《來自星星的你》大結局中的蟲洞是什么？

在昨晚熱播韓劇《來自星星的你》大結局中，都教授沒回成自己的星球，而是被吸入了蟲洞中。都教授可以通過蟲洞消失或出現在我們的世界中，甚至還能在蟲洞內“休養生息”。雖然最后依舊和二千在一起了，但也在蟲洞中進進出出了好些年。那么，這個“蟲洞”是什么？

簡單的來說，蟲洞（Wormhole）是根據廣義相對論理論，假想而成的一個穿過超空間、在兩個相距遙遠的空間間建立聯系的隧道。在人們的設想中可以通過穿過（測量）長度很短的蟲洞，從而跨越長距離的通常的時空。如果舉例子的話，可以將一張紙條視作通常的空間，那么從位于紙條一端的一點到位于另一端的一點需要跨過一段距離；然而如果我們把紙條兩端接在一起，那么兩點間的距離就很短了。蟲洞就類似這種“接起來”的兩端。

蟲洞實際上是個很早就誕生的概念，在1916年就從愛因斯坦場方程的解中發現了它，并由美國物理學家惠勒在20世紀50年代正式提出這一概念。隨后在80年代中期，惠勒的學生基普?索恩對蟲洞進行了定量計算，并推斷了其性質。通過計算可以得知，如果要維持一個蟲洞保持張開狀態使其能夠通過類似都教授這樣的宏觀物體，那么必須需要一類稱作“奇異物”的特殊物質貫穿并支撐蟲洞。之所以稱為奇異物，是因為這種物質需要具有負的能量密度。如何理解“負的能量密度”能？簡單的說，那就是對于通常物質而言，它們具有將光進行匯聚的引力效應，在物理上被等價的稱為“正能量密度”。而奇異物則可以讓光線發散，因此從光的角度來說，奇異物的能量密度為負。

從量子物理上來說，在微觀的普朗克尺度（約1.6×10-35米）和普朗克時間（約10-43秒）上，由于量子漲落的存在，可以造成一定概率的時空扭曲，從而形成微型的蟲洞。不過這種蟲洞的尺寸也在普朗克尺度水平，無法用于傳遞都教授這種宏觀物體。因此一個假想的可行的方式是通過某種手段，將處于普朗克尺度的蟲洞抓住并放大到宏觀尺度，并通過奇異物維持其存在。然而，假設是美好的，但是理論計算卻不這么認為。首先，具有負能量密度的奇異物是否存在在科學上還存在爭議。其次，即使奇異物存在，需要維持一個宏觀蟲洞所需的物質的質量也是十分驚人的。由于蟲洞內部引力和半徑呈負相關，而半徑又和需要的奇異物質量呈正相關，因此如果要建立一個引力小到不足以撕碎都教授的蟲洞的話，其半徑需要超過數萬公里，而維持如此大的蟲洞質量則是太陽的數萬倍。最后，霍金等人也通過計算表明，宏觀時空固有的拓撲屬性是無法改變的，即宏觀的蟲洞是無法憑空產生的。從以上可見，依靠蟲洞進行空間旅行，或者像劇中所說的“存在于蟲洞中”，實際上都還只是人類美好的幻想。

此外，電視中展現的教授消失（或出現）的場景，事實上并不像是蟲洞造成的。這是由于假設存在一個宏觀蟲洞，那么我們應該可以看見從蟲洞另一端所傳來的光，這使得蟲洞看起來更像是一個展現著另一端景象的球狀（或其他形狀，取決于奇異物的分布）空間。從這一角度來說，漫畫《機器貓》中的“隨意門”的特點反而更接近于一個蟲洞。因此嚴格來說，電視劇展現的都教授“穿越時空”場景并不像是蟲洞造成的。如果從更準確的角度解讀的話，都教授能擁有“時不時的出現在地球上，然后又莫名其妙消失”的特殊能力，其實可能是由于都教授這個個體是整體量子化形式而導致的。當然，“整體量子化”也是來源于《球狀閃電》及《三體》的科學幻想而已。

發表于 2014-02-28 00:00
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