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如果外星人之间发生星际和平，而地球人打不过外星人，那么地球人理应怎么样办？最新的虫洞钻研也准予以给我们定然的垦荒：人类可以躲在虫洞里，等战争结束了再进去。
早年说到虫洞，少数与星际鉴赏这个话题有关。由于宇宙太大，而人类的漫游器速率太慢，我们的寿命也很短，以是要超越悠远的星际空间几近是不成能完成的工作。比喻距离太阳比来的恒星位于半人马座，与我们或者相隔4光年，就算以光速的百分之一遨游飞翔，也要重要400年年华才干达到这里；而太阳间隔天河系中心则是26 000光年，以是在今朝的技艺程度下，前往星河系中心几乎是一个遥不成及的幻想。迩来人类拍摄到的第一张黑洞照片，则位于间隔太阳系5500万光年的边远星空，人类的肉身怎样可以穿越这边远的星斗大海？
于是，大家老是说，想要穿梭迢遥的星际空间，只能托咐虫洞。然则，最新的虫洞研究演讲咱们，通过虫洞完成星际观赏可能其实不是最佳抉择。
可穿越虫洞：枢纽是负质量
要理解最新的虫洞钻研，必要先看看虫洞研究的历史。
1935年，爱因斯坦与罗森在研究狭义相对论的时候发现了“爱因斯坦与罗森桥”，这是一种弗成穿越的虫洞——所谓“不成穿梭”，便是不能在有限的工夫内通过这个虫洞，所以这类虫洞在现实中并不有实际意义。
这类难堪的场合排场不停持续了整整50年才有所改变。1985年，美国康奈尔大学的地理学家与科学作家卡尔·萨根（Carl Edward Sagan）写了一本科幻小说《打仗》（Contact）。这部小说描述了人类通过虫洞穿越到了距地球 26 光年的织女星周围，接下来与外星文化打仗，收尾顺利前去地球。
这部小说可以算作是人类第一次提出了“可穿梭虫洞”的概念——所谓“可穿越虫洞”，意思等于说人类可以在有限的年华内穿越虫洞并前往。
在写这部小说的进程中，卡尔·萨根一初阶也对这个畛域也不有太多研究，他差迟地把虫洞写成了黑洞。但他就教了他的一位老友好——加州理工学院的物理学家基普·索恩（Kip Thorne）教授，后者首倡他把黑洞换成虫洞来作为星际观摩的东西。
在和卡尔·萨根交流时，索恩知道黑洞不克不及用于星际赏识，于是他想到了他的导师约翰·惠勒（John Wheeler）在十几年前提出的“虫洞”概念。
但惠勒的虫洞概念也仅仅是一个概念，不有任何物理总计细节。以是索恩与他的学生迈克·莫里斯（Mike Morris）共同，开端用正统的狭义相对于论常识对虫洞物理学开展研究，并在两年后发布了钻研论文。这篇论文发布在《美国物理杂志》（American Journal of Physics）上，题目是“时地面的虫洞及它们在星际游览中的运用：教学狭义绝对论的东西”（Wormhole in spacetime and their use for interstellar travel： A tool for teaching general relativity）。
这张图片来自索恩的虫洞论文，直线显露虫洞的一个入口在时空中的轨迹（世界线），曲线是虫洞的进口在时天空的轨迹。全国线上的阿拉伯数字表示出口与入口当地的岁月。
虫洞是连贯入口与入口的一个地道，在索恩的虫洞模型中，虫洞很短，穿越这个虫洞所须要的工夫可以不异为零。在这种状况下，当一总体从虫洞的入口进入，再从虫洞的进口出来，随后他在沿着虫洞前往入口，他有可能穿越到本人的过去，这将惹起祖父悖论。
索恩与他的学子在论文中提出的观念大抵是何等的：爱因斯坦的引力场方程的左边是空间曲率，而左边是能量动量张量。对爱因斯坦引力方程的解析疏解，要想发作可穿梭的虫洞，引起这种时空笔直的精力所对应的能量动量张量必需违犯平均类光能量前提。也等于说，想要打造出一小我私家类可以往返穿梭的虫洞，必需损耗伟大的负品质物质来撑住这个地道——否则这个地道很容易“塌方”。按照爱因斯坦的狭义相对论，品质与能量是等价的，所以负质量意味着负能量——但宇宙中根本就不具备大规模的负能量，所以要想翻开可穿越的虫洞犹如是不行能的。
根据广义相对论，违反平匀类光能量前提是一切可穿梭虫洞的先决前提。换句话说，如果要想穿越虫洞，相当于申请经由过程虫洞的类光测地线（也等于以光速运动的粒子）不克不及在虫洞里集聚，而这必要用到印度的一位闻名物理学家瑞查德符里（Amal Kumar Raychaudhuri）提出的方程。通过瑞查德符里的方程可以看出，在虫洞中，光耀只要在物资场的能量动量张量违背平匀类光能量条件下才不会撞上奇点——在这种情况下，聚焦在虫洞一端的灿烂在离开虫洞的另一端时会散开，如许才可以顺遂从虫洞中逃进去。
然而，这个世界上不具备违背匀称类光能量前提的物资。因此，在这个意义上，虫洞就算能由于量子效应瞬时发生发火，也时时会自毁。正由于虫洞生成就love自我倾圮，所以到了后来，索恩也感受到虫洞很难实现，致使弗成能存在，于是他说“虫洞紧要有低级文化有心识的去发现和保持。”随后，索恩就去钻研引力波了。
新虫洞钻研：弗成穿越的虫洞等价于量子纠缠
比来几十年来，索恩把乐趣点从虫洞研讨转移到了引力波探测，并且在2017年由于人类初度探测到引力波获患有诺贝尔物理学奖。
但虫洞的钻研并不有住手。而且，虫洞钻研的基本思惟在近10年曾经发生了很大的篡改。
虫洞研究的新思维源头可以概括为一个物理公式，那即是由普林斯顿高等钻研院的胡安·马尔达西那（Juan Maldacena）和斯坦福大学的伦纳德·萨斯坎德（Leonard Susskind）在2013年提出的“ER = EPR”。这个公式第一次把虫洞与量子纠缠联系在了共同。
ER 的全喻为 Einstein-Rosen（爱因斯坦-罗森）桥，这在本文一最早我们已经提到过。这是爱因斯坦与纳森·罗森（Nathan Rosen）在研讨狭义相对论方程时提出的一种不成穿梭的虫洞。
而 EPR 则是 Einstein-Podolsky-Rosen（爱因斯坦-波多尔斯基-罗森）这三位科学家的姓名的首字母缩写。波多尔斯基（Boris Podolsky）是一位俄籍美国物理学家。EPR 在物理中描述的是一对相互胶葛的粒子。
副本，ER与这 EPR两个概念风马牛不相及，因为爱因斯坦-罗森桥是描述大规范微观情景的狭义相对于论的产物，而 EPR 对则是对微观世界的量子胶葛举动的描述，而且量子胶葛在大尺度上很容易由于退相关而隐没。
但到了2013年，曾因提出ADS/CFT对偶理论而名声大噪的马尔达西那与萨斯坎德抛出了重磅炸弹“ER = EPR”。如果把黑洞视为量子琐细而不是经典物体，那末便可能呈现由两个高度胶葛的黑洞组成的零碎。对这类纠缠态发展担任钻研，就会发现这类轇轕态对应的时空可以算作一个不成穿梭的虫洞邻接了两个黑洞，这即是“ER = EPR”的真正含义。
画图：Malcolm Godwin绘图：Malcolm Godwin
值得注意的是，ER与EPR 这两篇论文的作者里，都有爱因斯坦与罗森，而且但凡在1935年宣告的，前后相差2个月。愈加令人受惊的是，80年后，马尔达西那与萨斯坎德发现，这两篇文章性子上说的是抗衡件变乱。他们忖测，任何一对胶葛量子琐细但凡由爱因斯坦-罗森桥（不成穿越虫洞）联接的。
在ER=EPR的基础底细上，哈佛大学的丹尼尔·贾弗里斯（Daniel Jafferis）与高苹，以及来自斯坦福大学的阿伦·沃尔（Aron Wall）开始了新虫洞钻研。高苹是一位年轻的中国科学家，他从清华大学物理系卒业后，就去了哈佛大学物理系攻读博士学位。
贾弗里斯、高苹以及沃尔提出的虫洞妄想与索恩的不同，前者的新虫洞不切当长隔断的星际旅行，由于他们所描写的虫洞连接的是两个隔断很近的黑洞。而且，“穿过这些虫洞比直接旅游更慢”。他们对长隔绝距离的星际游览持颓废立场。
新虫洞是怎么孕育发生的？
但有一点是可以确定的，那就想要打开可穿梭的虫洞，必须有多量的负质量。问题的关头在于，负品格精力从什么中央来。
负品格在经典物理学的意义上是不可能泛起的，然而，量子力学却可以发生发火负风致。最著名的例子是卡西米尔效应——比方两块平行金属板之间的电磁真空外形，理论与执行到底都诠释，金属板之间的真空态具有负能量，这被喻为卡西米尔能量。这类负能量可以被视为负质量。于是，卡西米尔效应注明，量子力学可以实现负质量，并有助于创造一个可穿梭的虫洞。正如前文描述的那样，可穿越虫洞的手艺细节是要获取一个违背平匀类光能量前提的能量动量张量，换句话说，可穿越虫洞的坚持要求具有负的平匀类光能量的精神场（由于遵照爱因斯坦的广义相对于论，物质场惹起时空的笔挺）。
三年前，贾弗里斯、高苹与沃尔钻研了两个永远的BTZ黑洞边境的相互浸染以后，他们发现了在这里可以孕育发生一个具有负匀称类光能量的量子精力能量动量张量，这个环境等价于出现了负品质，以是其反引力浸染可以使爱因斯坦-罗森桥冤屈可穿越（BTZ黑洞是一种反德西特时地面的二维黑洞，但他们的论断对三维空间中的黑洞异样竖立）。这时，虫洞等于可穿梭的，如果一团体跳进一个黑洞，他可以从另一个黑洞逃脱。
高苹在承受采访时说，“量子轇轕等价于不成穿梭的虫洞，但加上负品格物质后，这个虫洞就变得可穿越了。以是两个黑洞确凿在视界以后是邻接起来的。如果一小我跳进第一个黑洞的时辰速度子虚快，那么它实际上很接近第二个黑洞的视界，尽管这集团还在黑洞内中。此后，我们用量子的彼此感导发生负能量的精力，当这个负能量的精神进入黑洞的时辰，在黑洞里的人一旦遇到负能量精神，他便可以被推进去。”
高苹浮夸，诚然这两个黑洞在空间上的隔断很近，但确实连贯它们的虫洞非常长。
新虫洞不会“超光速”，但可以隐匿星际战争
在古板的虫洞钻研中，一个焦点的问题在于，如果一集团穿越虫洞的年华太短，而在空间上挪动很大的距离。比方在1秒钟内从地球穿越到了天河系中心，那么这在内部世界看来就是超光速的运动。这类穿梭举止一定会违背相对论的因果性，结尾发生发火悖论。
1988年，索恩证明了如果虫洞很短，那么人就通过虫洞回到过去。这是一个颇为幽默的事实，但这会激发悖论。由于如果通过虫洞的光阴很短，那么依据简单的狭义绝对论就能证实垄断虫洞即可以做出时间机器回到过去，但这个时辰会发作因果性的问题，比如一集团可以回到过去杀了祖父，何等就会发生“祖父悖论”。
“祖父悖论”说的是，如果一个叫小王的人可以回到过去，那么他就可以杀死本身的爷爷，目下当今他爷爷还只是一个儿童，没有成婚生子，所以小王的老爸就不会出生，是以小王不有爹，小王也不克不及出生避世，那他又是怎样回到过去杀死本人的爷爷的呢？于是这是一个悖论。这个悖叙述明，回到过去是不行能的。
是以，从祖父悖论这类逻辑推理可以看出，可穿越的虫洞就算具有，也未必要预防发生祖父悖论这样的因果性疑问。
贾弗里斯、高苹与阿伦·沃尔的理论是通过一些量子效应，使得弗成穿梭的虫洞变得可以穿越，但他们的新虫洞并没有破欠佳因果性，由于在他们的模型中，虫洞尤其长，在虫洞里抚玩须要花费很长的时间——因为在虫洞中穿行的年华比在虫洞外更长，所以这不会惹起祖父悖论。
高苹在遭受采访时展现，“两个黑洞可以由虫洞连接，这两个黑洞之间的距离很近，同时它们之间具有很强的量子纠缠。咱们的研究讲明，连接这两个黑洞的虫洞极为长，人类在这个虫洞中赏识须要花费很长的年华，以是在虫洞中躲避星际战争是可能的。”
于是，新虫洞其实不是做星际旅行的最好决议，相反，新虫洞可以被算作是一个世外桃源，是一个可以恒久呆在内里规避内部星际战争的桃花岛。
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