「广相告诉量子如何进行隧穿，量子告诉广相如何形成虫洞」

什么是“虫洞”：
在广义相对论发表后不久，1935年爱因斯坦就在理论上发现了“虫洞”--也就是由两个相连的“黑洞”所构成的时空结构中的“豁口”的存在--一条贯穿空间和时间的隧道。也就是说，只要能够建造一个稳定的虫洞，就可以跨越时间和空间。数学家把这种情形称作“多连通空间”（multiply connected space）。但理论家一直未搞清，虫洞仅允许光线通过？抑或飞船也能穿行？到了1988年，美国加州理工学院的桑恩和摩立斯终于得出了结论：虫洞的两端皆可出入，并非像黑洞那样是一种单向通道，只进不出；再者，旅行者在虫洞内仅受到一般的拉力，不像在黑洞中。并且，该大学柏克莱分校的吉普·索恩（Kip Thorne）教授还提出：光找到这样一个“虫洞”还不够，还必须使它的开口时间足够长，这样才能让人有足够的时间钻入它。因为根据量子理论，这个虫洞在强力的作用之下，将于瞬间关闭。有一种假设是利用开斯米效应（Casimir effect）等量子方式向“虫洞”里灌输反物质（Otone），这样就可以延长虫洞开启的时间。并且，同样利用反物质将其“扯大”，钻出一条长度约为一光年的“时间隧道”。这样一条“时间隧道”，便是由“现在”通往“过去”的“快捷方式”。这需要融合爱因斯坦的“广义相对论”和量子力学理论，创造出一个全新的量子引力论。著名的洛斯阿拉莫斯国家实验室（Los Alamos National Lab）的科学家已在如何利用虫洞方面进行开拓。他们对反物质有了更深的研究：一直以来，这种奇怪的反物质只存在于理论之中，而今他们已成功地证明，反物质也存在于我们的现实世界之中。并且得出结论：虫洞的超强（引）力场，也一样可以通过反物质来中和。（“正物质”和“反物质”有一很有意思的差别，前者拥有“正质量”，能产生能量，后者具有“负质量”，却可以吸去周围的能量。）而实际建造一个虫洞要分3步：第一步，寻找或建立一个虫洞，开辟一个隧道用来连接太空中两个不同的区域。第二步，使虫洞稳定下来。由量子产生的负能量，虫洞便允许信号和物体安全地穿越它。负能量会抵制虫洞变为密度无穷大或接近无穷大。换句话说，它阻止了虫洞演变成黑洞。第三步是牵引虫洞。一艘具有高度先进技术的宇宙飞船将虫洞的入口互相分离开。如果两个埠都放置在空间中合适的地方，那么时间差将保持恒定状态。假设这一差值是10年，一名宇航员从一个方向穿越虫洞，他将跳到10年后的未来，反之，宇航员若是从另一方向穿越虫洞，他将跳到10年前的过去。这听起来像科幻，但已是一个美国宇航局拟资助的真实的研究项目。

甚至还有物理学界权威认为，在我们这个世界里虫洞就可能以普朗克长度（约10-33公分）这种极微的尺度下自然存在。虽然这只有原子核的1/1020那么小，但在理论上，这么小的虫洞，只需要一束能量脉冲便可将之稳住，接着便可将它膨胀到可资使用的大小。因此，如果已经有某个超文明可以驾驭它的话，那么甚至完全可以在地球表面某一特定区域建造。1979年, 美国和法国科学家利用仪器，在百慕大魔鬼三角附近海底发现了金字塔。其由特殊材质所造，塔底边长约300米，高约200米，塔尖离海面仅100米，比埃及金字塔大得多。塔下部有二个巨大的洞穴，海水以惊人的速度从洞底流过这里。也就是说，迄今为止人类在地球上所发现的最大的金字塔位于同处于北纬30度的百慕大三角，这就足以证明百慕大魔鬼三角与埃及金字塔之间存在着让人意想不到的密切联系。从另一方面来考虑，如果未来文明出现了由人工制造的时间隧道，那么必然从远古至未来在外层空间甚至地球表面某一特定区域存在着时间通道的入口。由百慕大三角区域所发生的大量飞机与轮船神秘失踪事件，并且恰好又有UFO以及USO频繁出没，因此完全有理由将此作为（时间通道入口的）最大嫌疑对象。

（事实上，此处也的确发生过多起时空扭曲事件：1966年1月6日从阿鲁巴岛出发的“尤里西斯”号双桅帆船在百慕大三角神秘失踪，却于1990年突然出现在委内瑞拉加拉加斯市郊的海滩上，船上的三个水手的年龄和生理状况跟24年前并无差异；1955年一架飞越百慕大三角海区时失踪的飞机于1990年完整无损地飞回原定目的地机场，其中一名飞行员的出生证表明他现在已有77岁，但他看起来只有40出头；1954年由洛根和诺顿所乘坐的热气球在魔鬼三角地带神秘失踪，经多方查找，仍无下落。1990年春在古巴的春季热气球比赛中，那只失踪36年的热气球在消失处又突然出现……）

假如技术上的诸多难题都被克服了，时间机器的生产将会打开充满悖论的潘多拉盒子。关于跨时间旅行最后还有一个悖论至今没有人可以解决。举个例子来说，如果一个人真的“返回过去”，并且在其母亲怀他之前就杀死了自己的外祖母，那么这个跨时间旅行者本人还会不会存在呢？对于“外祖母谬论”，现今最受物理学界所推崇的解决方案是“多重宇宙”理论——世界不是只有一个，而是有许多平行的世界。1957 年物理学家 Hugh Everett 根据量子力学提出“多重世界理论”，认为宇宙从“大爆炸”开始的演化过程上，如分叉路般不断地分裂为二，歧异点是某件关键事件引起的量子转移，而分出的世界便产生差异，成为多重“平行世界”或“等次元宇宙”。（迄今为止，在理论上又可分为三类：量子力学多宇宙体系、广义相对论多宇宙体系、涡流增压多宇宙体系。）并且，近年来物理学家Stephen Hawking 又指出：无数个宇宙通过“虫洞”相互连结。你回到过去，但那不是你自己的世界，而是和你的历史相似的等次元宇宙。这样，即便你打死了自己的外祖母，她在那个世界也的确死了，但当你回到未来时，她依然活得好好的。但是，如果真是这样的话，那么大量的有关时间倒流的事实证据也就无从解释了。要解决此矛盾，需要创造一个全新的假设——“镜子理论”。打个比方：我们单凭自己的肉眼就能直接看到自己身体表面的大部分部位，但是不通过镜子是永远也无法看到作为产生（自己）视觉感观的物质基础的（自身的）头部，之所以无法看到自身头部是由于视线受到了空间上的限制。同样道理，所谓的“镜子”代表了与历史相似的“等次元空间”；而“头部”即代表了历史中自己的祖先以及过去的自己（作为构建了“现在的自己”存在因素的物质基础）。也就是说，通过“时间倒流”，时间旅行者的确能够回到真的历史中，但由于受到了时空上的限制，时间旅行者是永远也无法与历史中自己的祖先以及过去的自己发生直接的接触与联系的。谋杀自己的外祖母只能在“等次元空间”中存在。因此：由于过去的物质，现在的物质，将来的物质在某些性状的本质上是有所区别的。时间旅行者一旦即将与历史中自己的祖先以及过去的自己发生接触，那么作为时间旅行者本人在我们这个世界的历史中所存在的因素就将消失，就像百慕大魔鬼三角突然神秘失踪的轮船和飞机那样，而只能存在于“平行宇宙”中。

这样，既解决了“外祖母谬论”，同时又为远古地球的确受到过未来文明影响提供了理论基础。

2000年3月29日，人类在寻找太阳系外行星方面取得重大进展。美国加利福尼亚大学的科学家宣布，他们发现了两颗迄今为止围绕着其他恒星运行的最小行星。这两颗太阳系外的行星质量与土星相近。这标志着科学家在寻找地球大小的太阳系外的行星的过程中迈出了重要的一步，因为迄今为止观测行星的技术只能发现比木星大的太阳系外行星，而要寻找外星生命，只能到地球大小的行星上去找。想要飞向太阳系外的恒星，解决动力问题则是关键。

恒星周围存在行星是一个普遍现象。在太阳系附近的恒星周围肯定存在着行星系统，了解那里的行星无疑是一件激动人心的事。可现有的天文手段在这方面显得过于苍白无力。它既不能告诉我们这些行星的大气组成，也无法揭示其地质构造，甚至天文学家连它们的几何尺寸也无从知晓。

这一切都是地球与目标行星之间的距离所致————动辄几十万天文单位的旅程会令最狂热的宇航迷变得垂头丧气，用化学火箭推进的探测器要用成千上万年才能飞到那里。

如何在一个科学家的有生之年完成太阳系外的探险呢？这时飞船应该达到每秒几百公里的速度，而目前最快的飞船只能达到这速度的十分之一。现行的飞船之所以行动迟缓，根本原因在于它们仅靠化学火箭在其飞行的头几分钟里加速，冲出大气层后的航程完全倚赖惯性滑行，充其量在路过大行星时靠其引力加速。因此要想飞向太阳系外的恒星，解决动力问题是关键。

目前“旅行者”号和“先驱者”号探测器已经飞越了冥王星轨道，成为离地球最远的探测器。为了达到这一目标，科学家花费了十几年的时间，其间还不断利用大行星的引力加速（称为“引力跳板”技术）。而且从一开始，它们就是用最强大的化学火箭（“土星”号）发射的。

下面的方法是科学家想到的飞越太阳系到达其他恒星的方法。其中有一些现在就可以实现，而另一些也许永远只能停留在设想阶段。

核动力火箭

20世纪50年代，随着和平利用原子能的呼声日益高涨，原子火箭发动机应运而生。法国人设计了以水为工作物质的原子能火箭，它靠核反应堆产生的热量将水汽化，高速喷射出的水蒸汽能使星际飞船逐渐加速。火箭要喷出5000吨的水才能在50年内把飞船送往最近的恒星———比邻星（距地球4·22光年）。

一般化学火箭的结构质量占总质量的6％—10％，有效载荷仅占1％；而原子能火箭的结构质量占总质量的12％—15％，但有效载荷可占总质量的5％—8％。以氘为燃料的核聚变火箭，排气速度可达15000公里／秒，足以在几十年内把宇宙飞船送到别的恒星。

聚变比裂变放出更大的能量。在一个核聚变推进系统中理论上每千克燃料能够产生100万亿焦耳能量———比普通化学火箭的能量密度高一千万倍。核聚变反应将产生大量高能粒子。用电磁场约束这些粒子，使之向指定方向喷射，飞船就可以高速前进了。为安全起见，核飞船至少应在近地轨道组装。为利用月球上丰富的氦资源，月球也是理想的组装发射地。此外也可以在拉格朗日点（此点处的物体在绕地球运转的同时保持与月球相对距离不变）处完成组装，原材料从月球上用电磁推进系统发送。

光帆

中国古代的纸鸢无法和现在的超音速飞机同日而语，今人设想的喷射式推进系统也不能和未来实际的星际飞船相提并论。相对于核动力火箭来说，以下几种进入太空的方法更有可能在未来的星际飞行中使用。

15世纪地理大发现时期，西欧的水手们扬帆远航，驶向传说中的大陆。未来的星际航行恐怕还要借助“帆”这种古老的工具，只不过驱动“太空帆”的不是气流而是光。早在20世纪20年代，物理学家就已证明电磁波对实物具有压力效应。1984年，科学家提出，实现长期太空飞行的最佳方法是向一个大型薄帆发射大功率激光。这种帆被称为“光帆”。它采用圆盘状布局，直径达3· 6千米，帆面材料为纯铝，无任何支撑结构，其最大飞行速度可达到光速的十分之一。在搭载1吨的有效载荷时，飞抵半人马座的α星仅需40年或更少的时间。以这个速度，太空船可以在两天内从太阳飞到冥王星，但要是飞越另一个太阳系并对其进行考察，这速度显然太低了。

为了进行详细的考察，可以采用“加速———减速”的飞行方案。这时光帆直径取100千米，使用功率为7·2×1012瓦的激光器向它发射激光。在减速阶段，将有一个类似减速伞的小型光帆被释放出来。它把大部分激光向飞船的前进方向反射，以达到制动的目的。

虽然要求较高，但较其他形式的星际飞船而言，光帆是在技术上和经济上最容易实现的方案。根据估算，在使用金属铍作为帆面材料时，飞到半人马座α星的总费用为66·3亿美元。这只相当于阿波罗计划投资的1／4。

人工时空隧道

不少科幻影片（如《星球大战》）中都有这样的镜头：随着船长一声令下，结构复杂的引擎开始工作，接着宇宙飞船便消失于群星中，几乎就在同时，它完好地出现在遥远的目的地……现代物理学证明，这看似荒诞的场景是可以发生的。

现代物理学（时空场共振理论）认为，时间是能量在时空中高频振荡的结果，宇宙间各时空点的性质取决于该点电磁场的结构特性。

该理论认为宇宙中各时空点有其确定的能量流动特性，它可以用一组谐波来描述。若用人工方法产生一定的谐波结构，使它与远距离某时空点的谐波结构特性相同，则二者就会产生共振，形成一个时空隧道，飞行器可以循着这个时空隧道在瞬间到达宇宙的另一位置。

实施这一方案的关键是飞船必须能产生适当的能量形态，以满足选定时空点的谐波结构特性。

通过“虫洞”的星际航行

还有一种名为“虫洞”的奇异天体，它是连接空间两点的时空短程线。科学家认为，通过虫洞可以实现物质的瞬间转移。用这种方法进行的星际航行可以完全不考虑相对论效应。遗憾的是这种理论上应该存在的“空间桥梁”至今还没有发现。

无疑，无论哪种方法离现实都有一定的距离，但它们在技术上并不是不可行的。无论困难多大，人类探索未知领域的天性不会改变。可以设想，人类最终迈出太阳系摇篮，飞向星际的日子不会太远了 .

你可以把宇宙想象成一个海绵体， 在某个点， 大质量天体坍塌， 对应的海绵体在那个点就会凹陷， 凹陷的同时U字形的的上端就会慢慢接近， 当那个点的质量大到一定的程度时， U字形上端会无限接近， 这就是时空的扭曲， 接近到一定程度， 两端会连接形成一个通道， 这个通道就叫虫洞。这只是一个比方， 不一定只有大质量天体塌陷形成的黑洞能形成虫洞， 其他一些方式也可能可以形成， 比如霍金的想象， 用无数的光学飞行器在很近的地方包围恒星， 所收集到的能量集中到一点， 这种巨大的能量或许可以撕裂空间形成虫洞， 很多理论都只是假设， 现在人类的技术还不能证明正确与否， 因为在宇宙的认知上面， 肯定还有我们未知的物理领域
理论上是可以穿越空间的， 但对于时间应该是相对的， 及你穿越了，到了另外的地方或平行宇宙， 时间还是原来的时间， 假设穿越是瞬间完成的。
目前为止还不能实践，以目前的理论知识认为打开虫洞后支撑其需要的能量惊人，大概相当于银河系质量的90%（这个数据可能不准确), 人类无法实现。
所有以上都是基于爱因斯坦相对论， 所有的都只是理论上的东西， 有没有错科学家自己都不敢打包票， 不是目前的认知能解决得了的问题

属于天体物理学.广义相对论的问题了..
虫洞（Wormhole），或译作蛀孔或蠹孔，又称爱因斯坦-罗森桥，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1916年奥地利物理学家路德维希·弗莱姆首次提出的概念[2]，1930年代由爱因斯坦及纳森·罗森在研究引力场方程时假设，认为透过虫洞可以做瞬时间的空间转移或者做时间旅行。迄今为止，科学家们还没有观察到虫洞存在的证据，一般认为这是由于很难和黑洞相区别。

为了与其他种类的虫洞进行区分，例如量子态的量子虫洞及弦论上的虫洞，一般通俗所称之“虫洞”应被称为“时空虫洞”，量子态的量子虫洞一般被称为“微型虫洞”，两者有很大的区分。

黑洞有一个特性，就是会在另一边得到所谓的“镜射宇宙”。爱因斯坦并不重视这个解，因为我们根本不可能通行。于是，连接两个宇宙的“爱因斯坦—罗森桥”(Einstein—Rosen bridge)被认为只是个数学技俩。

但是，在1963年时，新西兰的数学家罗伊·克尔的研究发现，假设任何崩溃的恒星都会旋转，则形成黑洞时，将会成为动态黑洞；史瓦西的静态黑洞并不是最佳的物理解法。然而，实际上恒星会变成扁平的结构，不会形成奇点。也就是说：重力场并非无限大。这使得我们得到了一个惊人的结论：如果我们将物体或太空船沿着旋转黑洞的旋转轴心发射进入，原则上，它可能可以熬过中心的重力场，并进入镜射宇宙。如此一来，爱因斯坦—罗森桥就如同连接时空两个区域的通道，也就是“虫洞”。

理论上，虫洞是连结白洞和黑洞的多维空间隧道，是无处不在，但转瞬即逝的。不过有人假想一种奇异物质可以使虫洞保持张开。也有人假设如果存在一种叫做幻影物质（Phantom matter）的奇异物质的话，因为其同时具有负能量和负质量，因此能创造排斥效应以防止虫洞关闭。这种奇异物质会使光发生偏转，成为发现虫洞的信号。但是这些理论存在过多未经测试的假设，很难令人信服。

不管怎么说.这都是属于天体物理学家们的一些设想.虽然不具有一定的成熟性.但是.还是有可讨论的趋势.但是由于现阶段人类的宇宙航行的技术太过于粗糙.完全无法进行相关的物理研究.始终处于理论状态.希望我们能在这辈子看到....

那美丽的宇宙真的很让人向往...推荐你多看看国家地理这个节目...一个非常棒的节目..

这是我对以前那个相同的问题做的回答
你可以看看后续的追问
http://zhidao.baidu.com/question/281472163.html
呵呵只是一些个人在看了一些基础的书籍所作的一些解释
你权且当做消遣吧

根据爱因斯坦相对论和霍金的时间简史来说，你把宇宙想像成一张胶皮，把黑洞想像成铅球，当胶皮受到压力会向下涡，当足够大的压力使胶皮压到极限时，就会形成一个点，叫奇点，同样的方式，在胶皮下面再放一块胶皮，同样的方法将它向上压，也形成一个奇点，当两个点相连时，则会形成一个洞，这就是虫洞，走虫洞相当于超近道，本该用一亿光年到一个星球的，而你可能只花几分钟，甚至更快，那你就走在时间前面了，时间和光速是等价的，达到光速时间静止，超过光速，时间倒流，这还只是理论，还没被发现，而且进黑洞不是件容易事

这就更能够充分地说明《易经》不但不是迷信，而且十分科学。而我仍中国人的祖先早就把“整个宇宙之理”放在自己的掌握之中！
整个宇宙空间就象个大“0”，他是虽什么都藏，有么都有。但这是在“万事万物”没有发生变化之前的情状。我们的前贤把它叫作“无极”；而“太极”就是万变之源，就象“123456789”，加上“0”就象“万事万物”在这个空间中的变化，但万变不离其中，即“要归0”！故中国人的前贤把它称为：1生2，2生3，3生万物。用这种方式去给人们说明宇宙之理！
其实包含在“万变万化”中，故人们可以将它叫做：“阴阳，正负，公母，刚柔”等，是一种代号或二物而岂，也从“无中(即无极)”而来！但它是“万变”之源。其大到无限，小也到无限，万事万物，它无所不包，无所不含。而任何一物都没有脱离这一空间的可能，而凡要“变化”则必须是“两面”，这就是“世间之事物”的原本之理！

不是时空隧道
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，人啾弧袄А痹诘厍蛏希��叫械阶罱�囊桓鲂窍担���枰��倌晔奔洌�悄壳叭死嗖豢赡馨斓降摹5�牵�蠢吹奶�蘸叫腥缡褂谩俺娑础保�敲匆凰布渚湍艿酱镉钪嬷幸T兜牡胤健?

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。资料由different不同搜集

旋转的或带有电荷的黑洞内部连接一个相应的白洞，你可以跳进黑洞而从白洞中跳出来。这样的黑洞和白洞的组合叫做虫洞。
白洞有可能离黑洞十分远；实际上它甚至有可能在一个“不同的宇宙”--那就是，一个时空区域，除了虫洞本身，完全和我们在的区域没有连接。一个位置方便的虫洞会给我们一个方便和快捷的方法去旅行很长一段距离，甚至旅行到另一个宇宙。或许虫洞的出口停在过去，这样你可以通过它而逆着时间旅行。总的来说，它们听起来很酷。
但在你认定那个理论正确而打算去寻找它们之前，你因该知道两件事。首先，虫洞几乎可以肯定不存在。正如我们上面我们说到白洞时，只因为它们是方程组有效的数学解并不表明它们在自然中存在。特别的，当黑洞由普通物质坍塌形成（包括我们认为存在的所有黑洞）并不会形成虫洞。如果你掉进其中的一个，你并不会从什么地方跳出来。你会撞到奇点，那是你唯一可去的地方。
还有，即使形成了一个虫洞，它也被认为是不稳定的。即使是很小的扰动（包括你尝试穿过它的扰动）都会导致它坍塌。
最后，即使虫洞存在并且是稳定的，穿过它们也是十分不愉快的。贯穿虫洞的辐射（来自附近的恒星，宇宙的微波背景等等）将蓝移到非常高的频率。当你试着穿越虫洞时，你将被这些X射线和伽玛射线烤焦。虫洞的出现，几乎何以说是和黑洞同时的。
物 理 学 家 一 直 认 为 ， 虫 洞 的 引 力 过 大 ， 会 毁 灭 所 有 进 入 它 的 东 西 ， 因 此 不 可 能 用 在 宇 宙 旅 行 之 上 。
黑洞和黑洞之间也可以通过虫洞连接，当然，这种连接无论是如何的将强，它还是仅仅是一个连通的“宇宙监狱”。

虫洞不仅可以作为一个连接洞的工具，它还开宇宙的正常时空中出现，成为一个突然出现在宇宙中的超空间管道。

虫洞没有视界，踏有的仅仅是一个和外界的分解面。虫洞通过这个分解面和超空间连接，但是在这里时空曲率不是无限大。就好比在一个在平面中一条曲线和另一条曲线相切，在虫洞的问题中，它就好比是一个四维管道和一个三维的空间相切，在这里时空曲率不是无限大。因而我们现在可以安全地通过虫洞，而不被巨大的引力所摧毁。
虫洞的存在，依赖于一种奇异的性质和物质，而这种奇异的性质，就是负能量。只有负能量才可以维持虫洞的存在，保持虫洞与外界时空的分解面持续打开。
根据参照系的不同，负能量是十分容易实现的。在物体以近光速接近虫洞的时候，在虫洞的周围的能量自然就成为了负的。因而以接近光速的速度可以进入虫洞，而速度离光速太大，那么物体是无论如何也不可能进入虫洞的。这个也就是虫洞的特殊性质之一。
我们先来看在黑洞中的虫洞，也就是史瓦西喉和奇点周围形成的子宇宙。

黑洞周围的量子真空涨落在黑洞巨大引力的作用下，会被黑洞的引力能“喂”大，成为十分的能量辐射。这种能量会毫不留情地将一切形式的虫洞摧毁。

在没有黑洞包围的虫洞中，由于同样的没有黑洞巨大引力的“喂养”，虫洞本身也不可能开启太久。虫洞有很大几率被随机打开，但是有更大的几率突然消失。虫洞打开的时间十分短，仅仅是几个普朗克时间。在如此短的“寿命”中，即使是光也不可能走完虫洞的一半旅途，而在半路由于虫洞的消失而在整个时空中消失，成为真正的四维时空组旅行者。

而且，在没有物体通过虫洞的时候，虫洞还比较“长寿”，而一旦有物体进入了虫洞，如果这个物体是负能量的，那么还好，虫洞会被撑开；但是如果物体是正能量的，那么虫洞会在自己“自然死亡”以前就“灭亡”掉。而在宇宙中，几乎无时无刻不存在能量辐射通过宇宙的每一个角落，而这些辐射都是正能量的，因此几乎可以肯定，在自然情况下是不存在虫洞的。

虫洞的自然产生机制有两种：

其一，是黑洞的强大引力能；

其二，是克尔黑洞的快速旋转，其伦斯——梯林效应将黑洞周围的能层中的时空撕开一些小口子。这些小口子在引力能和旋转能的作用下被击穿，成为一些十分小的虫洞。这些虫洞在黑洞引力能的作用下，可以确定它们的出口在那里，但是现在还不可能完全完成，因为量子理论和相对论还没有完全结合
资料由different不同搜集

虫洞的出现，几乎何以说是和黑洞同时的。

在史瓦西发现了史瓦西黑洞以后，理论物理学家们对爱因斯坦常方程的史瓦
西解进行了几乎半个世纪的探索。包括上面说过的克尔解、雷斯勒——诺斯特朗
姆解以及后来的纽曼解，都是围绕史瓦西的解研究出来的成果。我在这里将介绍
给大家的虫洞，也是史瓦西的后代。

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虫洞在史瓦西解中第一次出现，是当物理学家们想到了白洞的时候。他们通
过一个爱因斯坦的思想实验，发现时空可以不是平坦的，而是弯曲的。在这种情
况下，我们会十分的发现，如果恒星形成了黑洞，那么时空在史瓦西半径，也就
是视界的地方是与原来的时空完全垂直的。在不是平坦的宇宙时空中，这种结构
就以为着黑洞的视界内的部分会与宇宙的另一个部分相结合，然后在那里产生一
个洞。这个洞可以是黑洞，也可以是白洞。而这个弯曲的视界，叫史瓦西喉，也
就是一种特定的虫洞。

自从在史瓦西解中发现了虫洞，物理学家们就开始对虫洞的性质感到好奇。

我们先来看一个虫洞的经典作用：连接黑洞和白洞，成为一个爱因斯坦——
罗森桥，将物质在黑洞的奇点处被完全瓦解为基本粒子，然后通过这个虫洞（即
爱因斯坦——罗森桥）被传送到这个白洞乃�冢�⑶冶环�涑鋈ァ?

当然，前面说的仅仅是虫洞作为一个黑洞和白洞之间传送物质的道路，但是
虫洞的作用远不只如此。

黑洞和黑洞之间也可以通过虫洞连接，当然，这种连接无论是如何的将强，
它还是仅仅是一个连通的“宇宙监狱”。

虫洞不仅可以作为一个连接洞的工具，它还开宇宙的正常时空中出现，成为
一个突然出现在宇宙中的超空间管道。

虫洞没有视界，踏有的仅仅是一个和外界的分解面。虫洞通过这个分解面和
超空间连接，但是在这里时空曲率不是无限大。就好比在一个在平面中一条曲线
和另一条曲线相切，在虫洞的问题中，它就好比是一个四维管道和一个三维的空
间相切，在这里时空曲率不是无限大。因而我们现在可以安全地通过虫洞，而不
被巨大的引力所摧毁。

那么虫洞都有些什么性质呢？

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
研究的重要是黑洞，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。

虫洞有些什么性质呢？最主要的一个，是相对论中描述的，用来作为宇宙中
的告诉火车。但是，虫洞的第二个重要的性质，也就是量子理论告诉我们的东西
又明确的告诉我们：虫洞不可能成为一个宇宙的告诉火车。虫洞的存在，依赖于
一种奇异的性质和物质，而这种奇异的性质，就是负能量。只有负能量才可以维
持虫洞的存在，保持虫洞与外界时空的分解面持续打开。当然，狄拉克在芬克尔
斯坦参照系的基础上，发现了参照系的选择可以帮助我们更容易或者难地来分析
物理问题。同样的，负能量在狄拉克的另一个参照系中，是非常容易实现的，因
为能量的表现形式和观测物体的速度有关。这个结论在膜规范理论中同样起到了
十分重要的作用。根据参照系的不同，负能量是十分容易实现的。在物体以近光
速接近虫洞的时候，在虫洞的周围的能量自然就成为了负的。因而以接近光速的
速度可以进入虫洞，而速度离光速太大，那么物体是无论如何也不可能进入虫洞
的。这个也就是虫洞的特殊性质之一。

但是虫洞并没有这么太平。前面说的是在安静的相对论中的虫洞，在暴躁的
量子理论中，虫洞的性质又有了十分重要的变化。

我们想先来看在黑洞中的虫洞，也就是史瓦西喉和奇点周围形成的子宇宙。

黑洞周围的量子真空涨落在黑洞巨大引力的作用下，会被黑洞的引力能“喂”

大，成为十分的能量辐射。这种能量会毫不留情地将一切形式的虫洞摧毁。

在没有黑洞包围的虫洞中，由于同样的没有黑洞巨大引力的“喂养”，虫洞
本身也不可能开启太久。虫洞有很大几率被随机打开，但是有更大的几率突然消
失。虫洞打开的时间十分短，仅仅是几个普朗克时间。在如此短的“寿命”中，
即使是光也不可能走完虫洞的一半旅途，而在半路由于虫洞的消失而在整个时空
中消失，成为真正的四维时空组旅行者。

而且，在没有物体通过虫洞的时候，虫洞还比较“长寿”，而一旦有物体进
入了虫洞，如果这个物体是负能量的，那么还好，虫洞会被撑开；但是如果物体
是正能量的，那么虫洞会在自己“自然死亡”以前就“灭亡”掉。而在宇宙中，
几乎无时无刻不存在能量辐射通过宇宙的每一个角落，而这些辐射都是正能量的，
因此几乎可以肯定，在自然情况下是不存在虫洞的。

那么虫洞是如何产生的呢？

虫洞的自然产生机制有两种：

其一，是黑洞的强大引力能；

其二，是克尔黑洞的快速旋转，其伦斯——梯林效应将黑洞周围的能层中的
时空撕开一些小口子。这些小口子在引力能和旋转能的作用下被击穿，成为一些
十分小的虫洞。这些虫洞在黑洞引力能的作用下，可以确定它们的出口在那里，
但是现在还不可能完全完成，因为量子理论和相对论还没有完全结合。（资料由different不同搜集）

还有一些文章，你自己点击看：
本文地址http://tech.163.com/04/1101/17/144AAINI0009rt.html
关于虫洞的诗歌：
http://ziqu.netsh.com/bbs/665199/12/18242.html
科学上的看法：
http://218.108.46.75/hzwl/Article_Show.asp?ArticleID=241
什么是虫洞：
http://www.qglt.com/bbs/ReadFile?whichfile=35114&typeid=43

虫洞算作是一种形象的比喻。
虫洞(Wormhole)，又称爱因斯坦-罗森桥，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间的空间转移或者做时间旅行。不过目前其存在性尚未确认。

理论上，虫洞是连结白洞和黑洞的多维空间隧道，是无处不在，但转瞬即逝的。不过有人假想一种奇异物质可以使虫洞保持张开。

实际上，即使虫洞确实存在，目前通过虫洞做时间旅行尚无法实现，因为虫洞中的引力非常大，任何物质都无法通过。而且有人相信，虫洞很不稳定——以至于试图通过虫洞的物质对时空的作用就可能使虫洞消失。但有些科学家则相信研究虫洞的价值是巨大的。

附：
在史瓦西发现了史瓦西黑洞以后，理论物理学家们对爱因斯坦常方程的史瓦西解进行了几乎半个世纪的探索。包括上面说过的克尔解、雷斯勒—诺斯特朗姆解以及后来的纽曼解，都是围绕史瓦西的解研究出来的成果。虫洞也是史瓦西的后代。
虫洞在史瓦西解中第一次出现，是当物理学家们想到了白洞的时候。他们通过一个爱因斯坦的思想实验，发现时空可以不是平坦的，而是弯曲的。在这种情况下，我们会十分的发现，如果恒星形成了黑洞，那么时空在史瓦西半径，也就
是视界的地方是与原来的时空完全垂直的。在不是平坦的宇宙时空中，这种结构就以为着黑洞的视界内的部分会与宇宙的另一个部分相结合，然后在那里产生一个洞。这个洞可以是黑洞，也可以是白洞。而这个弯曲的视界，叫史瓦西喉，也就是一种特定的虫洞。
自从在史瓦西解中发现了虫洞，物理学家们就开始对虫洞的性质感到好奇。

我们先来看一个虫洞的经典作用：连接黑洞和白洞，成为一个爱因斯坦——罗森桥，将物质在黑洞的奇点处被完全瓦解为基本粒子，然后通过这个虫洞（即爱因斯坦——罗森桥）被传送到这个白洞的所在，并且被辐射出去。

当然，前面说的仅仅是虫洞作为一个黑洞和白洞之间传送物质的道路，但是虫洞的作用远不只如此。

黑洞和黑洞之间也可以通过虫洞连接，当然，这种连接无论是如何的将强，它还是仅仅是一个连通的“宇宙监狱”。

虫洞不仅可以作为一个连接洞的工具，它还开宇宙的正常时空中出现，成为一个突然出现在宇宙中的超空间管道。

虫洞没有视界，踏有的仅仅是一个和外界的分解面。虫洞通过这个分解面和超空间连接，但是在这里时空曲率不是无限大。就好比在一个在平面中一条曲线和另一条曲线相切，在虫洞的问题中，它就好比是一个四维管道和一个三维的空间相切，在这里时空曲率不是无限大。因而我们现在可以安全地通过虫洞，而不被巨大的引力所摧毁。

虫洞有些什么性质呢？最主要的一个，是相对论中描述的，用来作为宇宙中的高速火车。但是，虫洞的第二个重要的性质，也就是量子理论告诉我们的东西又明确的告诉我们：虫洞不可能成为一个宇宙的高速火车。虫洞的存在，依赖于一种奇异的性质和物质，而这种奇异的性质，就是负能量。只有负能量才可以维持虫洞的存在，保持虫洞与外界时空的分解面持续打开。当然，狄拉克在芬克尔斯坦参照系的基础上，发现了参照系的选择可以帮助我们更容易或者难地来分析物理问题。同样的，负能量在狄拉克的另一个参照系中，是非常容易实现的，因为能量的表现形式和观测物体的速度有关。这个结论在膜规范理论中同样起到了十分重要的作用。根据参照系的不同，负能量是十分容易实现的。在物体以近光速接近虫洞的时候，在虫洞的周围的能量自然就成为了负的。因而以接近光速的速度可以进入虫洞，而速度离光速太大，那么物体是无论如何也不可能进入虫洞的。这个也就是虫洞的特殊性质之一。
但是虫洞并没有这么太平。前面说的是在安静的相对论中的虫洞，在暴躁的量子理论中，虫洞的性质又有了十分重要的变化。

我们想先来看在黑洞中的虫洞，也就是史瓦西喉和奇点周围形成的子宇宙。

黑洞周围的量子真空涨落在黑洞巨大引力的作用下，会被黑洞的引力能“喂”大，成为十分的能量辐射。这种能量会毫不留情地将一切形式的虫洞摧毁。

在没有黑洞包围的虫洞中，由于同样的没有黑洞巨大引力的“喂养”，虫洞本身也不可能开启太久。虫洞有很大几率被随机打开，但是有更大的几率突然消失。虫洞打开的时间十分短，仅仅是几个普朗克时间。在如此短的“寿命”中，即使是光也不可能走完虫洞的一半旅途，而在半路由于虫洞的消失而在整个时空中消失，成为真正的四维时空组旅行者。

而且，在没有物体通过虫洞的时候，虫洞还比较“长寿”，而一旦有物体进入了虫洞，如果这个物体是负能量的，那么还好，虫洞会被撑开；但是如果物体是正能量的，那么虫洞会在自己“自然死亡”以前就“灭亡”掉。而在宇宙中，几乎无时无刻不存在能量辐射通过宇宙的每一个角落，而这些辐射都是正能量的，因此几乎可以肯定，在自然情况下是不存在虫洞的。

那么虫洞是如何产生的呢？

虫洞的自然产生机制有两种：

其一，是黑洞的强大引力能；

其二，是克尔黑洞的快速旋转，其伦斯——梯林效应将黑洞周围的能层中的时空撕开一些小口子。这些小口子在引力能和旋转能的作用下被击穿，成为一些十分小的虫洞。这些虫洞在黑洞引力能的作用下，可以确定它们的出口在那里，但是现在还不可能完全完成，因为量子理论和相对论还没有完全结合。

虫洞是卡尔.萨根在他的一篇科幻小说里提出的以爱因斯坦的广义相对论为基础的一种时空隧道，又称爱因斯坦-罗森桥。它是宇宙中可能存在的连接两个不同时空的狭窄隧道，靠负能量维持，半径略大于普朗克长度，且引力非常大，只允许亚原子粒子通过。以后虫洞则被泛指为各种时空隧道。
现今的研究都只能证明虫洞在理论上存在，虫洞还未被任何试验所证明。

应该是连接两个遥远空间点的隧道，不是时空（不然可以回到过去了）。
一张纸折叠之后纸两段的点距离会拉近，因为空间是扭曲的，空间上两个遥远的点因扭曲的空间有就可能会出现捷径，而这捷径就是虫洞！

好像虫洞在某些作品里还有通往各个星球的通道的意思。

虫洞是连结两个遥远时空的空间隧道，就像是大海里面的漩涡，是无处不在但转瞬即逝的。这些时空漩涡是由星体旋转和引力作用共同造成的。就像漩涡能够让局部水面跟水底离得更近一样，能够让两个相对距离很远的局部空间瞬间离得很近。

不过有人假想一种奇异物质可以使虫洞保持张开，也有人假设如果存在一种叫做幻影物质的奇异物质的话，因为其同时具有正能量和负质量，因此能创造排斥效应以防止虫洞关闭。迄今为止，科学家们还没有观察到虫洞存在的证据。为了与其他种类的虫洞进行区分，一般通俗所称“虫洞”应被称为“时空洞”。

扩展资料：

虫洞的性质：

最主要的一个，是相对论中描述的，用来作为宇宙中的高速火车。但是，虫洞的第二个重要的性质，也就是量子理论告诉我们的东西又明确的告诉我们：虫洞不可能成为一个宇宙的高速火车。虫洞的存在，依赖于一种奇异的性质和物质，而这种奇异的性质，就是负能量。

只有负能量才可以维持虫洞的存在，保持虫洞与外界时空的分解面持续打开。当然，狄拉克在芬克尔斯坦参照系的基础上，发现了参照系的选择可以帮助我们更容易或者难地来分析物理问题。同样的，负能量在狄拉克的另一个参照系中，是非常容易实现的，因为能量的表现形式和观测物体的速度有关。

这个结论在膜规范理论中同样起到了十分重要的作用。根据参照系的不同，负能量是十分容易实现的。在物体以近光速接近虫洞的时候，在虫洞的周围的能量自然就成为了负的。因而以接近光速的速度可以进入虫洞，而速度离光速太大，那么物体是无论如何也不可能进入虫洞的。这个也就是虫洞的特殊性质之一。

一. 引言
一九八五年的一个学期末,加州理工大学(California Institute of Technology)的理论物理学教授Kip S.Thorne刚刚上完一学年的课,正慵懒地靠在办公室的椅子上休息,电话铃却突然响了起来。打来电话的是他的老朋友，著名行星天文学家Carl Sagan。Sagan当时正在撰写一部描写人类与外星生命首次接触的科幻小说。写作已经接近尾声，但身为科学家的Sagan希望自己的作品-即便是一部科幻小说-也尽可能地不与已知的物理学理论相矛盾。在这部小说中Sagan安排女主人公通过黑洞(Black Hole)穿越了26光年的距离,到达遥远的织女星(Vega)。这是整部小说中最具震撼性的情节,但是从物理学的角度来看，却也是最可疑的细节。于是Sagan打电话给从事引力理论研究的Thorne,为这一细节寻求技术咨询。经过一番思考和粗略的计算,Thorne 告诉Sagan黑洞是无法作为星际旅行的工具的,他建议Sagan使用wormhole(虫洞)这个概念,于是便有了随后出版并被拍成电影的著名科幻小说<Contact>。Sagan的小说顺利地出版了,Thorne 对 wormhole 的思考却没有因此而结束。三年后,Thorne 和他的学生Mike Morris在American Journal of Physics上发表了题为“时空中的wormhole及其在星际旅行中的用途”的论文[1],由此开创了对所谓“可穿越 wormhole”(traversable wormhole)[注一] 进行研究的先河。作为教学性刊物的American Journal of Physics也因此而有幸在一个全新研究领域的开创上留下了值得纪念的一笔。
Morris和Thorne的文章在wormhole研究中具有奠基性的意义,不过wormhole
这一名词却并非是他们两人的发明。早在一九五七年C.W.Misner和J.A.Wheeler就在一篇文章[2]中提出了这一名词。那篇文章讨论的主题是所谓的“几何动力学”(Geometrodynamics)-一种试图把物理学几何化的理论。Misner和Wheeler的“几何动力学”后来并没有走得很远,但他们在文章中提出的wormhole这一概念却在事隔三十一年之后得到了全新的发展,并成为以星际旅行为题材的科幻小说中的标准词汇,可谓是“有心栽花花不开,无心插柳柳成荫”。
二. 什么是 wormhole？
那么究竟什么是wormhole呢？形象地说wormhole是连接两个空间区域的一种“柄”状的结构。[图一](插图请见文末的原文网址)便是一种很流行的wormhole图示,图中用蓝色轮廓线表示的倒U字形曲面代表我们生活在其中的空间,连接两个空间区域A和B的黄色线段代表的便是这种“柄”状结构,即 wormhole 结构。[图一]是一种抽象化的图示,黄色线段实际上代表的是具有一定线度的结构,类似于后面图三所示。不难看到,由于这种“柄”状结构的存在,在A和B之间存在着两种不同类型的路径：一类由绿色曲线表示,代表在普通空间中的路径；另一类由黄色线段表示,代表由于wormhole的存在而形成的新路径。由[图一]可以看到,沿黄色路径从A到B显然要比沿绿色路径近得多。通常科幻小说(包括前面提到的Carl Sagan的小说Contact)中描述的通过wormhole进行星际旅行指的就是沿图中黄色路径进行的。
[图一]所示的wormhole被称为“宇宙内wormhole”(intra-universe wormhole),它连接的是同一个宇宙中的两个不同的空间区域。除此之外,在理论上还有一类所谓的“宇宙间wormhole”(inter-universe wormhole),这类 wormhole连接的则是两个不同的宇宙。我们所讨论的星际旅行中的wormhole 通常属于前一类。不过由于这两类wormhole的差别仅在于空间的大范围拓扑结构,对于讨论wormhole本身的结构来说它是属于哪一类的并不重要。
在进一步讨论wormhole之前,有必要先澄清一个或多或少存在于文献中的概念误区(或者说即使文献的作者心中并无误区,却特别容易在读者中造成误区的概念),那就是wormhole的存在并不意味着它们就是空间中的短程连接(short-cut),也就是说并不意味着它们可以作为有意义的星际旅行手段。仔细观察[图一]不难发现wormhole之所以成为AB之间的短程连接完全是由于空间弯曲成倒U字型所致。按照广义相对论,空间(确切的说是时空)的弯曲是由物质分布决定的,因而[图一]所表示的wormhole除了wormhole本身外,还对远离wormhole的背景空间中的物质分布作了十分苛刻的假定。如果不作这种相当人为的假定,wormhole的结构更有可能类似于[图二]所示。在[图二]中,由wormhole所形成的连接AB的黄色路径要比普通空间中的路径(绿色路径)更长。很明显,利用[图二]所示的wormhole做AB之间的星际旅行是不明智的举动。因此在概念上wormhole并不等同于星际旅行的捷径。

三. Carl Sagan式的问题
尽管如此,wormhole无论对于物理学家,天文学家还是星际旅行家来说都依然是一个极富魅力的概念。前面提到的行星天文学家Carl Sagan对于星际旅行的许多问题有一种很独特提法,即从一个无限发达的文明(infinitely advanced civilization)的角度来看星际旅行的可行性。对于wormhole，一个“Carl Sagan式”的问题可以表述为：
一个无限发达的文明是否可能利用wormhole作为星际旅行的工具？
Sagan所谓的“无限发达的文明”指的是在物理规律许可的情况下拥有一切能力的智慧生命。对于这种无限发达的文明来说[图一]和[图二]所示wormhole 并无实质的差别,只要wormhole存在,即使它的结构如[图二]所示,他们也可以通过改变背景空间的曲率使之变为[图一]的形式。因此在这种“Carl Sagan式”的问题中背景空间的具体结构并不重要。
要利用wormhole作为星际旅行的工具当然首先得要有wormhole。宇宙间究竟有没有wormhole？这归根结底是一个观测的问题。迄今为止在天文学上并没有观测到任何有关wormhole存在的直接或间接的证据，因此现阶段我们对wormhole的探讨仅限于理论范畴。自Morris和Thorne以来物理学家们在对wormhole的研究上又获得了一些重要的结果。这些结果主要是在引力和时空的经典理论-广义相对论-的框架内获得的。经过近一个世纪的研究，物理学家们对广义相对论的数学结构已经了解得十分透彻。尤其是近三十余年来，随着现代微分几何手段的应用，许多非常普遍的命题被相继证明，其中的一些对于wormhole的研究具有十分重要的意义。
为了获得可做星际旅行用途的wormhole，一个无限发达的文明可以作两方面的努力:如果宇宙中不存在wormhole，他们可以试图“创造”wormhole。如果宇宙中存在wormhole，他们可以试图“改造”wormhole，使之适合于星际旅行的需要。
四. Wormhole“创世记”-恼人的因果律
所谓“创造”wormhole，指的是在原本没有wormhole的空间区域中产生wormhole。我们已经知道wormhole是空间中的一种“柄”状的结构，在拓扑学上具有这种“柄”状结构的空间被称为是复连通的，而没有这种“柄”状结构(即没有wormhole)的普通空间则是单连通的。因此从拓扑学角度看“创造”wormhole意味着使空间的拓扑结构发生变化。
那么空间的拓扑结构有可能发生变化吗？物理学家们对此进行了一系列的研究。一九九二年，著名理论物理学家S.W.Hawking证明了这样一个定理[3]：[定理]在广义相对论中，如果空间的拓扑结构在一个有界的区域内发生了变化，那么在这个变化所发生的时空范围内存在闭合的类时曲线。
不熟悉相对论的朋友可能不知道什么叫做类时曲线。在相对论中类时曲线是物理上可以实现的运动在时空中的轨迹。一个运动的空间轨迹闭合是十分寻常的事，比如钟摆的运动，行星的运动，其空间轨迹在适当的参照系中都是(近似)闭合的。但一个物理上可以实现的运动在时空中的轨迹闭合(即形成所谓“闭合的类时曲线”)却是非同小可的事，因为时空中的轨迹不仅记录了运动所经过的各个空间位置，而且还记录了经过各空间位置的时刻。因此时空轨迹的闭合意味着不仅在空间上回到原点，而且在时间上也回到原点！换句话说时间失去了实际意义上的单向性，或者说构造时间机器成为了可能！
我们都知道自然万物的演化具有明显的不可逆性，最直接的经验莫过于我们的生命本身，从出生到成长到衰老到死亡，每一步都是那样的无可抗拒，不可逆转。时间的单向性是物理学乃至整个科学界最基本的观测事实之一。如果时间不是单向的，那么物理世界中的因果关系也将不复存在，因为一个逆时间而行的旅行者可以在“结果”发生后返回过去将产生结果的“原因”破坏掉[注二]。因此Hawking所证明的定理可以通俗地描述为：
[定理(通俗版)]在广义相对论中,“创造”wormhole意味着放弃因果律。如果放弃因果律，那么不仅物理学的大部分将会被改写，连科学本身的存在都将受到挑战，因为科学本质上就源于人类对自然现象追根溯源的努力，而正是因果律的存在使得这种努力成为可能。因此依据Hawking所证明的上述定理，在有足够的证据表明因果律可以被破坏之前，我们必须认为改变空间的拓扑结构(即“创造”wormhole)是被广义相对论所禁止的。
广义相对论是现代物理学中最优美的理论之一，是引力理论和现代时空观念的基石，但它只是一个经典理论。物理学家们普遍认为关于引力和时空的真正描述就象对宇宙中其它基本相互作用的描述一样，必须是量子化的。对广义相对论的量子化被称为量子引力理论。
那么在量子引力理论中情况如何呢？早在量子理论出现之初物理学家就发现许多被经典理论所禁止的过程在量子理论中会成为可能，比如说电子可以出现在经典理论不允许出现的区域中。空间拓扑结构的改变会成为这种“幸运”的量子过程中的一员吗？遗憾的是，对这一问题目前还没有明确的答案。引力的量子化是当今理论物理面临的最困难的问题之一，迄今为止不仅尚未建立完整的理论，连一些基本的出发点也还在争议之中。在量子引力理论的早期研究中人们曾经认为时空就象海面一样，在大尺度上看平滑如镜，随着尺度的缩小渐渐显出起伏，当尺度缩小到一定程度时，就可以看到汹涌的波涛和飞散的泡沫。这个极小的距离尺度被称为Planck尺度。在Planck尺度上时空的结构会出现剧烈的量子涨落，不仅空间拓扑结构的变化是可能的，甚至于还会产生所谓的时空泡沫(spacetime foam)。这种有关量子时空的直观想象在量子引力理论的具体方案提出后却在各个方案中均遇到了不同程度的困难。初步的分析表明，量子引力理论并不完全禁止空间拓扑结构的改变，但是由产生wormhole所导致的空间拓扑结构的改变即使在量子引力理论中也极有可能是被禁止[4][5]。
因此我们可以有保留地认为，就目前人类所了解的物理学规律而言，“创造”wormhole有可能是连一个无限发达的文明也无法做到的。

五.Wormhole工程学-负能量的困惑
即使“创造”wormhole果真是不可能的，一个无限发达的文明仍然可以通过改造宇宙中已经存在的wormhole(如果有的话)[注三]，使之成为可穿越wormhole。这并不改变空间的拓扑结构，因而不违背任何禁止空间拓扑结构改变的物理学定理。
那么要改造并维持一个可穿越wormhole需要什么样的条件呢？
前面提到的Morris和Thorne的文章就对这个问题进行了定量的分析。他们研究了维持一个稳定的球对称wormhole所需要的物质分布。所谓球对称wormhole，指的是wormhole的出入口，通常也称为“嘴巴”(mouth-见[图三])，是球对称的。Morris和Thorne发现，为了维持这样一个wormhole，在wormhole所形成的通道的最窄处，即所谓的“喉咙”(throat-见[图三])部位，必须有负能量物质的存在！Morris和Thorne的分析虽然对wormhole作了球对称这样一个简化假设，但是运用广义相对论和现代微分几何理论所做的进一步研究表明他们得到的“维持wormhole需要负能量物质”的结论却是普遍成立的。
因此想当一名wormhole工程师首先必须有负能量物质。那么什么是负能量物质呢？举一个简单的例子来说，学过Newton定律的人都知道，用力推一个箱子，箱子就会沿推力的方向运动(假定阻力可以忽略)，推力的大小等于运动的加速度和箱子质量的乘积。这是大家熟悉的结果[注四]。但是假如把普通的箱子换成wormhole工程师的负能量箱子，那情况就大不相同了，由于负能量箱子的质量小于零，这时加速度和推力的方向就变得相反了。也就是说你用力去推一个负能量箱子，非但不能把它推开，箱子反而会朝你滑过来！很显然我们谁也没见过这么古怪的箱子，迄今为止人类在宏观世界中发现的所有物质都具有正的能量，物质越多，通常能量就越高。按照定义只有真空的能量才为零，而负能量意味着比一无所有的真空具有“更少”的物质，这在经典物理中是近乎于自相矛盾的说法。但是量子理论的发展彻底改变了经典物理学关于真空的观念。在量子理论中，真空不仅具有极为复杂的结构，而且是高度动态的，每时每刻都有大量的虚粒子对产生和湮灭。在这种全新的真空图景下负能量的出现至少在概念上就不再是不可思议的了。事实上早在一九四八年荷兰物理学家Casimir就发现真空中两个平行导体板之间会出现负的能量密度，并由此预言了存在于这样一对导体板之间的一种微弱的相互作用。后来人们在实验上证实了这种被称为Casimir效应的相互作用的存在，从而间接地为负能量的存在提供了证据。二十世纪七十年代，S.W.Hawking等物理学家在研究黑洞的幅射效应时发现在黑洞的事件视界(event horizon)附近也会出现负的能量密度。二十世纪八十年代，物理学家们又发现了所谓的压缩真空(squeezed vacuum)，即量子态分布异常的真空，在这种真空的某些区域中同样会出现负的能量密度。所有这些令人兴奋的研究结果表明宇宙中看来的确是存在负能量物质的。可惜的是上述所有这些已知的负能量物质都是由量子效应产生的，因而数值十分微弱。以Casimir效应为例，其负能量所对应的质量密度大约为：
能量密度=-10-44公斤每立方米/(以米为单位的平板间距)4
这个结果表明如果平板间距为一米的话，所产生的负能量密度只有10-44公斤每立方米，相当于在每十亿亿立方米的体积内才有相当于一个基本粒子质量的负能量物质！其它量子效应产生的负能量密度也大致相仿，只需把平板间距换成那些效应中涉及的空间尺度即可。由于能量密度和空间尺度的四次方成反比，因此在任何宏观尺度上由量子效应产生的负能量都是微乎其微的。
另一方面，物理学家们对维持一个可穿越wormhole所需要的负能量物质的数量也做了估算，结果发现：
负能量的数量(以地球质量为单位)=-(以厘米为单位的wormhole半径)
也就是说仅仅为了维持一个半径为一厘米的wormhole就需要相当于整个地球质量的负能量物质！而且wormhole的半径越大所需要的负能量物质就越多，为了维持一个半径为一千米的wormhole所需要的负能量物质的数量竟相当于整个太阳系的质量！
这无疑是一个令所有wormhole工程师头疼的结果。因为一方面迄今所知的所有产生负能量物质的效应都是量子效应，所产生的负能量物质即使用微观尺度来衡量也是极其微小的。而另一方面为了维持任何宏观意义上的wormhole所需要的负能量物质的数量却是一个天文数字！

六. 穿越wormhole-张力的挑战
虽然数字看起来不那么乐观，但是别忘了我们是在考虑一个“Carl Sagan”式的问题。我们的想象力已经无数次地低估过人类自身科学技术的发展速度，因此让我们暂且对来自无限发达文明的wormhole工程师的技术水平做一个比较乐观的估计，假定他们利用某种远不为我们所知的技术手段真的获得了相当于整个太阳系质量的负能量物质，并成功地建立起了一个半径达一千米的wormhole。那么他们是否就可以利用这样的wormhole进行星际旅行了呢？
初看起来半径一千米的wormhole似乎应当满足星际旅行的要求了，因为一千米的半径在几何尺度上已经足以让相当规模的星际飞船通过了。看过科幻电影的人可能对星际飞船穿越wormhole的特技处理留有深刻的印象。从屏幕上看，飞船周围充斥着由来自遥远天际的星光和幅射组成的无限绚丽的视觉幻象，看上去飞船穿越的似乎是时空中的一条狭小的通道([图四])。
但实际情况远比人们想象的复杂。事实上为了能让飞船及其乘员安全地穿越wormhole，几何半径的大小并不是星际旅行家所要考虑的主要问题。按照广义相对论，物质在通过象wormhole这样空间结构高度弯曲的区域，尤其是在负能量密集的区域附近，会遇到的一个十分严重的问题就是张力，即施加在单位面积物质上的力量。由于无论飞船还是飞船乘员所能承受的张力都是有限的，因此wormhole所产生的张力的大小对于星际旅行来说是至关重要的。以球对称的wormhole为例，计算表明在星际飞船经过wormhole的“喉咙”时wormhole中的负能量物质对飞船和乘员所产生的张力大小为：
张力=(物质所能承受的最大张力)/(以光年为单位的wormhole半径)2
这里“物质所能承受的最大张力”指的是物质中的原子结构所能承受的最大张力。超越了这一极限，连组成物质的原子都将受到破坏，更遑论宏观物质如飞船或飞船乘员了。这是一个任何程度的文明都很难突破的物理极限。从这个计算结果中我们看到穿过wormhole的物质所受到的张力和wormhole的半径成平方反比，wormhole的半径越大，对穿越其中的物质所施加的张力就越小，也就越适合于作为星际旅行的通道。特别需要看到的是，半径小于一光年的wormhole由于产生的张力超过物质所能承受张力的理论极限，因而无法作为星际旅行的通道。虽然以上这些计算都是比较粗略的估算，具体的数值会因wormhole的具体结构而有所不同。但是在数量级的意义上这些计算已经足以使我们看到维持一个可供星际旅行用的wormhole所面临的巨大的“工程学”困难：为了能让星际飞船安全通过,wormhole的半径至少要在一光年以上。前面曾经提到维持一个半径为一千米的wormhole所需要的负能量物质的数量大约相当于整个太阳系的质量，而一光年大约是十万亿千米，因此维持一个半径为一光年的wormhole所需的负能量物质的数量大约相当于太阳系质量的十万亿倍。“太阳系质量的十万亿倍”是个什么概念呢？我们知道整个银河系中所有发光星体的总质量大约是太阳系质量的一千亿倍，因此维持一个可供星际旅行用的最小的wormhole所需要的负能量物质的数量大约相当于银河系中的所有发光星体质量总和的一百倍！如果考虑到生物体所能承受的张力要远小于理论极限，对wormhole半径的要求将更高，所需的负能量物质的数量也将远大于上述估计值。使用数量如此惊人的物质，别说这些物质都是迄今尚未在任何宏观尺度上发现的负能量
物质，即便是普通的物质，也是近乎于天方夜谭式的想法。
目前还不清楚存在于微观尺度上的负能量物质是否有可能积累成宏观的数量，如果这种积累是可能的，那么将一个已经存在的wormhole改造成适合星际旅行的wormhole在纯理论上是可能的。但是改造和维持这样一个wormhole所需的负能量物质的数量即使从宇宙学尺度上看也是极其惊人的。这种数量对于任何存在于我们这个宇宙中的文明-即使是无限发达的文明-来说都是工程学上一个几乎不可逾越的困难。
七. 结语-遥远的天梯
在我们即将结束对wormhole的讨论时[注五],我想起了远古神话中关于天梯的一些传说。在那些悠远的年代里,人们幻想着天空中有一个圣洁而永恒的天界,人的灵魂能在那里得到永生。虽然谁也不知道天界究竟有多远,但人们幻想着存在一些神秘的地方,人们可以从那里攀上天界,这便是有关天梯的传说。古埃及的法老们曾经相信宏伟的金字塔可以成为他们的天梯,藏民们的一种传说则认为天梯是神山上的一株巨树。从某种意义上讲,wormhole仿佛是一种现代版的“天梯”,一端连着古老而执着的梦想,一端连着遥远而璀灿的星空。
梦想和现实之间往往是有距离的，任凭虔诚的信徒们千百年来不懈地期盼和寻觅，传说中的天梯终究没有被找到。人类对可穿越wormhole的研究才进行了短短十几个年头，下断语还为时过早。但是从迄今所得的结果来看，利用wormhole进行星际旅行大致是介于“理论上不可能”和“实际上不可能”之间。在能够想象得到的将来，利用wormhole进行星际旅行就象寻找遥远的天梯一样，只能是一个美丽却难圆的梦。
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注释
[注一] 所谓“可穿越wormhole”(traversable wormhole)，广义地讲是指允许光信号穿越的wormhole，狭义地讲是指允许星际飞船穿越的wormhole。本文讨论的属于后一种。
[注二] 严格地讲，时间的非单向性(或闭合类时曲线的出现)并不一定导致因果律的破坏。有些物理学家试图通过引进所谓的“自洽性假设”(consistency conjecture)来协调时间的非单向性与因果律之间的矛盾。不过从目前的研究结果来看，这种“自洽性”的一种很有可能的体现方式就是物理规律自动阻止闭合类时曲线的出现。
[注三] 有人也许会问，如果“创造”wormhole是不可能的，那么所谓“已经存在”的wormhole从何而来呢？这是一个很有趣的问题，我们都知道能量守恒是物理学上的一个基本定律，也就是说物质是不能无中生有的，那么宇宙中的物质从何而来呢？这两个问题有相似之处，由于我们对于宇宙本身的由来还知之甚少，因此这些问题都还没有答案。我们把宇宙中“已经存在”wormhole 作为这一节的出发点，不仅仅是把这作为一种可能性看待，而且也是考虑到“创造”wormhole未必真的已经被物理定律所严格排除。因此假定存在wormhole，不论其来源，考虑如何将之改造为可穿越wormhole是一个有意义的问题。
[注四] 这里例子所说的质量是所谓的“惯性质量”,另外还有一类所谓的“引力质量”,在广义相对论中这两类质量是相等的。另外在相对论中质量是能量的一种，因此我们对负质量和负能量不作区分。
[注五] 有关wormhole还有其它一些值得讨论的方面,比如wormhole与时间旅行之间的关系，量子幅射效应对wormhole的作用等等,日后将另文叙述。

参考资料：http://allastronomy.lamost.org/bencandy.php?id=385