少年，想學(xué)瞬間移動嗎？

兔先

很遺憾，我們學(xué)不會瞬間移動。愛因斯坦告訴我們，光速是宇宙中最快的速度，任何物體的移動速度都不可能超過光速。那么想要通過不斷加速來完成瞬間移動，就變成了不可能的任務(wù)，尤其是在宇宙尺度上。比如離我們最近的恒星是比鄰星，它和地球的距離是4.2光年，如果想要開啟一段前往比鄰星的星際旅行，以人類現(xiàn)有的飛行器“旅行者1號”的速度，這趟旅程將持續(xù)幾萬年，這個時間甚至比整個人類文明的歷史還長。要知道，在數(shù)萬年前，我們的祖先才剛剛學(xué)會使用石器。而如果用宇宙中最快的速度——光速，也需要4.2年的時間才能到達(dá)，這離一眨眼的時間差得實(shí)在太多了。

不過，瞬間移動這件事情可難不倒科幻作家。在很多科幻作品中，都有超光速航行的技術(shù)?？苹米髌分械娜宋锍俗钪骘w船，可以在一瞬間抵達(dá)幾百甚至幾萬光年外的星球。為什么這些宇宙飛船可以無視光速極限，實(shí)現(xiàn)瞬間移動呢？這背后的科學(xué)原理又是什么呢？

蟲子咬的洞

在超光速瞬間移動的背后，是一個物理學(xué)分支——蟲洞物理學(xué)?！跋x洞”這個怪異的詞，可能會讓人產(chǎn)生一些奇怪的聯(lián)想，比如聯(lián)想到蟲子咬出的一個洞。事實(shí)上這是一個非常恰當(dāng)?shù)穆?lián)想，因為科學(xué)家之所以為它取名為蟲洞，就是為了方便向公眾介紹這個概念。

你可以想象這樣一個場景：假設(shè)一顆巨大的蘋果上有兩條蟲子，一條蟲子沿著蘋果的表面，從這一端爬到了對面，而另一條蟲子在表面咬開了一個洞，直接穿過蘋果內(nèi)部到達(dá)了另一端。如果兩條蟲子以相同的速度爬行，那么挖洞的蟲子就能用更短的時間到達(dá)目的地，這是因為它穿過了連接蘋果兩側(cè)表面空間的“蟲洞”。假設(shè)蘋果世界的最快速度是“蟲速”，那么那條穿越“蟲洞”的蟲子就完成了超“蟲速”旅行。

如果我們生活的空間也像蘋果表面一樣是彎曲的，那么也可能存在這樣的蟲洞，讓我們完成超光速的瞬間移動。三維空間的彎曲是一個非常難以想象的概念，不過在愛因斯坦的廣義相對論看來，空間彎曲其實(shí)就是萬有引力的本質(zhì)。愛因斯坦認(rèn)為，地球之所以繞著太陽轉(zhuǎn)，是因為太陽的存在壓彎了周圍的空間。我們所生活的空間就是彎曲的，蟲洞也完全有可能存在。只要存在合適的蟲洞，無論多么遙遠(yuǎn)的距離都可能變得近在咫尺，我們完全有可能實(shí)現(xiàn)超光速的瞬間移動。但是蟲洞真的存在嗎？

遺憾的是，目前人類在宇宙中還沒有發(fā)現(xiàn)任何一個天然蟲洞的存在。但是，這并不代表蟲洞不存在，很可能只是我們還沒有發(fā)現(xiàn)。因為蟲洞的存在，本身并不違反任何物理定律。理論上，只要我們有足夠的技術(shù)，甚至可以建造一個人造蟲洞，從而完成瞬間移動。

負(fù)能量的奇異物質(zhì)

蟲洞物理學(xué)研究的，主要是可以作為星際旅行通道的蟲洞，這種蟲洞被稱為可穿越蟲洞。那什么樣的蟲洞才算得上是可穿越蟲洞呢？一個重要的條件就是穩(wěn)定性。物理學(xué)家通過研究發(fā)現(xiàn)，要想保證蟲洞穩(wěn)定，在蟲洞的內(nèi)部必須存在某種能量為負(fù)的奇異物質(zhì)，因此，這種奇異物質(zhì)被稱為負(fù)能量物質(zhì)。

負(fù)能量物質(zhì)之所以奇異，是因為在經(jīng)典物理學(xué)中，能量的零點(diǎn)是用真空來定義的。相對于真空，任何其他物質(zhì)都具有正能量。因此，一個比真空能量更低的物質(zhì)是超出常理的。不過幸運(yùn)的是，量子力學(xué)的出現(xiàn)打破了真空“一無所有”這個觀念。物理學(xué)家通過實(shí)驗發(fā)現(xiàn)了負(fù)能量是真實(shí)存在的，只不過這些實(shí)驗發(fā)現(xiàn)的負(fù)能量數(shù)量都微乎其微。

另一方面，物理學(xué)家對維持一個蟲洞所需要的負(fù)能量物質(zhì)也做了一個計算。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，蟲洞的半徑越大，所需要的負(fù)能量物質(zhì)就越多。比如，維持一個半徑1千米的蟲洞，所需要的負(fù)能量物質(zhì)大概相當(dāng)于一個太陽的質(zhì)量。這無疑給人造蟲洞的前景潑了一盆無情的冷水，因為負(fù)能量的質(zhì)量都是以微觀尺度來衡量的，而太陽的質(zhì)量在宏觀尺度上，是一個驚人的天文數(shù)字。二者之間天差地遠(yuǎn)，無疑給建造蟲洞的構(gòu)想蒙上了一層濃重的陰影。

不過這并沒有完全否定人造蟲洞的可能性，或許在未來，我們有能力收集到足夠的負(fù)能量物質(zhì);又或許我們能夠在宇宙的某個偏僻角落，發(fā)現(xiàn)一個天然的蟲洞。那么假設(shè)我們成功地建造或者發(fā)現(xiàn)了一個半徑1千米的蟲洞，是否就可以實(shí)現(xiàn)瞬間移動了呢？在穿越蟲洞的時候又會發(fā)生什么呢？

星際旅行家的噩夢

當(dāng)我們穿越蟲洞的時候，會遇上一個非常棘手的問題，那就是負(fù)能量物質(zhì)的張力。當(dāng)星際飛船靠近蟲洞后，飛船上的船員會感受到一個沿著蟲洞方向的前后拉伸的力;在垂直方向上，則會有一個上下擠壓的力。剛開始的時候，這種感覺還不明顯，然而隨著飛船越來越接近蟲洞，這種感覺會越來越令人不適。如果飛船繼續(xù)試圖穿越這個半徑1千米的蟲洞，瘋狂增加的張力會把飛船和船員撕裂成一長串比原子還小的粒子。辛辛苦苦建造的蟲洞竟然是一個撕咬萬物的深淵巨口，這實(shí)在是太令人沮喪了。難道用蟲洞進(jìn)行瞬間移動注定是不可能的嗎？

物理學(xué)家通過計算發(fā)現(xiàn)，半徑越大的蟲洞，張力的影響就越小。不過，現(xiàn)實(shí)依然殘酷，即使是一個半徑1光年的蟲洞，它內(nèi)部的張力依然可以破壞物質(zhì)的原子結(jié)構(gòu)。更不妙的是，半徑1光年的蟲洞所需要的負(fù)能量物質(zhì)，已經(jīng)相當(dāng)于10萬億個太陽質(zhì)星了！而且即使真的有一個足夠安全的蟲洞，過大的半徑會降低它的定位精度，一個不能精確到達(dá)目的地的蟲洞也是毫無意義的。

看來，一個能夠?qū)崿F(xiàn)瞬間移動的蟲洞，幾乎不可能在現(xiàn)實(shí)中出現(xiàn)。這樣看來，所有的科幻作品中關(guān)于遠(yuǎn)距離星際旅行的美麗故事，也不過是鏡花水月?？苹霉适碌谋澈螅抢浔奈锢韺W(xué)，它或許否定了部分充滿想象力的奇思妙想，唯一被嚴(yán)格踐行的是“求真”的原則。在感嘆科幻之美的同時，還要分辨科學(xué)和幻想的區(qū)別呀。