虫洞是什么？它是否真的存在于宇宙之中？

彩云彩2017

什么是虫洞？如果他们真的存在，他们是怎么产生又是怎么运作的呢？
虫洞是链接两个空间的隧道。理论上，即使虫洞的两端相隔得非常远，它也可以让你在极短得时间内跨越遥远的距离。



虫洞在二维环境的模拟
如果虫洞的一端是学校，而另一端是你的家，那么通过虫洞往来于你的家与学校间就只一步之遥了。而虫洞的另一端甚至可以是另一个星系里的星球，它可以让你轻松的到达那里。




另一种虫洞在二维环境的模拟
因此，虫洞非常有趣，常常出现在科幻小说中。
但问题是，在我们的认知范围内，虫洞并不存在于我们的宇宙之中。
我们没有找到任何证据证明他们存在，对于他们的形成也没有任何的解说。
但是虫洞的存在并不违背我们现有的宇宙论，所以我们可以认为虫洞在理论上是存在的。



虫洞存在于理论中。
在科学世界里，一则理论是描述现象能在现实中发生或可能发生的猜想或途径。你应该听过一百年前爱因斯坦提出的“广义相对论”，它介绍了“重力”这种让我们站在地球上、让地球绕着太阳转的东西。这则理论同样从数学角度描述了虫洞。




若地面附近有一个虫洞，它可能是这样的
那么理论上，虫洞是怎么运转的呢？
首先，我们思考一种叫“时空”的东西。我们常常把它想象成一张有弹性的网布，宇宙中所有的东西都在这张网布中。
凭借对“时空”的想象，我们看到了二维平面。在这张网布上行走的人可以选择两种行动方向：向前/向后或者向左/向右。在现实中，空间是三维的：你可以上下跳跃。



事实上，还有一个第四维空间：时间。你可能不觉得“时间”是一个维度，但物理学家却是这么认为的。把所有空间维度结合起来，得到的就是“时空”。
回到虫洞的话题，想象我们要在时空网布上旅行，假设是从家里到另一个遥远的星球，即使我们乘坐宇宙飞船，这段距离也需要成千上万年甚至更久才能跨越。



莱斯·博西纳斯为NASA设想的虫洞旅行
但如果我们能够把这张网布折叠起来，让我们的家和这颗星球在一条直线上，再钻一个链接两层时空的洞呢？那将是一条能大大缩短旅行时间的捷径。
那么，我们可以在两层时空之间钻一个洞吗？
没有人知道要怎么做，也没有人知道虫洞是否真的能在现实中被制造出来，但单纯想一想就非常有趣了，而且这对我们探索宇宙有很大的帮助。





洛伦兹虫洞（史瓦西虫洞）的电脑绘图
相关天文知识
虫洞（或称爱因斯坦-罗森桥）是链接时空中两个点的猜想的结构。它的依据是利用雅可比矩阵和行列式求解爱因斯坦场方程的特殊解。虫洞可以被看成空间中两个点之间的隧道（例如不同地点或不同时间点）。更准确地说，它是时空连接体的超验双射，是在反德西特空间中显现出来的卡拉比-丘流形的渐进投影。
虫洞符合广义相对论，但他们是否真的存在还是未知。
虫洞可以缩短距离，大到十亿光年、小到几米距离。它可以链接宇宙或不同的时间点。