光年之外,但虫洞可以将那颗恒星与我们连接起来,形成一条仅有几步之长的通道。

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虫洞还具有允许时间倒流的某种神秘能力。如果你抓住虫洞的一端并使其加速到接近光速,它就会经历时间膨胀——它的内部“时钟”会比宇宙其他地方运行得慢。

这将导致虫洞的两端不再在时间上同步。然后你就可以走进一端,然后回到你自己的过去。瞧:时间旅行。

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人类可以穿越虫洞吗?

这个设置只有一个,很小,很小的麻烦:爱因斯坦-罗森桥确实是虫洞,但虫洞的入口位于黑洞事件视界的后面。黑洞事件视界的第一条规则是,一旦你穿过它们,你就永远不能逃脱。永远。

一旦你穿过黑洞事件视界,你就会被推向奇点,在那里你注定会迎来悲惨的结局。换句话说,一旦你进入爱因斯坦-罗森桥,你就永远无法逃脱。

所以,爱因斯坦-罗森桥令人遗憾的真相是,虽然它们看起来是通往宇宙遥远区域的神奇门户,但它们和黑洞一样致命。当你进入时,你会遇到从另一边坠落的其他旅行者,甚至可以进行短暂的交谈……然后你们俩都会撞到奇点。

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曾有人尝试稳定爱因斯坦-罗森桥,并使其可穿越,方法是让它们的入口位于事件视界之外。到目前为止,我们所知的唯一方法是利用奇异物质。如果你用负质量的物质填充虫洞隧道,那么理论上你就可以拥有一个完全无害的虫洞。

可惜,负物质似乎并不存在于宇宙中,因此我们的虫洞——以及时间旅行——的梦想只能停留在纯粹的数学幻想。


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  • 保罗·M·萨特

    保罗·M·萨特是一位理论宇宙学家、NASA顾问、“Ask a Spaceman”播客主持人,以及美国文化大使。他是《你的宇宙之位》和《如何在太空中死去》的作者。

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