宇宙中的高级文明很多很多，在这么长的时间里，即使碰运气，我们现代社会也应该可以碰到一次我们人类可以理解和接触的、比较大规模的访问或者外星系传递过来的信息，但似乎没有。是否代表文明再高级也不可能实现星际穿越，或升级到更高维空间。
因为人类变成值得发现的文明生物，最多10000年时间。作为最强势的捕食者也就是冰川期以来的几万年。这和上百亿年的宇宙历史比，实在是太短了，短到甚至可能低于最强探索者的平均到访间隔。 打个比方，星期二雨后迅速长出了一个小蘑菇，到周三蘑菇产生了自我意识，期待着小女孩上山来摘，可小女孩只有周日才上山。周四，一个兔子跑过来把蘑菇吃了，蘑菇临死抱怨自己运气不好，没有生在一片有小姑娘的草地上，这显然是错误的判断。要碰到小姑娘，我们这群蘑菇一定要注意今后几万年不要给自己种蘑菇云。希望是一个善良的小姑娘先发现我们。当然最好我们才是那个善良的小姑娘。还有，人类有可靠的历史记录与天文观测不过几百年的历史，你又怎么知道之前没有探测队以小孩子看蚂蚁搬家的心态掠过我们的世界呢？我们千万不要把地球这个穷乡僻壤太当回事，觉得别人就该天天盯着我们长大。更何况来的未必是探测器，完全可能是杀虫剂甚至抗生素……我们这个小菌斑还是祈祷自己能低调地蔓延几十万年吧（兴许就是星际保洁在悬臂上兜一圈的时间）。刘慈欣：《三体》和中国科幻小说三年前，中国出现了一本奇怪的书，首先它有一个奇怪的书名：《三体》（本书共三部，全名是《地球往事》，后两部的书名分别是《黑暗森林》和《死神永生》,但在国内人们还是习惯把三部曲统称为《三体》）。这是一部科幻小说，科幻小说在中国是一个处于十分边缘位置的文学体裁，被认为是低幼的少儿文学，不受关注。而《三体》的主题：外星人入侵，在中国同样是一个虽不陌生，但很少有人关心和提及的话题。这样，《三体》在中国所发生的事确实有些出人意料，它出版后引起了中国各阶层的广泛关注，引发了大量的讨论，对于科幻小说来说，这是以前从未有过的事情。在以在校学生为主的科幻读者圈之外，首先关注《三体》的是IT企业界，企业家们多次在论坛和其它场合谈到《三体》第二部中创造的宇宙“黑暗森林”原理，以及第三部中外星文明对太阳系降低一个空间维度的攻击，以此来类比国内互联网业界的竞争状态。接着《三体》在文学界产生了影响，中国文学一贯以现实主义小说为主流，《三体》像一个突然闯入的怪物，让评论家们不知所措又不得不正视。《三体》的影响也在渗入在科技界，研究宇宙学和弦论的理论物理学家李淼专门为此写了一本书：《三体中的物理学》；在航天领域，《三体》也拥有大量读者，国家空间技术研究机构邀请作者进行咨询（尽管在《三体》第二部中，国家航天系统被描写为极端保守和僵化的形象，以至于多名航天高级官员和科学家被一名激进派军官在太空中狙杀。）这种事情在美国可能司空见惯，但在中国却绝无仅有，这也与官方舆论在上世纪八十年代对科幻的打压形成鲜明对比。在网中流传了多首为《三体》谱写的音乐和歌曲，人们殷切盼望《三体》电影的出现，以至于网友用已有的影视视频材料剪切成《三体》的虚假的电影预告片。在微博（相当于twitter）上，突然涌现出大量《三体》中的人物名字的ID，最后所有的人物的ID都在网上出现了，形成了一个网上的组织，以书中人物的视角给出对现实问题的看法，继续演绎着《三体》的故事，以至于有人推测，《三体》中外星入侵者在人类中的第五纵队：地球三体组织（ETO）已经在现实中出现了，网上甚至在销售ETO的徽章。在去年国内最大的主流媒体中央电视台举办的一次以科幻为主题的访谈节目中，演播室中的上百名观众突然高呼《三体》中ETO的口号：“消灭人类暴政，世界属于三体！”让两位著名的主持人错愕不已。在这些事情发生时，科幻小说在中国已经走过了一个世纪的历史。中国的科幻小说诞生于20世纪初的清朝末年，当时西方的科学技术在在中国引起了广泛的好奇与向往，被认为是国家摆脱贫弱落后的希望，涌现了大量对科学技术的普及和想象，其中也包括科幻小说。戊戌变法的领袖之一，著名思想家梁启超就写过一篇名为《新中国未来记》的科幻小说，其中想象了百年后才变为现实的上海世界博览会。与其它文学体裁在中国的经历一样，科幻小说在中国也一度被工具化，即服务于某一很现实的目的。在其诞生初期，就成为中国人强国梦的宣传品，在清末民初的科幻小说中，中国无一例外地成为富强先进的国家，让全世界向往和朝拜。在新中国成立后的上世纪五十年代，科幻小说则成为向大众普及科学的工具，所面向的读者主要是少年儿童。这时的科幻小说中的幻想以现实技术为基础，并且从已有的技术基础上走得不远；作品大多以技术设想为核心，没有或少有人文主题，人物简单，文学技巧即使在当时也是简单而单纯的，小说中所描写的空间范围基本上没有越出火星轨道，时间也都在近未来。在那一时期的中国科幻小说中，科学和技术都是以完全正面的形象出现，科技所带来的未来都是光明的。回顾这一段中国科幻小说的历史，有一个值得注意的有趣的现象：当时，中国国内的政治氛围十分浓重，对共产主义理想的教育充满了社会生活的方方面面。以未来社会为描写对象的科幻小说应该成为描绘共产主义理想社会的有力工具，但实际上这事却从来没有发生过，几乎没有出现过以共产主义为主题的科幻小说，甚至连简单的宣传性图解都没有。到了上世纪八十年代，随着改革开放，西方科幻对中国科幻小说的影响逐渐显现，中国科幻作家和评论家开始了一场科幻小说是属于文学还是科学的争论，最终以文学派的胜利告终，这场争论对中国科幻文学发展方向产生重大影响，某种程度上可以看做西方科幻小说新浪潮运动在中国迟来的影响，科幻文学开始摆脱科学普及的工具性使命，向新的方向发展。从上世纪九十年代中期至今。中国科幻小说进入新的活跃期，新时期的中国科幻从作家到创作理念都是全新的，与上个世纪几乎没有联系。在日益多元化的科幻创作中，中国科幻也正在失去自己的曾经有过的鲜明特色，越来越趋同于世界科幻，在美国科幻小说中出现过的所有题材和风格，都能在中国科幻中找到对应的作品。值得注意的是，上个世纪中国科幻中的科学乐观主义几乎消失了，对科技发展的怀疑和忧虑在中国科幻小说中得到了大量的反映，未来景象变得阴暗和飘忽不定，即使光明的未来时有出现，也是经历了难以想象的曲折和灾难。在《三体》出版之际，中国的科幻界正处于焦虑和压抑之中。科幻文学长期处于边缘化状态，科幻小说的市场很小，只有一个很封闭的读者圈子。中国的科幻迷一直是一个顾影自怜的群体，他们一直认为自己生活在孤岛上，感到自己的世界不为别人所理解。而在这时，科幻作家们正在为吸引科幻迷圈子外的读者做出巨大的努力。他们认为，要想吸引圈子外的读者并获得主流的承认，必须抛弃坎贝尔式的“科幻原教旨主义”，提高科幻小说的现实性和文学性。《三体》的前两部也体现了这种努力。第一部描写了文革的故事，在第二部中，在抗击外星侵略的近未来，中国仍处于现在的社会体制之下。这些，都是试图增加读者的现实感，为科幻的想象找到一个现实的依托和平台。也正因为如此，作者和出版商都对即将出版的《三体》的第三部失去了信心。因为随着故事的发展，第三部不可能再与现实接轨，只能描写遥远的未来和更加遥远的宇宙，而这些，被认为是中国读者不感兴趣的。于是作者和出版商达成了一致意见，认为既然第三部不太可能取得市场上的成功，就开脆抛弃科幻圈外的读者，写成一部很纯的科幻小说，这也算是对身为铁杆科幻迷的作者的一个安慰。于是，第三部成为科学幻想的狂欢，描写了多维和二维世界、出现了人造的黑洞和小宇宙，故事在时间上一直到达宇宙末日。但出乎作者和出版商的预料，正是只写给科幻迷看的第三部造就了《三体》三部曲的巨大成功。《三体》的经历让科幻作家和评论家们重新思考中国科幻和中国本身，他们发现自己以前忽略了中国读者的思维方式正在悄然发生的变化，随着现代化进程的加速，新一代的读者不再像他们的父辈那样把思想局限于狭窄的现实，而是对未来和星空产生了更多的兴趣，这一时期的中国，很像科幻小说黄金时代的美国，科学技术使未来充满神奇感，机遇和挑战都同样巨大。这是科幻小说生存和成长的肥沃土壤。回到《三体》本身上来，科幻小说是一种展示不同的可能性的文学，宇宙也有多种可能性，对人类来说，有最好的宇宙，有中性的宇宙，而《三体》所展示的，是最糟的宇宙，在这样一种可能的宇宙中，生存的严酷和黑暗达到极限。不久前，加拿大科幻作家罗伯特．索耶来中国,在谈及《三体》时，他给出了作者选择最糟的宇宙的原因：他认为这同作者的民族和国家在历史上的遭遇有关，而他作为一个加拿大人，对人类与外星文明的关系就持一种乐观的态度。其实不是这样，在上世纪的中国科幻小说中，宇宙是充满善意的，外星人大都以慈眉善目的形象出现，以天父般的仁慈和宽容，指引着人类这群迷途的羔羊。金涛的《月光岛》中，外星人抚慰着经历文革的中国人心灵的创伤；童恩正《遥远的爱》中人类与外星人的爱情凄美而壮丽；郑文光的《地球镜像》中，人类的道德的低下，甚至把技术水平高出几个数量级但菩萨心肠的外星文明吓跑了！但反观地球文明在宇宙中的地位，人类做为一个整体，在宇宙中不像现代的加拿大，倒更像500年前欧洲移民到来之前的加拿大土著人。当时，由不同民族组成并代表至少10个语族的上百个部落，共同居住在从纽芬兰省到温哥华岛的加拿大。他们面对外来文明的遭遇，显然与《三体》中的描述更为接近。在不久前的出版的由加拿大土著人作家乔治斯伊拉兹马斯和乔桑德斯所著的书《加拿大的历史:一位土著人的观点》引起广泛关注，其中对此有着刻骨铭心的叙述。在《三体》这样的科幻小说描写最糟的宇宙，是为了能有一个最好的地球。：呵呵呵，蚂蚁们，我看到另一窝兵蚁从三处巢穴爬出来，已经冲你们扑过去了。努力打一架，赢的有面包渣呵呵呵呵呵呵呵呵
在西伯利亚荒原上有个洞，洞里有个虫，它认为地球上没有高级生物。如果真有人类这种神奇伟大的生物，在地球上生存几十万年了，为什么他们没有来拜访我们呢。现在，作为研究者，你找到了一个人类，并问TA 这个问题：为什么你们不去西伯利亚荒原拜访那里的一个洞里的虫子呢？人类以看待神经病的目光打量你：我 TMD 为什么要千里迢迢跑到那个鸟不拉屎几十万年都没人愿意去的破地方，又没有厕所又没有淋浴没有麦当劳和网络游戏，研究一只虫子?——人类也这样仰天问宇宙中的高级文明：为什么你们不来这个毫不起眼小星系的一个不起眼的角落的一个不起眼的小行星上拜访和研究我们呢？你们没来，说明你们不存在！作为高级的生物，你们人类只需要坐七天七夜的火车，再开三天三夜的车，再徒步100公里，带上水和干粮，就可以到达那个虫子居住的洞，并不是很难的，不是吗？人类回答你：这 TMD 的也是需要钱的好吧，我是神经病吗？——同样，人类也这样问宇宙的神级文明：你们不就开一个虫洞吗？从宇宙这头 biu 的一声就到了那一头，很容易 的，为什么不来地球呢？
来个悲观的答案：兴许是物理规律限制了大规模星际探索。从人类科学发展进程来看，先是几百年前的牛顿力学，约一世纪前我们就掌握了原子核构成有了相对论和量子力学。这半个世纪我们有了牛逼的多的粒子加速器，验证了标准模型，还捣鼓出几种对新物理的推测。然而这并不代表我们推翻了早期发现的物理理论：新理论更普适，但在早期理论适用的范围，早期理论也可以被看做真理和铁律。人类到现在无法造出不符合牛顿力学的汽车。很可能未来也无法造出。所以外星文明很可能也没有魔法一样的高科技。他们对物理规律的理解可能比我们深刻很多，但他们造出的飞船也得遵循能量守恒和相对论。整个宇宙中充斥着这样的文明：默默兴起于母星，靠着不到十分之一光速的飞船探索附近几光年内的几个星系，止步于此或默默消亡。
山楂糕、枣泥饼、酸奶冰棍宇宙真的是几何形吗？如果真的存在虫洞效应，我能够实现穿越空间吗？_百度知道
宇宙真的是几何形吗？如果真的存在虫洞效应，我能够实现穿越空间吗？
“虫洞”是连接宇宙遥远区域间的时空细管;灰道&quot。它可以把平行宇宙和婴儿宇宙连接起来;，阿尔伯特·爱因斯坦提出了“虫洞”理论60多年前,也叫&quot。它也可能是连接黑洞和白洞的时空隧道，“虫洞”是什么呢，并提供时间旅行的可能性？简单地说。那么
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什么是“虫洞”：
在广义相对论发表后不久，1935年爱因斯坦就在理论上发现了“虫洞”--也就是由两个相连的“黑洞”所构成的时空结构中的“豁口”的存在--一条贯穿空间和时间的隧道。也就是说，只要能够建造一个稳定的虫洞，就可以跨越时间和空间。数学家把这种情形称作“多连通空间”（multiply connected space）。但理论家一直未搞清，虫洞仅允许光线通过？抑或飞船也能穿行？到了1988年，美国加州理工学院的桑恩和摩立斯终于得出了结论：虫洞的两端皆可出入，并非像黑洞那样是一种单向通道，只进不出；再者，旅行者在虫洞内仅受到一般的拉力，不像在黑洞中。并且，该大学柏克莱分校的吉普·索恩（Kip Thorne）教授还提出：光找到这样一个“虫洞”还不够，还必须使它的开口时间足够长，这样才能让人有足够的...
科学研究的成果表明：是的。但你不能够实现穿越空间，一方面是因为这只是理论方面的存在，就算有一天科技发展到那一天可以时空穿梭了，你和我们任何一人也活不到那时候！
人自己可能不行，因为过虫洞可能会有 很大的 能量，所以要借助飞船
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什么是虫洞?
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什么是“虫洞”： 在广义相对论发表后不久,1935年爱因斯坦就在理论上发现了“虫洞”--也就是由两个相连的“黑洞”所构成的时空结构中的“豁口”的存在--一条贯穿空间和时间的隧道.也就是说,只要能够建造一个稳定的虫洞,就可以跨越时间和空间.数学家把这种情形称作“多连通空间”（multiply connected space）.但理论家一直未搞清,虫洞仅允许光线通过?抑或飞船也能穿行?到了1988年,美国加州理工学院的桑恩和摩立斯终于得出了结论：虫洞的两端皆可出入,并非像黑洞那样是一种单向通道,只进不出；再者,旅行者在虫洞内仅受到一般的拉力,不像在黑洞中.并且,该大学柏克莱分校的吉普·索恩（Kip Thorne）教授还提出：光找到这样一个“虫洞”还不够,还必须使它的开口时间足够长,这样才能让人有足够的时间钻入它.因为根据量子理论,这个虫洞在强力的作用之下,将于瞬间关闭.有一种假设是利用开斯米效应（Casimir effect）等量子方式向“虫洞”里灌输反物质（Otone）,这样就可以延长虫洞开启的时间.并且,同样利用反物质将其“扯大”,钻出一条长度约为一光年的“时间隧道”.这样一条“时间隧道”,便是由“现在”通往“过去”的“快捷方式”.这需要融合爱因斯坦的“广义相对论”和量子力学理论,创造出一个全新的量子引力论.著名的洛斯阿拉莫斯国家实验室（Los Alamos National Lab）的科学家已在如何利用虫洞方面进行开拓.他们对反物质有了更深的研究：一直以来,这种奇怪的反物质只存在于理论之中,而今他们已成功地证明,反物质也存在于我们的现实世界之中.并且得出结论：虫洞的超强（引）力场,也一样可以通过反物质来中和.（“正物质”和“反物质”有一很有意思的差别,前者拥有“正质量”,能产生能量,后者具有“负质量”,却可以吸去周围的能量.）而实际建造一个虫洞要分3步：第一步,寻找或建立一个虫洞,开辟一个隧道用来连接太空中两个不同的区域.第二步,使虫洞稳定下来.由量子产生的负能量,虫洞便允许信号和物体安全地穿越它.负能量会抵制虫洞变为密度无穷大或接近无穷大.换句话说,它阻止了虫洞演变成黑洞.第三步是牵引虫洞.一艘具有高度先进技术的宇宙飞船将虫洞的入口互相分离开.如果两个埠都放置在空间中合适的地方,那么时间差将保持恒定状态.假设这一差值是10年,一名宇航员从一个方向穿越虫洞,他将跳到10年后的未来,反之,宇航员若是从另一方向穿越虫洞,他将跳到10年前的过去.这听起来像科幻,但已是一个美国宇航局拟资助的真实的研究项目. 甚至还有物理学界权威认为,在我们这个世界里虫洞就可能以普朗克长度（约10-33公分）这种极微的尺度下自然存在.虽然这只有原子核的1/1020那么小,但在理论上,这么小的虫洞,只需要一束能量脉冲便可将之稳住,接着便可将它膨胀到可资使用的大小.因此,如果已经有某个超文明可以驾驭它的话,那么甚至完全可以在地球表面某一特定区域建造.1979年, 美国和法国科学家利用仪器,在百慕大魔鬼三角附近海底发现了金字塔.其由特殊材质所造,塔底边长约300米,高约200米,塔尖离海面仅100米,比埃及金字塔大得多.塔下部有二个巨大的洞穴,海水以惊人的速度从洞底流过这里.也就是说,迄今为止人类在地球上所发现的最大的金字塔位于同处于北纬30度的百慕大三角,这就足以证明百慕大魔鬼三角与埃及金字塔之间存在着让人意想不到的密切联系.从另一方面来考虑,如果未来文明出现了由人工制造的时间隧道,那么必然从远古至未来在外层空间甚至地球表面某一特定区域存在着时间通道的入口.由百慕大三角区域所发生的大量飞机与轮船神秘失踪事件,并且恰好又有UFO以及USO频繁出没,因此完全有理由将此作为（时间通道入口的）最大嫌疑对象. （事实上,此处也的确发生过多起时空扭曲事件：日从阿鲁巴岛出发的“尤里西斯”号双桅帆船在百慕大三角神秘失踪,却于1990年突然出现在委内瑞拉加拉加斯市郊的海滩上,船上的三个水手的年龄和生理状况跟24年前并无差异；1955年一架飞越百慕大三角海区时失踪的飞机于1990年完整无损地飞回原定目的地机场,其中一名飞行员的出生证表明他现在已有77岁,但他看起来只有40出头；1954年由洛根和诺顿所乘坐的热气球在魔鬼三角地带神秘失踪,经多方查找,仍无下落.1990年春在古巴的春季热气球比赛中,那只失踪36年的热气球在消失处又突然出现……） 假如技术上的诸多难题都被克服了,时间机器的生产将会打开充满悖论的潘多拉盒子.关于跨时间旅行最后还有一个悖论至今没有人可以解决.举个例子来说,如果一个人真的“返回过去”,并且在其母亲怀他之前就杀死了自己的外祖母,那么这个跨时间旅行者本人还会不会存在呢?对于“外祖母谬论”,现今最受物理学界所推崇的解决方案是“多重宇宙”理论——世界不是只有一个,而是有许多平行的世界.1957 年物理学家 Hugh Everett 根据量子力学提出“多重世界理论”,认为宇宙从“大爆炸”开始的演化过程上,如分叉路般不断地分裂为二,歧异点是某件关键事件引起的量子转移,而分出的世界便产生差异,成为多重“平行世界”或“等次元宇宙”.（迄今为止,在理论上又可分为三类：量子力学多宇宙体系、广义相对论多宇宙体系、涡流增压多宇宙体系.）并且,近年来物理学家Stephen Hawking 又指出：无数个宇宙通过“虫洞”相互连结.你回到过去,但那不是你自己的世界,而是和你的历史相似的等次元宇宙.这样,即便你打死了自己的外祖母,她在那个世界也的确死了,但当你回到未来时,她依然活得好好的.但是,如果真是这样的话,那么大量的有关时间倒流的事实证据也就无从解释了.要解决此矛盾,需要创造一个全新的假设——“镜子理论”.打个比方：我们单凭自己的肉眼就能直接看到自己身体表面的大部分部位,但是不通过镜子是永远也无法看到作为产生（自己）视觉感观的物质基础的（自身的）头部,之所以无法看到自身头部是由于视线受到了空间上的限制.同样道理,所谓的“镜子”代表了与历史相似的“等次元空间”；而“头部”即代表了历史中自己的祖先以及过去的自己（作为构建了“现在的自己”存在因素的物质基础）.也就是说,通过“时间倒流”,时间旅行者的确能够回到真的历史中,但由于受到了时空上的限制,时间旅行者是永远也无法与历史中自己的祖先以及过去的自己发生直接的接触与联系的.谋杀自己的外祖母只能在“等次元空间”中存在.因此：由于过去的物质,现在的物质,将来的物质在某些性状的本质上是有所区别的.时间旅行者一旦即将与历史中自己的祖先以及过去的自己发生接触,那么作为时间旅行者本人在我们这个世界的历史中所存在的因素就将消失,就像百慕大魔鬼三角突然神秘失踪的轮船和飞机那样,而只能存在于“平行宇宙”中. 这样,既解决了“外祖母谬论”,同时又为远古地球的确受到过未来文明影响提供了理论基础.望采纳
楼上的太过复杂我就简单的说一下虫洞是什么虫洞就是一个可以穿梭过去与未来的捷径就想《多啦A梦》里面的‘任意门’是同一个意思。虫洞的概念很简单，就把时间和距离比作一个物体，将中间截取，两端合并就形成了虫洞这一说法。如果吧宇宙看做成一张纸你和我相距很远那么我怎么才能快速的到达你哪里呢把宇宙看做成一张白纸利用虫洞就可以快速得到你哪里！懂了吗？虫洞理论：《星际穿越》真正的科学养分
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原标题：虫洞理论：《星际穿越》真正的科学养分
　　《星际穿越》科学顾问基普?S?索恩名声大噪。他的研究成果《虫洞、时间机器和弱能量条件》基于数理上的自洽性而非现实可能性，对爱因斯坦场方程进行了严密推导，成为第一篇被国际顶级物理学杂志《物理学评论》发表的、带有“时间机器”字眼的论文。而此前，保守的物理学家视“时空旅行”为无稽之谈。
　　如果说，在科幻作品和科学真理之间，存在一种互为因果的促进关系，你不妨以《星际穿越》为蓝本，参照今日八版《国际大视野》栏目精心为您选编的科普文章《虫洞理论：真正的科学养分》一文，开启一段精妙绝伦的、以“虫洞理论”为理论支点的艺术与科学之旅。（房琳琳）
　　链接 基普?S?索恩（Kip Stephen Thorne ，日出生）是美国理论物理学家，他的主要贡献在于引力物理和天体物理学领域。很多活跃于相关领域的新一代科学家都曾经过他的培养和训练。索恩和英国物理学家斯蒂芬?霍金，以及美国天文学家、科普作家、科幻小说作家卡尔?萨根保持了长期的好友和同事关系。他目前担任加州理工学院费曼理论物理学教授，是当今世界上研究广义相对论下的天体物理学领域的领导者之一。
　　在克里斯托弗?诺兰签约导演《星际穿越》这部电影，并开始重写剧本之前，天体物理学家基普?S?索恩（Kip. S. Thorne）早已在与诺兰的弟弟乔纳森商讨，如何将其黑洞理论搬上荧幕。为确保对“黑洞”描述的准确性和美观性，从未真正了解代数学的诺兰也不得不认真琢磨索恩的毕生研究。
　　索恩的《黑洞与时间弯曲》（《Black Holes and Time Warps》）作为电影《星际穿越》的理论来源，在描述黑洞与时间的关系上，给出了有力支撑。但索恩也论证过，进入黑洞的所有物体都会被强大的潮汐引力撕得粉碎，作为时空旅行手段这是不可跨越的障碍，因此，建议将背景小说和改编剧本中的“黑洞”改为“虫洞”。
　　虫洞理论：或许并非“无稽之谈”
　　从爱因斯坦广义相对论中推导出时空旅行的可能性，似乎已被大多数人所认识――很大程度上这得归功于卡尔?萨根科幻作品的传播效应，但事实上对其具体细节的认识则相当模糊和含混。
　　1976年，英国培根基金会还曾悬赏300英镑来专门征求一个相关问题的解：“按照目前的理论，转动黑洞是通往其他时空区域的真实入口，那么一个飞行器怎样才能通过一个转动黑洞进入另一个时空区域，而不被奇点的引力摧毁？”
　　当然，这个问题从未获得过圆满解决。萨根不是相对论专家，他对自己设置的利用黑洞作为时空旅行手段的技术细节并不是太有把握，为了寻找科学上能站住脚的依据，他向著名物理学家基普?S?索恩求助。
　　尽管之前已有哥德尔等一些科学家从爱因斯坦场方程中得到允许时空旅行的解，但更多的物理学家则把时空旅行和科幻小说中的流行情节一样对待――差不多归入UFO一类，你可以兴意盎然地去阅读，但如果把它纳入物理学范畴来进行探讨，那无异于进行学术冒险――更为保守的物理学家则根本就把它看作无稽之谈。
　　所以，当索恩欣然应允萨根的要求时，还真需要点特立独行的勇气才行。索恩和他的学生经过论证得出结论，进入黑洞的所有物体都会被强大的潮汐引力撕得粉碎，作为时空旅行手段这是不可跨越的障碍，并建议萨根在小说中，把黑洞改称“虫洞”。
　　“虫洞”的性质很早就被发现了：1916年，爱因斯坦广义相对论发表后的几个月，史瓦西在爱因斯坦引力场方程里发现了一个解――著名的史瓦西解，同年，弗拉姆对其数学推导过程进行重新诠释以后，揭示出它的虫洞本质――它事实上是描述了空的球形虫洞。1935年，爱因斯坦和其学术助手罗森在一篇论文中，把连接宇宙中两个遥远区域之间的假想通道称为“桥”――后来这被称为爱因斯坦-罗森桥，其实也就是“虫洞”。
　　萨根的小说中，地球距离织女星是26光年，但若通过一条虫洞连接它们的话，也许就才1公里。但是，以虫洞作为时间机器，也还面临一个棘手问题：按照爱因斯坦场方程的预言，虫洞在某个时刻产生，短暂地打开，然后关闭、消失――从产生到消失，时间极短，没有事物能在这么短的时间内从一个洞口穿过它到达另一个洞口。
　　除了因为无法从自然界推导出虫洞的生成方式外，黑洞也已被证明是恒星的坍塌结果，这也是物理学界长期对虫洞报以怀疑态度的另一个主要原因。索恩最终设想以具有“负能量密度”的奇异物作为保持虫洞持续开放的物质条件，并把实现条件设置在高级智慧生物无限先进的文明背景下。换言之，索恩在这个问题上考虑的主要是数理上的自洽性，而非现实可能性。
　　索恩把这一系列和时空旅行相关的研究成果，以论文形式主要发表在顶级的物理学杂志《物理学评论》上，这样的杂志每年都会收到大量宣称制造出时间机器的文章，但从来没有一篇被接受发表过，因为它们没有建立在爱因斯坦场方程上的严密推导过程，而索恩的这些论文则很好的满足这一条件。
　　所以，即便是像《虫洞、时间机器和弱能量条件》这样的论文，尽管文章摘要让人感觉科幻味儿十足：“本文讨论的是，如果物理法则允许一个高级文明智慧生物在空间中制造和维持一个虫洞，那么这个虫洞将被改造成违背因果律的时间机器用于星际航行”，题目中也直接就有“时间机器”的字样，但最后还是被接受发表――在此之前，为了避免引人注目并被冠以“科幻物理学家”的头衔，科学家们在参与时空旅行的相关讨论时，通常都把“时间机器”说成“类时闭合曲线”。
　　对那些有兴趣研究时空旅行的物理学家而言，索恩对时空旅行研究取得的进展无疑令人鼓舞，一些人在之后开始参与其中，他们中有俄籍物理学家诺维柯夫、普林斯顿大学的理查德?高特以及史蒂芬?霍金。不过，值得一提的是，很多物理学家还是一如既往拒绝讨论和时空旅行相关的任何问题。
　　但无论如何，萨根不曾预料到，他当初的这一提问会在科学领域内打开这样的局面，引发物理学界对时空旅行新的关注，其中，维持虫洞持续开放的奇异物质的相关研究甚至成为该领域内的一个重要课题。
　　科学家认为，相对于产生能量的“正物质”，“反物质”也拥有“负质量”，可以吸去周围所有能量。像“虫洞”一样，“负质量”也曾被认为只存在于理论之中。不过，目前世界上的许多实验室已经成功地证明了“负质量”能存在于现实世界，并且通过航天器在太空中捕捉到了微量的“负质量”。
　　据美国华盛顿大学物理系研究人员的计算，“负质量”可以用来控制“虫洞”。他们指出，“负质量”能扩大原本细小的“虫洞”，使它们足以让太空飞船穿过。他们的研究结果引起了各国航天部门的极大兴趣，许多国家已考虑拨款资助“虫洞”研究，希望“虫洞”能实际用在太空航行上。
　　宇航学家认为，“虫洞”的研究虽然刚刚起步，但它潜在的回报不容忽视。科学家认为，如果研究成功，人类可能需要重新估计自己在宇宙中的角色和位置。现在，人类被“困”在地球上，要航行到最近的一个星系，动辄需要数百年时间，是目前人类不可能办到的。但是，未来的太空航行如使用“虫洞”，那一瞬间就能到达宇宙中遥远的地方。
　　穿越虫洞：开启“时空旅行”之门
　　据科学家观测，宇宙中充斥着数以百万计的“虫洞”，但很少有直径超过10万公里的，而这个宽度正是太空飞船安全航行的最低要求。“负质量”的发现为利用“虫洞”创造了新的契机，可以使用它去扩大和稳定细小的“虫洞”。科学家指出，如果把“负质量”传送到“虫洞”中，把“虫洞”打开，并强化它的结构，使其稳定，就可以使太空飞船通过。
　　虫洞，这个科幻园地中的主题，今天已从纸面跃出，成为天文学家搜索的目标。虫洞为何那么吸引人？因为它为星际航行提供了一条捷径。例如从地球飞往最近的邻居――半人马座――比邻星，将要飞奔4光年的旅程，而通过虫洞，却只需几小时就够了。
　　其实，远在广义相对论发表后不久，科学家就在理论上发现了虫洞的存在，但此后，对它的研究进展很慢，它的不少性质仍然十分模糊。例如，它仅能让光线通过？抑或也可使飞船穿行？
　　直到1988年，美国加州理工学院的索恩等人，对虫洞作了较为深入的研究，才肯定虫洞的两端皆可出入，并非像黑洞那样是“单行道”。此外，旅行者在洞内仅受到一般的加速度。不像在黑洞中，若你的脚指向黑洞中心，那么，巨大的引力场会在头足之间构成极大的拉力差，足可把身首撕开。
　　索恩还提出了构造虫洞的概念，当然是理论上的。他说，这涉及到对宏观空间的挖破和扭曲。生活在二维空间（如纸面）的智慧蚂蚁，它想从纸面上的一点走到另一点，按常规，只有一种办法，即沿着连接该两点的直线走去，这也是两点间的最短距离。但还有一种距离更短的走法：把纸对折成两面，使两点靠得很近，再用一个纸筒（它提供了通过第三维的一条捷径）将两点接通，蚂蚁可经纸筒而到达彼点。为此，蚂蚁必须在纸面上挖出两个孔。
　　在这一案例中，纸筒十分类似于通过更高强空间的虫洞。故欲构筑虫洞，必撕破空间。空间不是空空的吗，怎样去撕破，挖孔？实难想象。但相对论早就告诉我们，引力能弯曲空间。索恩说，空间的裂口处，时空会出现陡峭的势态，就如黑洞中心的那种情况。但他承认，由于没有一个成熟的量子引力理论，对这个问题很难深入讨论下去。
　　从理论可知，虫洞内的空间被扭曲得极不自然，以致无法使它保持畅通，即使能开通，也只是一瞬间。但虫洞却可让奇异物质通过，为何奇异物质受此优待呢？这还得从相对论谈起。
　　爱因斯坦认为，引力来自物质的两种全然不同的性质。一种是大家熟知的，质量密度越大，引力场也越强，由于物质的质量跟能量是等价的，故可说，能量密度（单位体积内所含的能量）对引力作出贡献；另一种是物质对周围所施加的压力，就像气体对容器壁所做的那样，但是这种压力原则上可正可负。若跟物质内所含的能量相比，这种压力就小得微不足道。
　　但索恩说，有一种物质却具有极大的负压，奇异物质就明显地具有这种特性，且其负压之大，超过了它的能量密度。从而使得奇异物质周围的空间，被扭曲得十分奇怪，跟一般物质的扭曲情况相比，正好改变了空间扭曲的“符号”，具体地说，其引力具有排斥性。
　　按现代宇宙学理论，在宇宙创生后立即驱使宇宙急速膨胀的力，正是“奇异”真空的具有极大负压的排斥性引力。宇宙暴胀可能提供一种保持虫洞开放的手段。一些物理学家认为，暴胀可能造成“宇宙绳”环（宇宙理论中的一种物质），当量子虫洞和宇宙绳环同时暴胀时，有可能产生宏观的开通的虫洞。此外，他们还相信，先进文明所创造的人工虫洞，可能用奇异物质的“支柱”来保持虫洞的畅通。故索恩的虫洞，可谓之奇异物质虫洞。
　　科学家麦可思还提出了磁虫洞理论。他说，极强烈的磁场将能弯曲时空而形成虫洞。根据相对论，任何含有能量的东西（包括磁场），皆能弯曲空间。远在20年代，一位意大利理论家莱特，就在爱氏方程中找到了磁引力。莱特的理论说，在一个由螺线管产生的磁场中，螺线管内形成了一个引力磁，但要获得这种人工引力场，磁场需十分巨大。
　　据麦可思说，莱特的磁引力跟索恩的虫洞极相似。麦可思说：“其理论的实际意义，就是一个磁虫洞。”他说，若在实验室内用2.5T（特斯拉）的磁场，即可构造出一个磁虫洞，洞的半径极大，约为150光年，若欲将此虫洞的半径压缩到实验室的尺度，则所施加的磁场需大到10亿T，这显然超出目前人类的科技能力（最大人工磁场约10T）。但麦可思说，在天空中必定能找到这种磁虫洞，因为中子星表面的磁场达10亿T，在那里，磁虫洞将自发地产生。
　　磁虫洞有一个优点，按麦可思的说法，它比较容易测量验证。由于磁引力也将影响光线，“在引力场中，光速将减慢。若光线通过螺线管时，其速度低于真空中的光速”，即可证明磁虫洞的存在。不论奇异物质虫洞或磁虫洞，只要存在于天空之中，就能从地球上测得它们的特征性信号。若一个虫洞嘴处在地球和某一恒星之间，那么虫洞的引力将引起这一恒星的光产生异常的波动，将使我们看到一个两边特别明亮中间较暗的光学像。为何如此奇怪？这要谈到负（质量）物质和引力透镜。
　　据俄科学家诺朱可夫的理论，当物体进入虫洞，“入口”处明显地增大质量，而同时在“出口”处，则立即失去对应的这份质量。即使此物体已穿出虫洞，也仍会留下这些痕迹：虫洞的一边将保持其已获得的质量，而另一边最终则呈现负质量。负（质量）物质具有明显的特性，它只具有排斥性引力，因而能将其周围的任何物质都向四周扫出，且对光线的运动造成极大的扭曲。
　　通常的物质（即正质量物质），若正好通过地球与某一恒星之间，其引力将弯曲和放大这一恒星向地球射来的星光，很像一个聚光镜的行为。天文学上称之“引力透镜”效应。具体地说，我们这时将看到这一恒星星光比平时亮得多。
　　若这个经过地球恒星间的天体是由负物质构成的，那又将如何？它也将弯曲星光，但由于其具有排斥性引力，故弯曲星光的情况迥然不同。星光经过它身旁时，会出现所谓焦散现象，即星光从透镜（负物质天体）的轴线处被推出，而在两边上聚焦。
　　这意味着，当负物质天体运动在地球与某一恒星之间时，我们将看到，这个恒星不是像平时那样的一个光点，而是在亮度上出现两个突然增亮的跳跃。这种“双峰”亮度特征信号是十分明显的，故为探测出虫洞提供了一个方便之门。
　　霍金：通向第四维的“虫洞”无处不在
　　针对这一问题，霍金如是说：
　　在科学界，时间旅行一度被认为是歪理学说。过去因为担心有人会把怪人的标签贴在自己身上，我对这个问题常常避而不谈。但现在，我不会再那么谨小慎微了。事实上，我更像是建造了巨石阵的那些人。我对时间痴迷已久，如果有一台时间机器，我会去拜访风华正茂的玛丽莲-梦露，或是造访将望远镜转向宇宙的伽利略。或许，我还会走到宇宙的尽头，破解整个宇宙湮灭之谜。
　　为了让这一切从虚幻变成现实，我们应以物理学家的角度来重新审视时间――即第四维。这个问题没有听上去那么晦涩难懂。每个好学的孩子都知道，任何物体都以三维形式存在，包括坐在轮椅上的我。一切物体都有宽度、高度和长度。此外，还有一种长度――时间的长度。例如，虽然一个人可能活了80岁，但巨石阵的石头却数千年屹立不倒。太阳系的运行将持续数十亿年。
　　一切物体都有时间以及空间的长度。时间旅行意味着我们要经过第四维。要想搞明白这一点，我们可以想象正在从事一种日常活动，比如开车。开车沿直线行驶，是在一维中旅行。向左转或是向右转，则是二维旅行。驱车上下山路意味着又多增加了高度，所以是在三维空间内。那么我们怎样才能实现时间旅行？怎样才能发现穿越第四维的通道呢？
　　让我们暂时从科幻电影中寻找答案吧。在此类电影中，通常会有一台巨大而高能耗的时间机器，这台机器产生通往第四维的通道――“时光隧道”。时光旅行者――勇敢但可能有些鲁莽的人，做好我们大家所知道的准备，然后走进时光隧道，来到一个他们想要到达的时间里。这一概念可能有些牵强，事实可能与之存在着天壤之别，但该想法本身不是那么的疯狂。
　　物理学家们也在思考时光隧道，但我们的角度不同。我们想搞清过去或未来的通道是否存在于自然规律中？事实证明，我们认为确实是这样的。而且，我们还给它们起了一个名字：虫洞。其实，虫洞无处不在，只是因为太小，我们肉眼看不到罢了。虫洞非常小，存在于时空的隐蔽处和缝隙里。你或许认为这是一个难以理解的概念，请耐心听我继续解释吧。
　　任何物质都不是平整无暇和实心的，如果仔细观察，会发现它们上面都存在小孔和裂缝，这是一个基本的物理原理，同样适用于时间。即便是像台球一样的东西，上面也有裂缝、褶皱或空洞。现在容易说明这种情况也存在于第一个三维中。相信我，这一原理同样适用于第四维。时间也存在许多微小的裂缝、褶皱和空洞。在最小的刻度下――比分子甚至原子都小，我们来到一个称为量子泡沫（quantumfoam）的地方，这是虫洞存在之处。
　　时空中的微小隧道或捷径不停地在这个量子世界中形成、消失和重新形成。它们可以连接两个隔离的空间以及两个不同的时间。不幸的是，现实生活中这种时光隧道非常狭小，即使发现了它们，我们也不能从这个缝隙穿过――可这正是“虫洞时间机器”概念的前进方向。部分科学家认为，或许有一天捕捉到一个虫洞，将它放大数万亿倍，令其足够的大，能让人甚至飞船进入。
　　如果我们拥有足够的能量和先进的技术，将来或许能在太空中建造一个巨型虫洞。我并不是说一定可以做到，但如果真的有这种装置，那么确实很了不起。一端在地球的附近，另一端则在遥远的星球附近。从理论上讲，虫洞或时光隧道不仅仅能把我们带到别的星球。如果两端在同一个地方，且由时间而非距离分离，在遥远的过去，飞船就能在地球附近自由出入。或许恐龙会看到飞船登陆的场景。
　　(北京大学物理学院学生通讯社摘编，来自“北大物理人”微信平台，微信号：pkuphyers)
　　参考文献 《黑洞与时间弯曲》（基普?S?索恩 著，李冰 译），《科学的畸变》（江晓原 刘兵 著）。《赛先生》微信公众平台对本文亦有贡献。
(责编：赵竹青、马丽)
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