寻找看不见的“彩虹桥”

吕默默

夏日雷雨过后，偶尔会见到一弯彩虹像拱桥般挂在天空中，这是因空气中的水滴折射阳光形成的自然美景。在漫威电影《雷神》中也有一座彩虹桥，通过这座彩虹桥可以穿越超远的宇宙空间，到达地球。

其实早在几十年前，科学家已构架了这样一座“彩虹桥”，不同的是，在科学家的设想中，这是一个“彩色”的虫洞。

虫洞是爱因斯坦的广义相对论中所预言的，但到目前为止，我们还没有发现任何虫洞的踪迹。那么，如果宇宙中真的存在虫洞，我们要怎样才能发现它们呢？别急，科学家最近有了新发现。

虫洞的一半是黑洞

虫洞到底是个啥？我们需要把虫洞“切开”来说，首先，它的二分之一是黑洞。

“黑洞”这个词儿出现的时间其实也才50年，黑洞的“发明者”是德国天体物理学家卡尔-史瓦西，他曾根据爱因斯坦广义相对论的引力方程进行计算，指出当一颗恒星发生引力坍缩、收缩到一定半径的时候，就会变成黑洞（当时还不叫这个名字，“黑洞”—词直到1967年才出现）。

这个半径被后人称为“史瓦西半径”，其大小取决于天体的质量。其实不只是宇宙里的天体，任何物体，只要有质量，当其半径收缩小于史瓦西半径时，就会变成一个黑洞。例如把和地球同样质量的物体压缩到半径只有9毫米时，黑洞就产生了。

爱因斯坦对于虫洞的贡献并不仅仅在于帮助推导出了黑洞的理论，他还与朋友罗森塔尔共同做过一个研究，发现广义相对论方程中有解可以支持虫洞存在，所以虫洞本来的名字应该叫爱因斯坦一罗森塔尔桥。但虫洞并不仅仅只有一种模型。

第一种虫洞模型——双黑洞

黑洞的引力过于强大，以至于任何物质和能量都无法从黑洞表面逃脱，包括可以1秒跑30万千米的光。

无比强大的引力使得黑洞周围的空间变得极度扭曲，具体表现就是在宇宙“幕布”上形成一个漏斗体。如果存在两个黑洞在空间弯曲之后，彼此的底端恰好连在了一起，就形成了—种奇怪的虫洞。

在这样的虫洞模型里，从A黑洞进入，穿越其底部到达B黑洞的底部，就等于从A黑洞所在的空间直接“穿越”到B黑洞所在的空间了。难道这就是科幻电影、小说里出现过的可以穿越宇宙空间的“彩虹桥”？别急，这里有个致命的缺陷，黑洞有着巨大无比的引力，就连宇宙速度之王——光都不能从其表面逃离，那飞船和人怎么办呢？

另—种虫洞模型·—黑洞、白洞的亲密接触

假若我们可以安全地从A黑洞进入，并且很幸运地穿越了两个黑洞的接口，到达了B黑洞底端，那么如何从B黑洞表面冲出去呢7爱因斯坦相对论是个宝藏。研究者后来发现，其实广义相对论还有另一个推论——白洞，跟没完没了地往肚子里“吸”东西的黑洞正好相反，它是个慷慨的家伙，会没完没了地往外边“吐”东西。

于是，就有了虫洞的另一个模型：如果A黑洞的底部跟C白洞的底部相连，这样形成的虫洞就不存在第一种模型的尴尬了。宇宙飞船从A黑洞进去，顺利地被吸引到底部，通过A黑洞与C白洞的连接处，再进入C白洞这个“慷慨过头的家伙”，然后宇宙飞船会被以极快的速度“吐”出来，如此就可以实现穿越大范围的宇宙空间了。这样的虫洞正是我们迫切需要的。

寻找虫洞

既然虫洞理论上成立，为何科学家不能试着去寻找一番呢？这其中有不少难题。

首先，我们需要解决寻找黑洞的问题。这个家伙不发光，几乎也不发射任何宇宙射线，想要发现它很难。但在北京时间2019年4月10日晚9时许，包括中国在内，全球多地天文学家同步公布首张黑洞真容照片。这一由200多名科研人员历时十余年、从四大洲8个观测点“捕获”的视觉证据，证实爱因斯坦广义相对论在极端条件下仍然成立。

黑洞找到了，白洞呢？

引力波的发现和黑洞照片的公布，说明科学家已经找到了一些寻找黑洞的方法。可寻找白洞却一直没有什么进展，这的确是个难题。

20世纪60年代后，随着探测技术的发展，科学家在太空中发现了许多宇宙高能射线的爆发，包括不少X射线、y射线、超新星的爆发。这些爆发有的可以找到源头，有的则无法解释。苏联科学家诺维科夫和以色列科学家尼也曼因此提出了一个白洞的模型，这也是最早的白洞模型。

白洞和黑洞都是密度超高的物体，通俗点说，就是体积不大但质量超大，但这两个家伙的特性不同。从现象上来说，白洞是黑洞的反面，只吐不吃，按理说找这种白洞比找黑洞简单得多，但要分辨并证实一个天体是不是白洞还是很难的，因为在宇宙中有不少向外发射能量和辐射的天体。准确地说，白洞其实是黑洞反推的结果，如果黑洞确实存在，白洞有什么理由不存在呢？

可惜白洞这个更奇怪的家伙至今没有被直接或者间接观测到，只是相对论方程的一个解所推出来的模型。所以，虽然理论上有依据，但现实中的虫洞穿越宇宙空间还只是个传说。

探索还在继续

最近，科学家又找到了其他方法间接去寻找虫洞，通过环绕黑洞或者白洞的恒星轨道来判断附近是否有二者存在。围绕着黑洞一白洞模型的恒星轨道可能与围绕单纯黑洞的恒星轨道略有不同。如果在这样的模型另一边的白洞也存在一颗围绕着它旋转的恒星，那么那颗恒星的引力会通过虫洞拖曳这边的这颗恒星，导致这颗恒星的轨道有所偏离。

研究人员建议，我们可以监测隐藏在银河中心的超大质量黑洞——Sgr A*。因为多年来，科学家一直在观测Sgr"附近的一颗名为SO-2的恒星。如果附近有虫洞存在，这颗SO-2恒星就会受到虫洞另一边的恒星所产生的引力的影响，SO-2会轻微地偏离它的轨道。

但这很难，由于目前的觀测技术还不够灵敏，我们还无法进行这样的探测。即使能证实那里存在虫洞，跨越数万光年的距离到达那里也是个巨大的问题。另外，即使在太阳系附近发现了虫洞，以人类现有的技术，想制造出能够抵抗虫洞巨大的引力撕扯的飞船，仍旧非常困难。

有科学家预测，我们也许找错了方向，虫洞可以有很多模型，有的远没有那么复杂，就如同加拿大科幻作家罗伯特·索耶的小说《星丛》描述的虫洞一般，或许只有我们碰触到才能被激活。

看不见的“彩虹桥”是人类通往繁星的一条捷径，但寻找捷径并不是一件容易的事情。科学家仍在努力让我们飞向宇宙。

（责任编辑：白玉磊责任校对：赵梦祺）