黑洞、白洞、虫洞的关系是什么？
虫洞是链接黑洞与白洞的通道，是必须有这两者存在才行吗？可以链接黑洞与黑洞么？ 我想介绍一个物理图像。相信对厘清黑洞，白洞，不可穿越虫洞的关系有帮助。1，追踪内外光线的物理图像
在球对称时空里（借助熟悉的平直时空也无妨），想象某一时刻的空间里有一个球面（坤坤的篮球？），面上布满光源。光源在某一时刻同时发光。让我们来跟踪垂直于球面的光线（一起做痴汉）。向外跑的光，自然会在接下来的一个时刻，围成一个比原来球面稍大的球，而向里跑的则围成一个更小的。黑洞外的弯曲时空，或者说引力场，对比平直时空的情况，会有量上的改变，但没有质的改变。就是说向外径直跑的光还是会扩散，向里的会汇聚（对话有专业能力的小伙伴：像Kerr时空那样的，不是球对称的情况的确有些微妙。但是借助Landau-Raychaudhuri方程来看，可以知道本图像相当普适）。
黑洞的内部就完全不一样了。哪怕向外径直发射的光，在接下来的一个瞬间，所围成的球面也比想象的光源所围的球面小。无论是向里向外，发出去的光围成的球面都变小，那么不能超光速的光源所围的球面也一定是在收缩的。这反映了黑洞内部的时空是高度动态的。
接下来思考上述两个区域的分界线。从黑洞内往黑洞外选取一组球面，考察外向光线。从内部的收缩区到外部的膨胀区，连续性会保障着，中间一定存在经历一个特殊的球面。我的球面上的外向光线恰好维持面积不变。采用这种图像，可以比较精准地定于黑洞视界：时空里面积不变的外向光线所组成的集合。光shi线jie截在某一时刻的空间里的球面很清晰地划分了内外区域。（再次对话有专业能力的小伙伴，挑战下两道还算不错的练习题，1：把图像和计算的gap给补上，查一查类光测地线汇膨胀的定义并在史瓦西时空里计算内外径向光线的膨胀，记得用ingoing的爱丁顿坐标；2：计算史瓦西黑洞的动态版本Vaidya黑洞的情况并找出差别）
小结一下，黑洞视界外，向外发射的光虽然也受点影响，但还是可以扩散得越来越大，逃到远方；在黑洞视界里，时空弯曲得连向外跑的光也会渐渐汇聚。连外向光都在收缩，于是可以断言没有任何东西可以不跟着一块儿收缩。黑洞视界则是刚刚逃不出去的那些外向光线。至于内向光线，完全可以无障碍地穿过视界。
物理上，黑洞是由一坨东西坍缩而来的。这意味着，不管黑洞内外指向过去的内向光线终究会与坍缩物体的表面相遇。继续假装光线可以不受影响地穿过物体内部，终究会汇聚到正常的球心的位置。整个过程是，物体表面会越过视界。正好在相交处发出的未来外向光线维持不变的面积，甚至可以认为这些未来外向光线的集合就定义了事件视界。不考虑量子效应带来的霍金辐射，又不考虑谁又往黑洞里扔东西的话，视界面积会一直保持稳定，延伸到无限久远的未来。内向光的未来，就是一直缩缩缩，缩到面积为0，碰上了奇点。物体的命运，我偏不说（这里也是一个对读者知识背景的测试）。
2， 对以上的图像，做一下时间反演会怎么样？刚才我们是关心未来会怎么样，看的是某个时刻的假想光源发出的光在下一个时刻的状态。现在我们把光源忘掉，往过去方向追踪下两组光线：
指向未来的外向光线，反着时间看就是在收缩，向里跑，可以改口叫指向过去的内向光线；
指向未来的内向光线，反着时间看就是在扩张，向外跑，可以改口叫指向过去的外向光线
就是说，时间一反，向里跑还是向外跑，也反过来了。第1节最后谈的物理过程是物体越过视界，就是那一组刚好维持面积不变的外向光线，标志着黑洞的形成，最后黑洞在经典物理下的图像就是一直保持一样的面积。现在把时间反过来，就是按照下列规则做一下文字游戏
过去外向光线膨胀，翻译：未来内向光线收缩；
过去内向光线收缩，翻译：未来外向光线膨胀；
朝过去收缩，翻译：朝未来膨胀；
面积不变的过去外向光线，翻译：面积不变的未来内向光线。
如果不考虑现实，仅从数学上来探讨，做一个称为延拓的数学游戏。
另起一段解释下延拓，借助抛体运动得讨论来聊聊。一个物体，忽略空气阻力，只在重力的作用下，只要初速度跟水平方向有一定夹角，那么运动轨迹就是一条抛物线。不过，小学里学到直线，线段，射线的时候，老师都很注重概念严谨。直线是两端无限延伸的；射线是一端延伸，另一端有端点；线段是有限长的。却从来没听说过有人强调，抛体的运动轨迹不是抛物线，而是抛物线的一截。（滑稽脸：难道数学系的不会吐槽不严谨吗？）现实里，抛体总归是要落到地面上的。而抛体在运动的开始总是通过另外的途径获得初速度，例如投篮，例如击打排球，例如投石机。很肯定，抛体运动轨迹的确只是抛物线的一截（笑），虽说大概不会真的有人严谨得那么神经兵。我们也可以不考虑现实，按抛物线的数学方程把轨迹往两头无限延伸开去。那就是，没有地面，抛体一直可以在重力作用下运动。初始状态也不管了，也一块儿往过去无限反溯。大体上可以这么来把握延拓这个数学操作。
上面这段解释，严谨性让位于启发性。小伙伴觉得有点意思的话就可以继续讨论了。我们对物体外部的弯曲时空做延拓，毫无顾忌地把描述此弯曲时空的公式的适用范围延伸出去，就好比我们取延长上面解释里的抛物线；做延拓把坍缩物体表面h及内部给移除掉，好比把地面地球移除了。copy一下第1节的讨论，公式适用的一些区域里，外向光线膨胀，内向光线收缩；另一些区域里，内外向都收缩。两个区域的分界是正好面积不变的外向光线。
这下子算是可找到黑洞的双胞胎——白洞啦。白洞内部，无论内外向，指向未来的光线总是膨胀的；白洞的视界就跟那些恰好面积不变的未来内向光线重合。
3，不可穿越虫洞，极端黑（白）洞（预警：理解难度飙高）
黑洞视界，那些面积不变的未来外向（过去内向）光线，可以称之为未来视界；
白洞视界，那些面积不变的过去外向（未来内向）光线，可以称之为过去视界。
在延拓后的时空里（继续对比一下拓展为无限延申的抛物线找找感觉），这两组视界如果能相交，那么相交的球面就是一个不可穿越的虫洞，传说中的爱因斯坦-罗森桥。如果不能相交，那么这种情况，两个视界都叫极端视界。关于极端视界更深入的东西就不聊了。
对于爱因斯坦罗森桥，单单一个命名肯定还不够，还是需要补充若干知识点，继续讨论才能把完整的物理图像建立起来。
在延拓后的时空里，无论内外向光线，所围球面的面积可以在0到正无穷之间任意取值（0面积的球面对应奇点，第三遍对话有专业能力的小伙伴，活用守恒能量的定义做计算，此结论可秒得）。
先看看黑洞内部，未来内外光线都收缩，就是说过去内外光线都膨胀。过去外向（未来内向）光线能延伸回到黑洞视界，过去内向（未来外向）的光线，在延拓后的时空里，也能延伸到面积等同于视界面积的位置。继续往过去延申，遇到的其实是新区域。这是因为，黑白洞内部的球对称的面，面积肯定比视界面积小。做延拓之前的有现实意义的黑洞外部球对称面才比视界面积大。
有现实意义区域的球对称面又能看成这两束光线的交集： 从黑洞内部出发过去外向（未来内向）光线，从白洞内部出发未来外向（过去内向）光线，两者的交集。
新区域却是被我们沿着从黑洞内部出发的过去内向（未来外向）光线认识到的，可以对偶地认为新区域里的球对称面，能看成这两束光线的交集： 从黑洞内部出发过去内向（未来外向）光线，从白洞内部出发未来内向（过去外向）光线，两者的交集。
新区域跟有现实意义的黑洞外区域很像。可以给起个夸张的名字：镜像宇宙。叫成平行宇宙也由得你。
这一串逻辑游戏似的讨论，可以通过在纸上画画图简单地把握。取向上为未来方向，向右为指向外部的方向。45度上偏右的线代表未来外向光线（记得标个箭头），箭头取反就都懂了。然后照着讨论画一遍，应该都懂了（要我来画就下次一定）。真的懂了的话，欢迎来吹下牛：我在不用任何公式的情况下学会了Kruskal坐标！
假定小伙伴画了图有回来听我唠叨。图里任何一个点都代表着一个球对称面。图是二维的，被当作点的球面也是2维的，补起来恢复四维时空了。图上应该会有个大交叉，代表面积正好不变的两束光线。右边往上的部分是黑洞视界，往下的部分是白洞的视界。左边是镜像宇宙里的黑（白）洞视界。岔开的地方就是爱因斯坦罗森桥。怎么看呢？画一条水平线过分叉点，水平线代表了三维空间。无论是从左往右看还是从右往左看，分叉点的位置都是面积最小的地方。也可以拿个花瓶来跟网上搜到的虫洞艺术图比对比对找找感觉，只不过跟这里纸上的图不同的是应该认为圆周代表了球面。反正都有个面积最小的腰身吧，那个地方叫做虫洞的喉部。
如果画的过分叉点的竖直线，那么就会发现线上分叉点的过去部分在白洞内部，未来部分在黑洞内部。解释为爱因斯坦罗森桥把白洞区与黑洞区连接起来，也没有什么不可以。
为什么说这样的虫洞不可穿越，看看图就知道了。没有物质或者辐射能超过光速，在图上就表示为质点或光子在时空里描绘出的线（给个名字，世界线），一定是被夹在两束45度直线之间的（禁止开车），或者就是躺在其中一束45度直线上面。从有现实意义的区域过去镜像宇宙，肯定是大体上是平的，得超光速了。
还能引出一个有意思的图像。过分叉点画一条平的线，然后再未来方向又画一条平的线，这两条线可以理解为不同的两个时刻。第一个时刻，全空间里面积最小的那个腰身，即爱因斯坦罗森桥喉部，面积正好就是视界面积。第二个时刻，线上有一段被黑洞视界与镜像黑洞视界夹着，全空间面积最小的腰身就没有视界面积大了。这可以解释为，爱因斯坦罗森桥喉部随着时间推移，半径方向一边变长，球面方向一边收缩。那么对试图穿过喉部的东西而言，就是这个半径方向拉长导致ta穿不过去。不单过不去，球面方向还得收缩，ta就等着被压成意大利面好了。
4：一些闲话
参考文献就免了吧。建议在arXiv上找Hayward等写的文章，或者多翻翻几部经常被cue到的教材（梁灿彬老师的微广下册？）。
可能第3节的“继续讨论”部分难度骤然飙高。不过我注意到已经有知友介绍过Kruskal坐标，有专业能力的小伙伴可以在这套坐标系下印证一下上述物理图像。另外，算算动态黑洞里内外向光线的膨胀也是个不错的练习。
看情况可能会补记一个计算：球对称时空里，径向光线膨胀的万能简单公式。 先说说黑洞：黑洞目前的理论认为黑洞是一个引力无限大、密度无限大、体积无线小类似奇点的一种天体。理论认为银河系中心就是一个超大质量的黑洞。目前人类对黑洞的还知之甚少，存在诸多的争论。关于黑洞还有一种说法是连光线也不能逃脱黑洞的引力。包括我们对星系团的观察由于星系团外部的天体运动速度比理论值要大很多。由此猜想可能存在另一种情况：可能银河系或其它很多星系团的中心可能并不存在超大质量的黑洞，中心的空洞有可能是一个空洞，其所在的位置只是星系团的质量中心。在宇宙星系中，像太阳系一样的单恒星系的情况比较少，据说只占到25%，更多的是双星、多星系。在双星系中双星是围绕其共同的质心旋转的，其质心并没有天体。那么在银河系中，恒星数量如此、空间尺度如此之大，也许并没有一个天体在质量上占据绝对的优势，像太阳一样占了太阳系的大部分质量。其星体围绕的银河系中心也可能什么都没有，其只是银河的质心。按照这个猜想可以看看星系团的运转速度其理论值和观测值得图表。
上面图表中为星系团中星体旋转的速度和距离星系团中心的距离，上面的曲线为实际观测的数据，下面的曲线为理论数据。根据开普勒定理，距离中心越近受到的引力越大，其运行速度越快，反之距离星系团中心越远，其受到的引力越小，其运行速度越慢。由于观测值和理论差别如此之大，于是暗物质的猜想出现了，认为星系团中可能存在大量的暗物质来提供额外的引力。这个猜想都是银河系中心存在大质量的黑洞为前提的。
但是如果银河系的中心不存在大质量的黑洞，只是一个位于其质心的空洞则可能是另一种情况。银河系星团的质量也许是靠近中心距离的密度稍大，由于中心是一个空洞，则最靠近中心部分所受到的引力，其实是整个星系团所有恒星引力的合力，其方向指向星系团的质心，但是并非像太阳系的行星一样距离中心越远受到的引力越小。由于其所受的引力的合力牵引旋转，靠近中心部分的星体其所受到的合力并不比外围星体受到的合力大，也有可能还要小。在其最中心部分可能合力为零。基于这个原因，可能外部星体的旋转速度要比理论值快很多。这样修正理论可能星团内部星体速度的理论值和实际的观测值就应该更符合或更接近了。也就不需要暗物质来提供额外的引力了，那么暗物质可能也就不存在了。
如果事实如此，那么盘状星系，比如银河系的中心可能就会存在虫洞了。其中心的黑洞就是虫洞了。我们从垂直盘状星系的方向，向盘状星系的中心进发，则我们可能受到整个星系的引力的牵引，其引力合力的方向指向中心或质心的方向。巨大的引力能够从很遥远的地方，就提供巨大的牵引力，于是速度不断加快，同时引力也不断加大，速度持续增加，当到达距离中心某个位置的时候，其引力的合力开始减小，同时继续提供引力，速度继续增大，当到达其中心点的时候，可能牵引力的合力为零，速度达到最大。至于能够达到多少，让科学家去计算吧。其在巨大的速度下，快速穿越星系团的中心，当穿过其中心点后，引力又开始增加，于是速度在反向引力下速度开始逐步降低，这样就快速穿越了星系团中心，算不算虫洞呢？穿越到了更遥远的宇宙空间而不是，另一个宇宙或平行宇宙。这只是猜想幻想人类并不能真的穿越银河系，因为银河系尺度之大，即使是光速也像蜗牛的速度一样。
这样的星系团中心的黑洞，并不是一个天体，更像是一个引力旋涡。有点像台风或龙卷风的旋涡，外围速度很快狂风骤雨中心确风平浪静，但是台风和龙卷风的中心是单向的，而星系团这样的中心可以是双向的，既可以从这穿越出去，也可以从另一个方向穿越回来。
至于白洞可能也在星系团中心，但是中心有巨大的天体，类星体可能就算是白洞吧。一直质疑黑洞巨大的引力能使光线不能逃脱这个说法，类星体巨大能量和质量要比黑洞更强大的多，都能喷发伽马射线，伽马射线也是一种光。如果黑洞能够吸住光线那么类星体也不应该喷发伽马射线。因此黑洞能够吸住光线的说法值得探讨。
那么可以这样来描述黑洞白洞虫洞的关系。黑洞、白洞、虫洞，可能大多位于星系团的中心。黑洞有可能是虫洞。而虫洞一定是黑洞。白洞是喷出巨大能量的天体，不可穿越。虫洞也许还会出现在某些星系间的引力平衡点的位置上，能提供巨大的引力，也能从中穿越。 黑洞，白洞，虫洞这三个物理对象中，只有黑洞是完全被观测证实的。而白洞和虫洞则是在理论上研究黑洞的时候提出来的概念。其中白洞被普遍认为并不真实存在，而虫洞则被认为可能存在，但依然只处在理论研究阶段。关于他们三者之间的关系，其实还有着一些误解，下面聊一聊。
黑洞：
模拟的黑洞示意图
1915年，爱因斯坦完成了他史诗级的理论发现：广义相对论。该理论认为，时空本身可以被物质弯曲。仅仅在数个月之后，正在一战前线的德国物理学家卡尔·史瓦西便发现了广义相对论的一个精确解。这个解描述了一个球对称时空（所谓球对称是指空间各个方向看上去都是一样，例如大部分星体都有近似球对称性），但这个时空呈现出一个奇怪的性质，那就是好像这个时空中存在一个特殊的半径，在这个半径之内，所有的物体，包括运动最快的光都没办法逃离出去。由于光都逃不出来，所以它看上去是黑的，因此被称为黑洞，如上图所示。而这个特殊半径所包裹的球面称为视界（严格来说，我们经常听到的“事件视界”是这个球面在时空中划下的轨迹）。而史瓦西发现的这个解从此也被称为史瓦西时空。黑洞是一个在不考虑量子力学情况下，只能有东西进却没有东西出来的物体（考虑量子力学情况下，请看文末链接）。
白洞：
人们首先注意到，在黑洞的视界上，时空的性质好像变得奇异（也就是所谓的时空度规在那儿发散，不熟悉度规的话，请忽略）。但是奇异性也许是因为我们使用了不恰当的坐标系，因此人们开始通过变换坐标系来消除那些假的奇异性。这样，人们就把史瓦西时空扩大了（物理学家们称为延拓）。最大延拓之后的时空称为克鲁斯卡尔-塞凯赖什（Kruskal–Szekeres）时空，在这个时空中，除了有一个黑洞区域，我们还发现有一个白洞区域。这个区域与黑洞恰好相反，白洞是一个只有东西出来却没有东西进去的区域，如下图所示。
由于真实的时空并不是凭空从爱因斯坦的场方程出现的，而是由实际的物理过程产生。一般来说黑洞都是由坍缩的星体形成的，如果我们考虑这个过程，那么我们就会发现，原先白洞区域就会被一个坍缩的星体替代。居于此，物理学家普遍认为，白洞并不真实存在。
虫洞：
我们还是回到之前提到的那个最大的延拓时空：克鲁斯卡尔-塞凯赖什时空（后一个名字真难念，怪不得人们只说克鲁斯卡时空）。在这个时空中，除了发现有一个白洞区域，我们还发现黑洞外面还有一个新的洞外区域， 这个洞外区域不是我们所在的洞外区域，而是一个独立的新世界！这个新世界通过一个类似隧道一样的东西与我们这个世界相连，这个隧道便称之为虫洞，如下图所示
想象我们生活在图中的二维面上（为了可视化，我们总是需要压缩一维空间），那么那个隧道的表面在我们看来像是一个“球面”（图中的一系列圆），其中有一个圆很特殊，一旦越过那个圆，光也没有办法逃离出来。所以，虽然我们的世界（上面那个）与新的世界（下面那个）通过虫洞连接在一起，但是我们也没办法从一端穿到另一端去，除非你能做到比光速还快，才能从另一端跑出来。
因此，在一边的观察者看来虫洞其实像一个黑洞，因为东西掉进去了就出不来，对另一边的观察者来说也是一样。所以我们可以说，虫洞连接了两个空间区域，也可以说虫洞连接了两个黑洞，但是不能说虫洞连接了黑洞和白洞。如果是那样的话，那么从黑洞那边跳进去，自然就从白洞出来了。星际旅行岂非爽歪歪，你想得美！
（顺便提一下，1915年的史瓦西是在一战战场上感染了当时无法治愈的天疱疮情况下，在战地医院里写下的两篇有关广义相对论的论文的。1916病重的史瓦西返回了德国，并在不久后就病逝了。时年43岁，也可谓英年早逝。我所在校区还有以他名字命名的街道）
<hr/>以下是关于黑洞方面我的其它回答：
黑洞吸入的东西去哪儿了，是否能够塞满一个黑洞？什么是黑洞信息悖论（black hole information paradox）？ 白洞只是对黑洞物质去向的一种猜测，目前并没有证据证实这种天体的存在。黑洞就不用说了，大家都知道。而虫洞基于以下的猜想：空间并不是平的，而是存在很多皱折，就像一张揉过的纸，如果有一只虫子，为了快速穿越两点而在两个皱褶之间啃出一个洞，就是虫洞。而黑洞强大的引力被作为空间会发生折叠的一种解释，两者并没有直接的关系。
理想的情况是黑洞白洞是虫洞的出口和入口，可惜现在几乎没有证实这一猜想的证据。 谢邀。
第一：没有白洞这种家伙的存在，他只是研究黑洞的时候对黑洞内部空间的解的一种解释说法，不具有任何观测意义。
第二：黑洞是一种密度极大的天体，密度大到半径足够小，质量足够大，第一宇宙速度超过光速，也就是说，在其表面，光的速度也不够脱离。这个东西最早就是在人们得到第一宇宙速度公式之后猜想出来的，而爱因斯坦发现广义相对论之后，我们有足够的物理工具将他的细节描述出来了。他也是我们所描述的最好的“东西”，因为它足够简单。
第三：虫洞是另外一种存在。和黑洞白洞没有任何关系。
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