《物理快报B》：宇宙可能位于虫洞内部

虫洞示意图

　　根据大爆炸理论，宇宙是由一个致密致热的奇点膨胀到现在的状态的。这是宇宙物理学关于宇宙起源的主流理论，现在宇宙物理学的几乎所有研究都与宇宙大爆炸理论有关，或者是它的延伸。但是，大爆炸理论无法回答我们的宇宙在大爆炸发生之前到底是什么样子。

　　据物理学家组织网与《科学》（Science）杂志在线版近日报道，美国印第安纳大学的理论物理学家研究发现，我们的宇宙可能自大爆炸之前，一直处于两个宇宙相连接的时空管道，即一个虫洞的内部。该篇论文刊登于4月12日出版的物理学著名学术期刊《物理快报B》（Physics Letters B）上。

　　与黑洞的广为人知不同，白洞主要用来解释宇宙中的高能现象，其是否存在尚无观测证据。在广义相对论预言中，白洞与黑洞性质相反，是一种致密物体，并不吸收外部物质，而是不断地向外围喷射各种星际物质与宇宙能量，像宇宙中的喷泉。

　　而虫洞(又名爱因斯坦—罗森桥)虽多见于科幻，却不是任何边缘科学或业余幻想，它的起源令人尊敬，来自于爱因斯坦与罗森的一篇论文。其可描述成连接宇宙遥远区域间的时空细管，而暗物质负责维持着虫洞出口的敞开。最简单地去理解，就是把时空卷曲起来，创造一条事件A和事件B间的近路。

　　虫洞亦可能是连接黑洞和白洞的时空隧道，所以也叫“灰道”。在这时，白洞可以看成时间呈现反转的黑洞，进入黑洞的物质，最后应会从白洞出来，出现在另外一个宇宙。这是本次研究中一个非常重要的概念。

　　虫洞于理论上提供了时间旅行的可能性。霍金在《时间简史》中阐述：一个空间旅行者可利用相对于地球静止的虫洞作为从事件A到B的捷径，然后通过一个运动的虫洞返回，并在他出发之前回到地球。

　　这听起来似乎是个悖论，但这正是当代科幻的一个基准点。只有这样，一个人才有可能借助时光旅行装置回到过去，也即在自己出发之前又回到了地球。只不过回去的不是自己出发时的地球，而是欲去时间段的地球，看到自己的奶奶，甚至祖先，却不会影响和扭转他作为先人后代的命运。

　　人们曾一度倾向于描述一个简单的宇宙，其中能量和密度都以物质的形式出现：4%的普通物质，加上96%的暗物质。但实际观测从来就没有与此相符合过，且这种不一致随着时间流逝而变得越来越尖锐。暗能量的概念，在此时应运而生，试图将宇宙结构及其特性合理化。这种不可见的、能推动宇宙运动的能量，可以解释观测到的物质密度和理论预言的临界密度之间70%至80%的差异。

　　但在不久前，利用基于欧几里得坐标系统的各向同性坐标，印第安纳大学的理论物理学家尼科德姆·波普瓦夫斯基描述了黑洞引力场，并为黑洞内大质量粒子径向(沿着直径的方向)行动建模。根据其计算，在大爆炸之前我们的宇宙就处于虫洞中：由另一个宇宙中某巨大星体的坍塌创造的一个虫洞，成为了通向另一个宇宙的时空管道。在虫洞的此端与彼端间，可能发展出与大爆炸相联系的类似环境，我们的宇宙，最终就于这个虫洞中诞生。

　　波普瓦夫斯基描述的场景乍听起来匪夷所思，但以该理论为基底，却能解决多项宇宙学中令人困惑的谜题，解释目前人们观察到的宇宙膨胀现象。

　　这其中，就包括引力、宇宙膨胀与暗能量的纠结关系：如果有另一个宇宙，其在我们的宇宙之前就已经存在，引力就可追溯到一个点上，该点强弱核力与电磁力已经统一起来。同时，若我们身处的宇宙现在正在向虫洞末端膨胀的话，这种运动就能够解释宇宙的膨胀，而不必引入至今难以捉摸的暗能量。

　　在该次建模过程中，研究人员着重于两种不同类型的黑洞，观察粒子穿越其“事件穹界”(黑洞的边界)上的径向运动。他们的观点是：物体在黑洞内部的运动模式只有通过实验和实际观察才能得知，但自始以来人们只能观察到黑洞的外部，无法窥其内在，除非一个观察者进入黑洞内部或者原本就居住在黑洞内部。但如果我们的宇宙本身就处在另外一个更大宇宙的黑洞之中，那么就可以满足这个条件。

　　同时，困扰物理界数十年、大爆炸理论衍生出的违反量子物理学定律的壁垒：黑洞信息丢失之谜，亦能因此得以解释。在这个谜题中人们发现，一旦物质经过“事件穹界”时，所有有关该物质的信息都会丢失；然而量子力学下的演化过程中，信息应该是守恒的。这意味着量子力学与广义相对论之间的潜在冲突，但在波普瓦夫斯基构建的理论里，其完全被避免。

　　目前，波普瓦夫斯基试图将结论应用到其他类型的黑洞中，相关计算还需要进一步细化。

　　“当排除一切不可能，剩下的无论多么难以置信，也必是真相。”歇洛克·福尔摩斯的名言相当于给宇宙学加了个注脚。一项全新的理论很可能打开一个全新的领域，虫洞是时间旅行的直接关系者，尽管仍一无所知，但人们似乎已欲伸指触碰这扇时空之门，以窥得我们宇宙最深处的秘密。