虫洞，真的是穿越时空的科学通道吗？

时间续集接着说。霍金的平行宇宙，未来可能穿越吗？
上期我们说到：霍金推导出量子平行宇宙间存在着无数个虫洞，只是因为太小，人类无法穿越。
难道虫洞——这条时空捷径，真的被彻底堵死了吗？


当然不是，这一次打通虫洞的不是别人，正是霍金的赌友——基普·索恩。
对，就是这位科幻巨片《星际穿越》唯一的科学顾问，他在天体物理界更是如雷贯耳，堪称巨擘——全球最大引力波天文台LIGO的创始人。


要知道早在1999年，索恩就已预言：三大科学难题，21世纪必将会被破解——

• 黑洞是否遍布全宇宙？（已被证明普遍存在）
  
• 探测引力波是否真的存在？（2016年LIGO宣布首次发现引力波）
  
• 量子效应能否在宏观尺度上被观测到？（尚未证实）
  

三大难题，竟然已经成功预言了两个！可见这位科学大神有多神。


正式破题之前，顺便插播一下：为啥说霍金与索恩是一对儿赌友？
早在1975年，两人为了争论「天鹅座X-1是否存在黑洞？」结果杠上了。要知道霍金可是靠研究黑洞起家的，「霍金辐射」至今在黑洞研究领域无人出其右；索恩也不白给，曾是【黑洞】名词的创造者——惠勒的高徒。
于是两人签下对赌协议：如果索恩输了，得给霍金订阅4年的《私家侦探》杂志；要是霍金输了，给索恩订阅一年的《阁楼》。结果等到1987年，这本杂志开始定期寄到索恩家里，导致他老婆埋怨霍金好坏！?


言归正传，这一次打通虫洞的起因，并不是索恩要跟赌友打赌，而是受人之托——接受另一位科学神人的研究托付，此人就是科普巨星卡尔·萨根。


1985年，萨根寄给索恩一本手稿，这就是后来鼎鼎有名的Contact（科幻小说《接触》／《接触未来》，后来改编成科幻大片《超时空接触》）。
请求他解决一个科学难题：如何在不违背超光速的情况下，实现小说情节需要——地球人能够跟26光年之外的超级文明，实现超时空接触？
毫无疑问，除了友情之外，激发好奇心和挑战不可能，成为基普·索恩的主要驱动力。


当然，只靠这些是远远不够的，摆在索恩眼前的——虫洞问题可是个大问题，一个难以逾越的学术障碍，以至于引得无数英雄竞折腰。

• 最早的虫洞描述是在1916年，由奥地利物理学家弗莱姆Flamm，根据刚刚发表几个月的爱因斯坦广义相对论推导出来的，这是一个球对称、没有任何引力的虫洞，当然那时还没有虫洞这个叫法。
  
• 多年以后，是物理界的命名大师惠勒创造的Wormhole虫洞一词。
  

• 1930年代，爱因斯坦和罗森一起搞出了一个数学怪物，名叫「爱因斯坦-罗森桥」，其实就是虫洞——连接两个不同时空的狭窄隧道。从理论上首次证实了虫洞可以存在。
  

• 1963年，新西兰数学家克尔（提出著名的克尔黑洞）推导出，大质量的黑洞内部引力并非无穷大，存在着一个奇环（不是一个奇点），其实也是一种虫洞，通往另一个时空的隧道，理论上可以顺着这个奇环实现空间转移，或者时间旅行。
  

• 短短一年后，1964年，苏联物理学家伊戈尔·诺维科夫提出，一个跟黑洞理论正好相反的【白洞】理论，物质和光线都无法进入这个区域，但都可以从白洞钻出来。这一理论被虫洞专家拓展为：黑洞与白洞彼此连接，连接隧道就是虫洞。
  

• 等到20世纪70年代，霍金开始登场，从量子宇宙论推导出虫洞存在的必然性，只是尺度太小，人类无法钻过去。
  

以上这些科学大神的学术成果，既是高度，也是高墙——对于基普·索恩来说。


索恩要想完成朋友之托——在不违背科学原理的情况下，安全穿越虫洞，就必须跨过由虫洞理论构造出来的多道鸿沟：

• 虫洞引力效应极大，任何试图穿越的飞行物都可能被撕裂。
  
• 量子效应非常大，导致虫洞很不稳定，任何微小扰动都可能造成坍塌。
  
• 速度必须快过光速，这样才可能穿过虫洞。
  
• 虫洞里的时间膨胀效应非常大，甚至中心地带很可能完全停止。
  

看起来真叫人绝望！哪怕只是满足一本科幻小说的靠谱情节，看起来都难以逾越——基普·索恩到底如何才能搞定呢？


奇人必有奇招。他采用了反向操作。
首先，给出可穿越虫洞的主要条件：

• 引力效应最小值，避免穿越者被撕裂；
  
• 虫洞能够维持稳定、不会突然坍缩的最长时间；
  
• 虫洞必须支持双程时空穿越，而不是有去无回；
  
• 满足以上条件的虫洞，需要动用多大的能量？
  

然后，开始大量、精确地计算。为此索恩组建了一个「可穿越虫洞」研究小组，日夜兼程。


最终，完美演绎出了精彩结果，成为了卡尔·萨根科幻小说《接触》穿越情节的科学依据。
这也是索恩本人第一次出手——作为科幻作品的科学顾问，而最近一次就是与诺兰合作的《星际穿越》。


不仅如此，索恩还趁热打铁，伙同两个加州理工高材生一起在《物理评论快报》上，发表了一篇论文《虫洞、时间机器与弱能量条件》。
要知道该刊物可是曾毙过爱因斯坦稿子的（1936年《引力波存在吗？》）。
这意味着：全球顶级学术期刊破天荒——头一回刊发有关「时间旅行」的学术文章。


以往并不是没人写没人投稿，恰恰相反，每年海水如潮般涌入《科学》《自然》《物理评论快报》《英国皇家学会学报》……民科精神哪都有。
之所以全都被拒，并不是因为「时间旅行」论题不靠谱，而是这些文章都不是建立在爱因斯坦方程式，或者其他重要的物理原理上。


这篇论文不仅首次严肃严谨地论证了「时间旅行」，甚至给出一套「时间机器」的设计蓝本，成为此后无数科幻作品的时间机器模版。
从此以后，基普·索恩让「时间旅行」成为科学界的一大显学。
到底这个时间机器什么样？真的可能被造出来吗？
时间到底是什么？且看续集。

一楼。

科学巨人推动历史前进！

还有多少续？

唉，每篇太短了

续，永无止境

想在重新看一遍《超时空接触》了。

写得真棒！

能快点或长点？搞得像便秘一样，次次写几句就强行下集

又跑题了～