白洞與蟲洞

白洞是理論上通過(guò)對(duì)黑洞的類比而得到的一個(gè)十分“學(xué)者化”的理論產(chǎn)物。

和黑洞完全不一樣，白洞不會(huì)吸收任何物體，相反的，白洞會(huì)不斷釋放出物質(zhì)，包括基本粒子和場(chǎng)。

白洞和黑洞一樣，有一個(gè)“視界”。不過(guò)和黑洞不一樣，時(shí)空曲率在這里是負(fù)無(wú)限大，也就是說(shuō)，在這里，白洞對(duì)外界的斥力達(dá)到無(wú)限大，即使是光筆直向白洞的奇點(diǎn)沖去，它也會(huì)在白洞的視界上完全停止住，不可能進(jìn)入白洞一步。理論上，白洞也可以根據(jù)是否旋轉(zhuǎn)，是否帶有電荷分類，但是理論物理學(xué)家們認(rèn)為，白洞的無(wú)限大的斥力會(huì)迫使白洞不帶有任何電荷，因?yàn)殡姾珊苋菀拙捅悔s到了視界外。而旋轉(zhuǎn)，也被認(rèn)為是不可能的。

不過(guò)白洞看來(lái)只可能是一種想象中的產(chǎn)物。因?yàn)槿绻锥床晃杖魏挝矬w而僅僅是噴射物質(zhì)，那么無(wú)論這個(gè)白洞的質(zhì)量有多大，它的物質(zhì)也會(huì)很快地被噴射光。

蟲洞的出現(xiàn)，幾乎可以說(shuō)是和黑洞同時(shí)的。

在史瓦西發(fā)現(xiàn)了史瓦西黑洞以后，理論物理學(xué)家們對(duì)愛(ài)因斯坦常方程的史瓦西解進(jìn)行了幾乎半個(gè)世紀(jì)的探索。包括上面說(shuō)過(guò)的克爾解、雷斯勒－諾斯特朗姆解以及后來(lái)的紐曼解，都是圍繞史瓦西的解研究出來(lái)的成果。

蟲洞在史瓦西解中第一次出現(xiàn)，是當(dāng)物理學(xué)家們想到了白洞的時(shí)候。他們通過(guò)一個(gè)愛(ài)因斯坦的思想實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)時(shí)空可以不是平坦的，而是彎曲的。在這種情況下，我們會(huì)發(fā)現(xiàn)，如果恒星形成了黑洞，那么時(shí)空在史瓦西半徑，也就是視界的地方是與原來(lái)的時(shí)空完全垂直的。在不是平坦的宇宙時(shí)空中，這種結(jié)構(gòu)就是黑洞的視界內(nèi)的部分與宇宙的另一個(gè)部分相結(jié)合，然后在那里產(chǎn)生一個(gè)洞。這個(gè)洞可以是黑洞，也可以是白洞。而這個(gè)彎曲的視界，叫史瓦西喉，也就是一種特定的蟲洞。

自從在史瓦西解中發(fā)現(xiàn)了蟲洞，物理學(xué)家們就開(kāi)始對(duì)蟲洞的性質(zhì)感到好奇。我們先來(lái)看一個(gè)蟲洞的經(jīng)典作用：連接黑洞和白洞，成為一個(gè)愛(ài)因斯坦－羅森橋，將物質(zhì)在黑洞的奇點(diǎn)處被完全瓦解為基本粒子，然后通過(guò)這個(gè)蟲洞（即愛(ài)因斯坦－羅森橋）被傳送到這個(gè)白洞的所在，并且被輻射出去。

當(dāng)然，前面說(shuō)的僅僅是蟲洞作為一個(gè)黑洞和白洞之間傳送物質(zhì)的道路，但是蟲洞的作用遠(yuǎn)不只如此。

黑洞和黑洞之間也可以通過(guò)蟲洞連接，當(dāng)然，這種連接無(wú)論是如何的牽強(qiáng)，它還是僅僅是一個(gè)連通的“宇宙監(jiān)獄”。

蟲洞不僅可以作為一個(gè)連接洞的工具，它還在宇宙的正常時(shí)空中出現(xiàn)，成為一個(gè)突然出現(xiàn)在宇宙中的超空間管道。

蟲洞沒(méi)有視界，它有的僅僅是一個(gè)和外界的分解面。蟲洞通過(guò)這個(gè)分解面和超空間連接，但是在這里時(shí)空曲率不是無(wú)限大。就好比在一個(gè)平面中一條曲線和另一條曲線相切，在蟲洞的問(wèn)題中，它就好比是一個(gè)四維管道和一個(gè)三維的空間相切，在這里時(shí)空曲率不是無(wú)限大。因而我們現(xiàn)在可以安全地通過(guò)蟲洞，而不被巨大的引力所摧毀。

那么蟲洞都有些什么性質(zhì)呢？

最主要的一個(gè)，是相對(duì)論中描述的，用來(lái)作為宇宙中的告訴火車。但是，蟲洞的第二個(gè)重要的性質(zhì)，也就是量子理論告訴我們的東西又明確的告訴我們：蟲洞不可能成為一個(gè)宇宙的告訴火車。蟲洞的存在，依賴于一種奇異的性質(zhì)和物質(zhì)，而這種奇異的性質(zhì)，就是負(fù)能量。只有負(fù)能量才可以維持蟲洞的存在，保持蟲洞與外界時(shí)空的分解面持續(xù)打開(kāi)。當(dāng)然，狄拉克在芬克爾斯坦參照系的基礎(chǔ)上，發(fā)現(xiàn)了參照系的選擇可以幫助我們更容易地來(lái)分析物理問(wèn)題。同樣的，負(fù)能量在狄拉克的另一個(gè)參照系中，是非常容易實(shí)現(xiàn)的，因?yàn)槟芰康谋憩F(xiàn)形式和觀測(cè)物體的速度有關(guān)。這個(gè)結(jié)論在膜規(guī)范理論中同樣起到了十分重要的作用。根據(jù)參照系的不同，負(fù)能量是十分容易實(shí)現(xiàn)的。在物體以近光速接近蟲洞的時(shí)候，在蟲洞的周圍的能量自然就成為了負(fù)的。因而以接近光速的速度可以進(jìn)入蟲洞，而速度離光速太大，那么物體是無(wú)論如何也不可能進(jìn)入蟲洞的。這個(gè)也就是蟲洞的特殊性質(zhì)之一。

但是蟲洞并沒(méi)有這么太平。前面說(shuō)的是在安靜的相對(duì)論中的蟲洞，在暴躁的量子理論中，蟲洞的性質(zhì)又有了十分重要的變化。

我們想先來(lái)看在黑洞中的蟲洞，也就是史瓦西喉和奇點(diǎn)周圍形成的子宇宙。

黑洞周圍的量子真空漲落在黑洞巨大引力的作用下，會(huì)被黑洞的引力能“喂”大，成為十分的能量輻射。這種能量會(huì)毫不留情地將一切形式的蟲洞摧毀。

在沒(méi)有黑洞包圍的蟲洞中，由于同樣的沒(méi)有黑洞巨大引力的“喂養(yǎng)”，蟲洞本身也不可能開(kāi)啟太久。蟲洞有很大幾率被隨機(jī)打開(kāi)，但是有更大的幾率突然消失。蟲洞打開(kāi)的時(shí)間十分短，僅僅是幾個(gè)普朗克時(shí)間。在如此短的“壽命”中，即使是光也不可能走完蟲洞的一半旅途，而在半路由于蟲洞的消失而在整個(gè)時(shí)空中消失，成為真正的四維時(shí)空組旅行者。

而且，在沒(méi)有物體通過(guò)蟲洞的時(shí)候，蟲洞還比較“長(zhǎng)壽”，而一旦有物體進(jìn)入了蟲洞，如果這個(gè)物體是負(fù)能量的，那么還好，蟲洞會(huì)被撐開(kāi)；但是如果物體是正能量的，那么蟲洞會(huì)在自己“自然死亡”以前就“滅亡”掉。而在宇宙中，幾乎無(wú)時(shí)無(wú)刻不存在能量輻射通過(guò)宇宙的每一個(gè)角落，而這些輻射都是正能量的，因此幾乎可以肯定，在自然情況下是不存在蟲洞的。

那么蟲洞是如何產(chǎn)生的呢？

蟲洞的自然產(chǎn)生機(jī)制有兩種：其一，是黑洞的強(qiáng)大引力能；其二，是克爾黑洞的快速旋轉(zhuǎn)，其倫斯－梯林效應(yīng)將黑洞周圍的能層中的時(shí)空撕開(kāi)一些小口子。這些小口子在引力能和旋轉(zhuǎn)能的作用下被擊穿，成為一些十分小的蟲洞。這些蟲洞在黑洞引力能的作用下，可以確定它們的出口在那里，但是現(xiàn)在還不可能完全完成，因?yàn)榱孔永碚摵拖鄬?duì)論還沒(méi)有完全結(jié)合。