新研究：穿越时空可行捷径找到了

　　虫洞是科学家设想宇宙中存在的一种连接遥远时空两地的捷径，比如说从虫洞的一端进去，从另一端出来的时候已经抵达位遥远宇宙区域的另一个星系。　

　　现在的技术既没有能力探测到这种天体结构，也没能力在地球上建造模拟的环境。但是对于未知的、假设存在的事物，现代研究的典型方法是先用现有的各种理论进行计算。如果理论计算能够证明其存在的可能性，这就是里程碑式的一步。

　　就虫洞这个令人着迷的假设来说，遗憾的是，目前大部分计算都显示即使它能够存在，刚产生就会坍塌，无法支持任何物体在其中完成“旅行”的过程。用科学家的说法，这种结构是极度“不稳定”的。

　　但是10月9日发表在预印网arXiv上的一份研究获得一些进展，法国里昂高等师范学校（école Normale Supérieure de Lyon）的物理学家柯伊兰（Pascal Koiran）从一种计算方法中证明虫洞可以足够“稳定”，让物体从中间通过抵达另一端。

　　美国天文物理学家萨特（Paul Sutter）11月15日发表在Live Science的文章解释了这份研究。萨特说，柯伊兰通过黑洞的爱丁顿-芬克斯坦度规（Eddington–Finkelstein metric），发现虫洞可以具有稳定性。

　　什么是黑洞的度规？萨特说，就是科学家用于描述同一个概念的不同的方法。他说：“想象一下你要去祖母家吃感恩节大餐，你要知道怎么去的路线。这可以是街道路线图、卫星坐标，还可以是画在餐巾纸上的地标草图。每一种方法都是一个度规，不管你怎么描述，你都能抵达祖母家吃到大餐。”

　　类似的，物理学家用不同的度规描述神秘的黑洞。最流行的至少有两种，一种叫史瓦西度规（Schwarzschild metric），这是早期用以发现黑洞所使用的方法。但是科学家发现，任何物体抵达黑洞的边缘——事件视界（event horizon）的时候，这套数学方法就失效了。萨特的解释是，此时“这套度规完全无法分辨时空的不同位置”。

　　另一种流行的描述方法就是上面提到的爱丁顿-芬克斯坦度规。萨特说，这种度规能够继续追踪跨过事件视界的物体：物体掉进黑洞后再也不见了。这怎么与虫洞联系起来？萨特说这份研究用到了“黑洞”和“白洞”的概念。

　　黑洞和白洞

　　萨特说，爱因斯特和纳森·罗森（Nathan Rosen）最早提出黑洞存在其镜像版本——白洞，并提出两者之间可以通过虫洞连接。所以，虫洞的概念最早也被称为“爱因斯坦-罗森桥”（Einstein-Rosen bridge）。简单地理解，黑洞不允许任何物体逃逸，白洞不允许任何物体掉进去。当时的理论提出，只要把两者的“奇点”（黑洞的中心点，理论上这是一个体积无限小、密度无限大、引力无限大的“点”）连起来，就造出了连接时空的隧道。

　　可是，爱因斯坦和罗森用的是史瓦西度规描述黑洞。结果他们发现，按照相对论，白洞自身都不稳定（甚至可能不存在），即使形成了虫洞，虫洞内极端的引力在它形成的瞬间就能够把虫洞拉断。所以科学家说虫洞“不稳定”。

　　这份新研究使用了爱丁顿-芬克斯坦度规。柯伊兰说，他能够从一个粒子跨过事件视界开始，一路追踪它进入虫洞隧道，再从另一端出来的整个过程，而且这个过程在有限的时间内完成。

　　这份研究是否足以证明虫洞可以稳定存在？萨特认为事情还不这么简单。他认为这份研究只解决了引力方面的问题，虫洞还会受到其它作用力的干扰，比如热动力作用。从热动力的角度看，现有的理论仍然难以证明白洞的稳定性，也认为建成的虫洞会被极高的能量密度压垮。

　　萨特的看法是，这份研究至少说明，虫洞存在的可能性比以前理论认为的可能性大了一些，至少不会被引力摧毁。

　　这份研究已被安排发表在下一期的《国际现代物理学杂志D刊》（International Journal of Modern Physics D）。