特殊蟲洞可否實(shí)現(xiàn)信息超時(shí)空傳送？

張可

霍金在《時(shí)間簡史》中闡述：一個(gè)時(shí)空旅行者可利用相對于地球靜止的蟲洞作為從事件A到B的捷徑，然后通過一個(gè)運(yùn)動的蟲洞返回，并在他出發(fā)之前回到地球。

這就是通過蟲洞進(jìn)行時(shí)間旅行，一直是科幻作品中最常見的情節(jié)?？稍谖锢韺W(xué)看來，其具體操作是個(gè)難以實(shí)現(xiàn)的幻想——因?yàn)榫退阆x洞被發(fā)現(xiàn)，它也會在物體實(shí)現(xiàn)“穿越”之前坍塌。不過，英國劍橋大學(xué)教授盧克·布徹在自己的一篇論文中指出，如果一個(gè)蟲洞的長度大于其寬度，那么人類就可以利用光脈沖，實(shí)現(xiàn)向未來傳遞信息。

信息的超時(shí)空傳送，如此簡單？觸碰這扇時(shí)空之門，我們能窺得宇宙最深處的秘密么？

蟲洞塌得太快了

所謂的蟲洞，是指理論上一種能夠產(chǎn)生通向其他時(shí)空捷徑的隧道，進(jìn)入蟲洞的物體能夠回到過去或者躍向未來。這一極具震撼力的概念，最早是由阿爾伯特·愛因斯坦提出。

1935年，在愛因斯坦和內(nèi)森·羅森撰寫的一篇論文中，指出了一個(gè)廣義相對論允許他們稱為“愛因斯坦-羅森橋”、而我們現(xiàn)在多稱為“蟲洞”的東西。它的描述像是一個(gè)連接宇宙遙遠(yuǎn)區(qū)域間的時(shí)空細(xì)管，由暗物質(zhì)負(fù)責(zé)維持著出口的關(guān)閉與敞開，于根源上提供了時(shí)間旅行的可能性。在愛因斯坦看來，蟲洞的重要意義在于可以讓人類超越時(shí)空結(jié)構(gòu)的束縛，在無盡的宇宙中實(shí)現(xiàn)長距離的旅行。

不過，愛因斯坦的理論存在一個(gè)致命漏洞。因?yàn)槿绻x洞真實(shí)存在的話，它們持續(xù)的時(shí)間之短，將不足以讓人類走出“隧道”，甚至一束光都不行。

對此，盧克·布徹表示，并非所有的蟲洞都如此不堅(jiān)挺。某些特殊的蟲洞可以保持足夠長的開啟時(shí)間，以令穿越時(shí)空傳遞信息成為可能。

布徹指出，這些蟲洞的秘密，就在于卡西米爾效應(yīng)。而說起卡西米爾效應(yīng)，就不得不談及物理學(xué)界對于負(fù)能量的研究。

負(fù)能量延長蟲洞開啟

科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)，物質(zhì)穿越蟲洞的過程，可簡化為由進(jìn)入時(shí)的“集聚”變成離開時(shí)的“排斥”。普通物質(zhì)的引力只能產(chǎn)生“集聚”作用，“排斥”的產(chǎn)生只能緣于負(fù)能量。因而可以說，蟲洞的存在，需要負(fù)能量的支持。

在量子理論產(chǎn)生之前，人類在宏觀世界里從未觀測到任何負(fù)能量的物質(zhì)。因?yàn)榘颜婵盏哪芰慷榱愕慕?jīng)典物理學(xué)，無法接受一個(gè)比真空具有更少能量的物質(zhì)。而在量子理論中，真空不再是一無所有，每時(shí)每刻都有大量的虛粒子對（一種永遠(yuǎn)不能直接檢測到的，但其存在確實(shí)具有可測量效應(yīng)的粒子）產(chǎn)生和湮滅。

1948年，荷蘭物理學(xué)家卡西米爾的研究，驗(yàn)證了量子理論的正確。他發(fā)現(xiàn)真空中兩個(gè)平行金屬板之間的虛粒子態(tài)，比真空具有更少的能量，并導(dǎo)致兩塊金屬板之間產(chǎn)生了微弱的相互作用。該發(fā)現(xiàn)被稱為卡西米爾效應(yīng)，其中比真空具有“更少”的能量，即意味著兩個(gè)金屬板之間出現(xiàn)了負(fù)的能量密度。

負(fù)能量的發(fā)現(xiàn)與證實(shí)，讓物理學(xué)家們開始想象“使用負(fù)能量延長蟲洞開啟”的可能。實(shí)際上，早在1988年，加州理工學(xué)院的物理學(xué)家基普·索恩就已經(jīng)提出，卡西米爾效應(yīng)所產(chǎn)生的負(fù)能量，可以延長蟲洞的開啟狀態(tài)。

特殊蟲洞能維持一定時(shí)間

以上的理論也存在一個(gè)問題：維持蟲洞所需的負(fù)能量不僅數(shù)量巨大，并與其半徑有著正比關(guān)系。據(jù)估算，為了維持一個(gè)半徑為1000米的蟲洞所需要的負(fù)能量物質(zhì)的數(shù)量，相當(dāng)于整個(gè)太陽系的質(zhì)量！

對于這個(gè)難題，盧克·布徹在論文中給出了自己的觀點(diǎn)：如果一個(gè)蟲洞的長度大于其寬度，其間自然產(chǎn)生的卡西米爾負(fù)能量將足以維持更長的開啟時(shí)間。

“我的研究方法，是看一個(gè)蟲洞是否可以產(chǎn)生類似卡西米爾實(shí)驗(yàn)中兩塊金屬板之間的效應(yīng)。畢竟蟲洞的結(jié)構(gòu)與隧道一樣，有相對的面?！辈紡卦诮邮苊襟w采訪時(shí)表示，按照他的計(jì)算，在長度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于寬度的情況下，蟲洞中心將開始產(chǎn)生負(fù)能量。盧克強(qiáng)調(diào)，這種長寬比并不保證可以保持蟲洞的穩(wěn)定，但確實(shí)能夠延緩其坍塌的時(shí)間。而一旦爭取到足夠的時(shí)間之后，人類就可以使用光子進(jìn)行信息的超時(shí)空傳送。

不過，在布徹看來，即便自己的理論是正確的，科學(xué)家們依然有許多問題要面對。譬如說，一條光脈沖是否足以承載一條有意義的信息？又能否將信息完整無缺地帶出蟲洞？這些都是現(xiàn)今無法驗(yàn)證的謎題。蟲洞是時(shí)間旅行的直接關(guān)系者，但不要說宏觀世界里的時(shí)間旅行，即便是進(jìn)行超時(shí)空信息傳遞，目前的理論探索，甚至還稱不上皮毛。