虫洞，黑洞，到底是我们的脑洞还是真实存在？
虫洞，黑洞，到底是我们的脑洞还是真实存在？
虫洞，这个听起来像是科幻电影中才会出现的概念，究竟是人类的想象还是真实存在的宇宙现象？让我们跟随布法罗大学物理学教授Dejan Stojkovic，一起探索这个神秘的天体物理概念。
图解：艺术家对虫洞的描绘
（图源：Mark Garlick/Science Photo Library via Getty Images）
虫洞到底是什么，它是否真的存在？——Chinglembi D.， 12岁，印度阿萨姆邦西尔恰尔人
想象有两个城镇，分别位于在一座山的两侧。住在这两个城镇的人们可能要绕山而行才能互相拜访。但是，如果想更快地到达对方家里，他们可以笔直地挖掘一条穿山隧道开创捷径。这也就是隐藏在虫洞背后的想法。
虫洞就像是无垠宇宙中遥远的两点间的一条隧道，它缩短了从一点到另一点的星际旅行时间。相较于从一个星系旅行到另一个星系数以百万年的时间，条件适当时，虫洞理论上可以将星际旅行时间降低至以小时甚至以分钟计算。
因为虫洞代表着时空穿越的捷径，它们甚至可以像时间机器一样发挥作用。可能你穿越完成，在虫洞一端出现的时间还要早于你从另一端进入虫洞的时间。
虽然科学家们并没有证据切实证明虫洞真的存在于我们周遭世界，但它仍是一个帮助像我这样的天体物理学家思考时空问题的好工具。或许同时，它们也能回答宇宙到底是什么样的这样永恒经典问题。
事实抑或虚构？
由于虫洞种种有趣的特征，许多科幻小说作者在小说和电影中对它们加以塑造。没想到的是，科学家们也同这些作者们一样为虫洞的这些脑洞着迷。
尽管研究者们从未在宇宙中找到一个真正的虫洞，但科学家们经常在重要物理方程的解中看到它。最令人注意的是，爱因斯坦在证明时空理论和广义相对论的方程解中也包含了虫洞。爱因斯坦的理论描述了宇宙的形状以及恒星、行星和其他物体如何在宇宙中运动。正是因为爱因斯坦的理论已经许许多多次被观测到，并在每一次都被证实是正确的，所以一些科学家始终坚信虫洞就存在于宇宙中某处。
但是，另一些科学家认为虫洞并不太可能存在，因为它们实在太不稳定了。持续不断的万有引力拉扯着宇宙中包括地球在内的万物。所以，万有引力也同样作用于虫洞。那些对虫洞的存在持怀疑态度的科学家们相信，在虫洞自身引力的作用下，仅仅一小段时间后虫洞的中部便会坍缩，除非虫洞内部能产生某种向外拉的力来抵消自身引力。最可能的方式是用所谓的“负能量”，它可以反作用于引力从而使虫洞保持稳定。
但据科学家们所知，负能量只有在数量足够庞大的情况下才能产生，目前的数量根本不足以支持虫洞对抗自身引力。有可能在宇宙诞生的初始时期，随着宇宙大爆炸产生了非常非常小的虫洞和少数的负能量，随着时间的推移，这些虫洞随着宇宙的膨胀而逐渐扩展开来。
如同黑洞一样？
纵然关于的虫洞思索是一件有趣的事情，它们仍然不被主流科学接纳。但这并不意味着它们是不真实的——如黑洞，当时光倒流回20世纪10年代，黑洞被科学家首次提出时也并未获得认可，而如今黑洞广泛存在于我们周围的宇宙中已成为天体物理学家们的共识。
爱因斯坦在1915年首次提出了著名的场方程，来自德国的科学家卡尔·史瓦西仅在一年后便找到了用数学描述黑洞的方法。然而，该描述太过不寻常以至于那个时代顶尖的科学家们都拒绝相信黑洞会真实地存在于自然界。人们花了50年的时间才开始认真对待黑洞——甚至“黑洞”这个词，也是直到1967年才被创造出来。
同样的情况也完全有可能发生在虫洞身上。科学家们可能需要一段时间才能就它们是否存在达成共识。但是，如果有一天他们可能通过观测恒星轨道上纷繁的运动，真的找到了指向虫洞存在的有力证据，那么，这一发现将重塑科学家们看待和理解宇宙的方式。
好奇心是没有年龄限制的——成年人，让我们知道你也在想什么。虽然我们不可能回答每一个问题，但我们会尽力而为。
本文原文来自The Conversation