今日最奇葩|虫洞谜团——穿越时空、打开另一个全球的大门
稳定而可穿行的虫洞
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【今日最奇葩|虫洞谜团——穿越时空、打开另一个全球的大门】一个可穿行的虫洞应该满足下面几个条件:
1)虫洞是稳定的 ， 或者至少可以存在很长时问 ， 而不能像史瓦西虫洞那样 ， 还没等物质传过去 ， 它就关闭了
2)虫洞内部不含有事件视界 ， 这样物质才可以自由地双向穿行
3)穿过虫洞得在有限时间内完成 。
另外 ， 如果人要驾驶星空飞船穿过虫洞 ， 虫洞内部潮汐力的加速度得足够小 ， 至少得小于人体所能承受的加速度(大约相当于重力加速度的10倍) 。 1988年 ， 索恩和他的学生麦克·莫里斯详细地探讨了这种虫洞 。 根据爱因斯坦的引力方程 ， 他们发现这种虫洞如果存在的话 ， 其内部必须存在平均能量密度为负数的物质(下面把它称为“奇异物质”) 。
这种奇异物质并不是十分的古怪 ， 事实上我们在实验室中就可以产生它 。 例如 ， 真空中彼此平行的两片金属板之间将会存在一种吸引力 。 因为真空并不是真的空 ， 而是充满了能量的涨落 。 能量的涨落会产生虚粒子 ， 不过金属板之间只能装下特定波长的虚粒子 ， 这样就会导致金属板之间的真空能量比其他正常空间里的能量低 。 真空是平均能量为零的空间 ， 这样金属板的空间就是平均能量为负的空间了 。 金属板之间的物质就可以认为是具有负能量的奇异物质 。 如果这样的奇异物质贯穿到虫洞之中 ， 虫洞就有足够的时间保持开放状态让物质通过 。
在高维全球打开虫洞
虽然我们可以利用金属板之间产生一些奇异物质 ， 但那是十分稀少的 。 而要撑开虫洞 ， 则需要很多奇异物质 。 撑开一个半径为1厘米的虫洞 ， 需要相当于一个地球质量的奇异物质撑开一个半径为1千米的虫洞 ， 需要相当于一个恒星质量的奇异物质撑开一个半径为1光年的虫洞 ， 需要大约银河系发光物质总质量100倍的奇异物质 。 另外 ， 如果能让一艘载人星空飞船穿过的话 ， 虫洞内部的潮汐力引起的加速度不能太大 。 经过计算发现 ， 人类能承受的虫洞 ， 其半径至少要大于1光年 。
我们完全不知道怎么产生那么多的奇异物质 。 看来 ， 利用奇异物质来打开虫洞并进行星际旅行 ， 难度很大 。
不过换一个角度来想 ， 可穿行的虫洞真的必须要有奇异物质吗?
在2002年 ， 一些物理学家发现 ， 高斯一波涅引力理论下的虫洞可以不需要奇异物质就可以保持打开状态 ， 甚至它可以不需要任何物质就可以保持打开 。 高斯一波涅引力理论本来是一种把高维空间加人到广义相对论中的理论 ， 它把我们的全球描述为一个四维时空的岛 ， 或者一种“膜” ， 漂浮在更高维的时空中 。 而虫洞则可以把不同的“膜”全球连接起来 ， 而且它不需要任何物质就可以稳定地存在 。
如果这种微小的虫洞诞生在星空早期的话 ， 那么它很有可能会因星空的暴胀(星空诞生之后所经历的一种剧烈的膨胀)而变得足够大 ， 直到天文学尺度 。 
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从虫洞里回到过去
虫洞不仅可以快速到达星空另一个区域 ， 或者是另一个星空 ， 而且它还可以用来作为时间机器回到过去 。 例如 ， 一个洞口如果相对另一个洞口高速运动时 ， 虫洞就会变成时间机器 。 根据相对论引起的效应 ， 两个洞口的时间将会不一样 ， 这样你就可以穿过虫洞回到过去 。 下面来举个例子说明 。
一个人在地球上创造了一个虫洞 ， 他把一个洞口放在他家里 ， 另一个洞口放在一个星空飞船上 。 他可以带着这个洞口坐着飞船去星空溜达一圈回到地球 。 根据相对论我们知道 ， 跑得越快 ， 时间流逝得越慢 ， 所以对于他来说这个过程可能只过了12个小时 ， 但是地球上却已经过了10年 。 那时他的家可能不复存在了 。 但他如果从飞船的虫洞望过去 ， 会发现洞口另一端仍是那个他刚离开时的地球 。 所以他完全可以爬进虫洞 ， 回到10年前的地球 ， 也就是说他可以利用虫洞回到过去!(不过我们也注意到 ， 他是无法回到虫洞创造以前的时刻 ， 所以他不可能回到第二次世界大战前干掉幼年的希特勒 。 )
所以说虫洞在某些情况下是可以成为时间机器的 ， 它可以创造出一个可返回到过去的时问圈 。 时间圈的正式名称叫做封闭类时曲线 ， 而虫洞则是能产生封闭类时曲线的一种 。
时间旅行的悖论
接下来面对的问题是 ， 星空允许时间机器存在吗?一个很显然的问题是 ， 任何物体穿过可回到过去的虫洞后 ， 会不可避免地破坏因果关系并产生悖论 。 例如著名的“祖父悖论”:有人穿过虫洞回到过去杀掉自己的祖父 ， 从而阻止了自己之后的出生 ， 这样自己就从来没有出生子因此也就无法回到过去杀掉自己的祖父 。
不过祖父悖论还存在着一个问题 ， 那就是人是否真的具有自由意志:当作一个人 ， 我有没有决定自己命运的能力?当我回到过去时 ， 真的有能力杀掉自己的祖父?当我准备举刀刺向祖父时 ， 会不会有一种无形的力量阻止我这么做呢?
自由意志问题 ， 本来比时间机器更加令人困惑 。 所以为了避免这样的问题 ， 我们可以去研究由非生命物体所产生的悖论 ， 然后尝试来解决这个悖论 。
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