超越爱因斯坦

人们对于这一更深层次理论的最初探索出现在1921年。当时物理学家西奥多·卡鲁扎(Theodor Kaluza)和奥斯卡·克莱(Oskar Klein)受到爱因斯坦理论的启发，爱因斯坦指出引力是一种错觉，它实际上只是四维时空的弯曲，他巧妙地将传统的三维空间和时间结合在了一起。他们两人进一步发展了这一理论，并证明引力和电磁力实际上都可以用一个五维空间的弯曲来进行解释。在那之后，弦理论更是指出，自然界中的所有4种基本力都可以用10纬空间的弯曲来进行解释。

很不幸，当维度超过四维时，这一强大的理论将禁止虫洞的存在，除非有强大的负能量可以维持它的开放状态。2002年，俄罗斯莫斯科引力和基础测量中心的克里尔·布罗尼科夫(Kirill Bronnikov)和韩国首尔梨花女子大学的金宋万(音译：Sung-Won Kim)共同提出了一种新的可能性，他们提出了一种不需要负能量物质维持开放的虫洞方案。他们基于膜理论原理提出了一系列新的虫洞备选方案。膜理论认为我们所处的世界是一座四维孤岛，它漂浮在更高的维度之海中。布罗尼科夫说：“我们不需要任何幽灵般的物质就可以让虫洞保持任意大小。”

然而像弦理论这类涉及高维的理论都极端复杂。同样来自德国奥登堡大学的克莱豪斯的同事约塔·昆兹(Jutta Kunz)和希腊约阿尼纳大学的帕那吉塔·坎提(Panagiota Kanti)最近正在从事对爱因斯坦理论的拓展工作，试图使其更加便于处理。这一理论体系最简略的形式名为DEGB理论。

如果更高的维度处于卷缩状态，它们可以变得非常微小，这也就解释了为何我们通常无法直接感受到它们存在的原因。而让弦理论中涉及的另外6个维度卷缩的过程又会形成几个新的力场。和广义相对论将引力概括为时空的弯曲类似，DEGB理论中的引力同样有赖于时空和更高维度上的弯曲。

将这种理论应用于引力方程之后，克莱豪斯和他的同事们找到了有关虫洞的一个解。它不需要任何负能量来维持自身的开放，或者更加准确的说，是根本不需要任何物质来维持自身的开放。

其它研究人员对这一结果表示审慎的欢迎。如法国亚原子物理和宇宙学研究所的奥列的林·巴罗(Aurélien Barrau)表示：“我认为这项进展是重要的，它让虫洞旅行变得更加可能。然而尽管这项方案将不要用用到任何形式的物质，但是这项研究听上去仍然让人感到难以置信。”

星际旅行近在咫尺？

综合以上各位学者所做的工作，看起来虫洞似乎真的有望成为后爱因斯坦时代天体物理学研究目标清单上的一员。令人兴奋的是，克莱豪斯小组提出的虫洞模型是连接起两个不同宇宙中不同区域的通道。爱因斯坦时代看上去似乎完全不切实际的理论在今天正渐渐接近现实。弦理论的提出让很多研究人员认为我们所在的三维空间实际上是三层漂浮在更高维度海洋中的膜。但在这一切之外，或许还存在着4膜，5膜甚至更高的世界。突然之间，连接起不同宇宙间的虫洞似乎变得有趣起来了。

这样的虫洞真的会存在于宇宙中吗？很有可能。惠勒指出，量子涨落效应将会让原本呈波浪状起伏的时空网格变成一团剧烈纠缠的复杂形状体，即所谓的“量子泡沫”。根据这幅图景，极微小的，具有不同拓扑结构的虫洞可以在一瞬间出现或消失。

这是一个引力透镜效应的实例：位于图像中央位置的一个大质量星系群具有强大引力，导致其后方远处星系传来的光线被完全并呈现多重假象。在这一案例中，充当前景引力透镜体的星系群编号为SDSS J1004+4112，位于小狮座方向，距离地球约70亿光年。图像由哈勃空间望远镜拍摄

除此之外还有一种自然的过程可以放大这些虫洞，让它们可以满足时空穿梭的需要。有一种效应我们称之为“暴涨”，这种效应在宇宙诞生极早期曾经发挥极重要作用，新生的宇宙在一瞬间以不可思议的速度剧烈膨胀。克莱豪斯说：“与此同时，其中包含的虫洞结构也将随着这种剧烈的膨胀而急剧变大。”

研究小组仔细考察了他们提出的这一虫洞膨胀方案。为了通过这样一个虫洞，物体本身各处所受的引力差异不能过大，以便保持物体本身的完整性，这就决定了能通过这种虫洞的物体必须非常微小。克莱豪斯说，好消息是光子和亚原子粒子都能够轻易通过这一通道。而要想让人体这样大型的物体不受伤害地穿过这一通道，虫洞的入口曲率必须非常平缓，而这就意味着这一虫洞的入口直径将达到数十到上百光年。

如果你觉得这样做几乎是不可能实现的，那么从另一个相反的角度考虑一下吧。根据克莱豪斯的说法，这种虫洞的规模意味着我们有了极好的机会可以在宇宙中找到它们。当使用望远镜扫描天空时，一旦望远镜的视线接触到一个虫洞，我们视野中的景象将会发生突然的变化。正如克莱豪斯所说：“虫洞的入口毕竟是通往另一个宇宙的窗子。”

但总体而言即便是规模巨大的虫洞，要想锁定其位置也相当困难。当它们隐藏于尘埃，气体和繁星之中，它们看起来将和黑洞非常相似。甚至连人马A，即我们银河系中心位置的超大质量黑洞可能都是一个虫洞。克莱豪斯说，唯一能确认的方法就是研究落入其中的物质的行为特征。

观测显示当物质高速旋转落向黑洞时，其周遭形成的吸积盘温度将达到极高的水平，甚至引发强烈的X射线辐射。科学家们认为在虫洞入口附近将会发生同样的事情。目前没有任何人能够制造出一台分辨率足以看清黑洞中央位置情形的望远镜，不过天文学家们确实正在努力尝试制造一台可以观测到人马A附近情形的望远镜设备。假如人马A真的是一个黑洞，我们就应当会看到当物质穿过黑洞视界的一刹那，其发出的X射线辐射将会戛然而止并且永不出现。而在另一方面，假如这里其实是一个虫洞的入口，那么我们将仍然能够看到X射线发出，因为虫洞本身并无事件边界存在。

克莱豪斯和他的同事们同时也希望其它天文学家能够帮助他们，提出其它有可能有助于区分虫洞和黑洞的观测性质差异。有一种说法是认为，当一个虫洞运行至一颗遥远恒星与地球之间的位置时，其质量将导致遥远背景恒星的光线发生弯曲，产生所谓“引力透镜”的效应，这种由虫洞产生的引力透镜效应应当是独特的。

尽管现在我们拥有的DEGB理论只是提出了一种能够连通不同宇宙之间的虫洞模型，但是很有可能还存在其它类型的虫洞可以连接起我们这个宇宙中的不同部分。克莱豪斯和他的同事们正打算就这一问题展开研究。这样一种虫洞如果真的存在，将有望打开星际地铁旅行系统的新视野。

但是在你开始攒钱准备买票上车之前，请记住，我们的银河系里或许并没有设立这一宇宙地铁系统的车站。这是因为在我们的星系中有上千亿颗恒星彼此非常紧密地挤在一起。这样的密度当然并不会影响开口直径数十光年虫洞的存在，但是想妥善地设置一个“车站”并不让附近的星系落入其中，其难度将大大增加，因此虫洞的使用者们或许会刻意避开我们的星系。

但是在星系之间的广袤空间，这样的问题当然就不复存在了。或许就在此时此刻，正有一条巨大的星系地铁系统连接着银河系附近的某一空旷区域和仙女座星系，麦哲伦星系甚至遥远的涡状星系。坐上这样的地铁一定比城市里的地铁要酷的多了。