虫洞是什么（虫洞是什么意思）

虫洞(wormhole)是1930年代爱因斯坦与纳森·罗森研究引力场方程时假设的，又称爱因斯坦-罗森桥，他二人认为虫洞是宇宙中可能存在的连接两个不同时空的狭窄隧道,因此透过虫洞可以做瞬时间的空间移转和时间旅行。

虫洞也可能通往其它太阳系，银诃系，平行宇宙及不同物理定律之其它宇宙

不过目前尚未发现其存在。

虫洞-内部结构图文解析

图中＋－号代表不可分割的最小正负弦信息单位-弦比特（string bit）

（名物理学家约翰.惠勒John Wheeler曾有句名言:万物源于比特 It from bit

量子信息研究兴盛后,此概念升华为，万物源于量子比特）

注：位元即比特

虫洞(wormhole)是1930年代爱因斯坦与纳森·罗森研究引力场方程时假设的，又称爱因斯坦-罗森桥，他二人认为虫洞是宇宙中可能存在的连接两个不同时空的狭窄隧道,因此透过虫洞可以做瞬时间的空间移转和时间旅行。

虫洞也可能通往其它太阳系，银诃系，平行宇宙及不同物理定律之其它宇宙

不过目前尚未发现其存在。

虫洞-内部结构图文解析

图中＋－号代表不可分割的最小正负弦信息单位-弦比特（string bit）

（名物理学家约翰.惠勒John Wheeler曾有句名言:万物源于比特 It from bit

量子信息研究兴盛后,此概念升华为，万物源于量子比特）

注：位元即比特

虫洞是宇宙中可能存在的连接两个不同时空的狭窄隧道。虫洞是1930年代由爱因斯坦及纳森·罗森在研究引力场方程时假设的，认为透过虫洞可以做瞬时的空间转移或者做时间旅行。暗物质维持着虫洞出口的敞开。虫洞可以把平行宇宙和婴儿宇宙连接起来，并提供时间旅行的可能性。虫洞也可能是连接黑洞和白洞的时空隧道，所以也叫＂灰道＂。

虫洞的性质

利用相对论在不考虑一些量子效应和除引力以外的任何能量的时候，我们得到了一些十分简单、基本的关于虫洞的描述。这些描述十分重要，但是由于我们研究的重点是黑洞，而不是宇宙中的洞，因此我在这里只简单介绍一下虫洞的性质，而对于一些相关的理论以及这些理论的描述，这里先不涉及。

虫洞就是虫子咬的一个洞，在宇宙空间叫时空隧道。

虫洞是爱因斯坦根据引力场论预言的一个时空构造，他认为在强大的引力场作用下，时空会强烈扭曲，就像湍急的河流，会形成各种各样的漩涡，这个漩涡会在中间形成一个空洞，这个空洞就是连接两个时空的时空隧道，又叫爱因斯坦~罗森桥。

之所以里面有“罗森”的称呼，是因为提出这个概念，有美籍以色列裔物理学家纳森·罗森的参与，他们在研究引力场方程时，假设了这个现象，认为透过虫洞可以做瞬时的空间转移，也叫时间旅行。

通俗的说就像人们要到山的那边，通常要绕很大弯子需要很多时间才能到达，而如果大山有一个直穿过去的洞穴或隧道，就能很快到达山的那边。采用这种技术，本来相隔若干光年的两个世界，很可能只要瞬间或很短时间就能够到达，这要超过光速多少倍？

虫洞只是一个理论预言，迄今并没有发现存在的证据。

黑洞也是时空极端扭曲导致的现象，是物质压缩到极端状态，坍缩进了自己的史瓦西半径，从而形成的一个奇异空间。这种天体也是爱因斯坦预言存在的，现在已经发现证实了黑洞的存在，并且其面目已经被科学界拍摄的第一张照片曝光。

但虫洞迄今并没有被发现。由此，科学界有两种意见和看法，一种是虫洞的出现很稀少很偶然，而且会很快闭合消失，所以很难发现。甚至有人认为，虫洞不但有天然形成，也可以人工制造，不过需要极大能量。今后发现了天然虫洞，人们可以通过某种奇异物质维持这个虫洞的稳定，为人类利用；另外一种认为这种现象根本不存在。

但这种现象是爱因斯坦场论引申出来的必然结果，就像黑洞是引力场论的一个时空解，虫洞也是一样，因此我相信它是存在的，但能不能被人类发现并利用则是另一回事。

虫洞是人类未来突破深空探索速度瓶颈的一个预期。

人类现在航天速度已经得到很大提升，最快的无人探测器已经预期达到200km/s的速度，这就是帕克号探测器。帕克号太阳探测器于2018年由NASA发射，现在正在距太阳约2000万千米的轨道绕行探测，速度达到100km/s以上。在2024年到达太阳最近距离约600万千米时，速度可达到200km/s。

这种速度不是依靠它自身燃料得到的，而是利用金星和太阳的引力弹弓效应得到的。

NASA启动的百年星舰项目，计划用100年时间，建造出一艘5万吨级星舰，载人飞出太阳系，这艘星舰采用可控核聚变等先进技术，巡航速度可达到12%光速，每秒3.6万千米。

但这种速度在星际航行中依然是蜗牛速度，因为银河系有10万光年半径，到达外星系都是以几十万甚至百万光年计，最近的一个大星系是仙女座星系，距离我们254万光年。

因此即便是光速，飞出银河系也要10万年，而到达仙女座星系则需要254万年。而光速属于宇宙极限速度，任何物质运动是不可能达到的，因此要突破速度瓶颈只有另辟蹊径，其中虫洞穿越就是一个选项。

虫洞穿越即便超过光速N倍到达目的地，也不违背爱因斯坦的光速藩篱限制，不会发生祖孙悖论等奇异现象。这是因为飞船的本身速度并没有提升，只是抄了近道而已。

蚂蚁和虫洞邂逅的意义。

我们可以想象：一张足球场般的大纸中间有一只蚂蚁，它的目的地是纸的另一面中间同样的位置，它准备先爬到纸的边缘，翻越边缘在往回爬，它计算了一下，到达目的地需要很多天。

它向四周扫视了一遍又一遍，想要选择一个更便利的方向，这时，它突然发现了一只虫子，正在它的旁边撕咬这纸张，咬出了一个小小洞口。它欣喜若狂，从这个小孔中穿过去，费时还不到1秒。

这就是虫洞的通俗意义。那么这只蛀虫在时空中存在吗？它会不会为人类咬出这么一个虫洞呢？即便有这么一个洞，能够稳定的让人们穿行其间吗？

分类: 理工学科

解析:

“虫洞”理论

60多年前，爱因斯坦提出了“虫洞”理论。那么，“虫洞”是什么呢？简单地说，“虫洞”是宇宙中的隧道，它能扭曲空间，可以让原本相隔亿万公里的地方近在咫尺。

早在20世纪50年代，已有科学家对“虫洞”作过研究，由于当时历史条件所限，一些物理学家认为，理论上也许可以使用“虫洞”，但“虫洞”的引力过大，会毁灭所有进入的东西，因此不可能用在宇宙航行上。

随着科学技术的发展，新的研究发现，“虫洞”的超强力场可以通过“负质量”来中和，达到稳定“虫洞”能量场的作用。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，但是它潜在的回报，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”，那么一瞬间就能到达宇宙中遥远的地方。

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，美国加州工学院的桑恩等人，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。

桑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。桑恩说，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。但桑恩说，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。故桑恩的虫洞，可谓之奇异物质虫洞。

科学家麦可思提出了磁虫洞的理论。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，莱特的磁引力跟桑恩的虫洞极相似。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，按麦可恩的说法，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，只要它们存在于天空之中，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(星光)R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。

桑恩之所以去研究“虫洞”，有个很重要的直接原因是因为好友卡尔.萨根的求助；当时卡尔.萨根正构思一个科幻题材，和桑恩讨论虫洞的想法，桑恩遂极感兴趣，为此研究了虫洞的可行性并推导了虫洞模型。

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