可以利用虫洞实现太空旅行吗？

nshukwrd

直接说答案吧，介于理论不可能与实际不可能之间，也就是说，再现实中是肯定不可能的，至少是已现在对整个宇宙物理规则的理解下，无论科技发展到何等地步都是不可能实现的。

那今天就来探讨下理论上的那一丝可能性。

虫洞模拟图

首先我们要引入的一个概念叫做“量子引力论”

原因是在大名鼎鼎的广义相对论下，在不改变因果律的前提下改变空间的拓扑结构也就是产生虫洞是不被允许的（史蒂芬霍金观点）。但是，广义相对论虽然牛逼，是引力理论和现代时空观的基石，但他只是一个经典理论，并不是解释整个宇宙的终极理论。现在科学界普遍认为，对引力和空间的准确描述，就像对宇宙中其他基本相互作用的描述一样，必须是量子化，由此引出的对广义相对论的量子化的描述，就是“量子引力论”

广义相对论

那么虫洞，在量子引力论中是否有可能实现呢？也许有可能。即便是量子引力论的建立是当今物理学最困难的难题之一。

因为量子涨落有可能改变空间的拓扑结构，甚至产生空间气泡，但是创造一个虫洞这种大尺度的空间拓扑结构改变，即使在量子引力论中都是极有可能被禁止的，所以说即使是无限发达文明都无法做到，更别说人类。

那么既然创造一个虫洞不行，能不能利用宇宙中现有的虫洞进行太空旅行呢？

也许可以，因为这样做我们并没有主观的改变拓扑结构。至于这个虫洞从哪里来，我们并不需要关心，因为本身就是实际不可能的事情，我们只是探讨下在理论上实现需要哪些情况。

那么假设现在有一个宇宙中已经存在的球对称虫洞。

球对称虫洞

根据物理诺贝尔奖得主索恩（基普·S·索恩Kip Stephen Thorne（1940年6月1日－ ）是美国理论物理学家，2017年10月3日，因在LIGO探测器和引力波观测方面的决定性贡献，荣获诺贝尔物理学奖。）的研究理论下。在这个虫洞的对称中心，被称作“喉”的位置，必须充满“负能量”。而这个理论在之后的深入研究中也被普遍认可。

索恩

那么，现在问题看似简单了，我们只要拥有足够的负能量，就可以维持虫洞的稳定，继而达到通过虫洞进行太空旅行的目的了。

那么负能量是什么，又如何获取呢？

我们知道，E=mc，那么c肯定是正的，要使E变为负，那么M必须是负的。

质量是负的物质是什么？首先负能量物质既不是反物质也不是暗物质，后两者质量都是正的，都可以产生万有引力。

那么这样看来，负能量的存在确实不可思议，如果定义一无所有的真空能量为零，那么负能量意味着比一无所有的真空还要“少”。

那么负能量的存在有没有可能呢？

有，在量子理论下，真空并不“真空”，真空能并不=0，真空具有极为复杂的动态结构，每时每刻都有大量的虚粒子对产生和湮灭

那么在这种全新的真空图景下，至少在概念上解决了负能量存在的问题。

早在1948年，荷兰物理学家卡西米尔研究发现，在真空中量块平行导体板之间存在着负能量。

真空中的金属板

至于之间负能量产生的原理，有兴趣可以自行百度，这里就不赘述，总之负能量是可以存在的。

但是，仅仅存在是不够的，迄今为止所有研究表面的负能量皆来自量子效应。拿卡西米尔效应来说，所产生的负能量大概是：10的负44次方比上两板间距的四次方。

也许看着公式你并不理解他有多小，具象化的来说就是：在每1亿亿立方米的空间中，能产生质量相当于一个基本粒子大小的负能量物质，而其他量子效应产生的负能量，也差不多。

那么，维持一个稳定的虫洞需要的负能量物质是多少呢？

公式很简单，M=-R

这里的M指的是维持虫洞所需要的负能量物质的质量，单位是一个地球（5.965*10^24千克）。

R即虫洞半径，单位是厘米。也就是说，即使要维持一个半径为1CM的虫洞，也需要至少一个地球质量的负能量。

假设飞船的需要一个直径为100米的虫洞，那么，其需要的负能量物质的质量，相当与整个太阳系质量的1/10。

那么是不是有那么多负能量物质就可以了吗？

显然是否定的。

即使真的存在那么多负能量物质，并且维持了一个直径100米的稳定虫洞，那么在穿过这个虫洞的时候物质受到的张力是多少呢？!

研究表明，在虫洞“喉”这个区域，物质收到的张力大小约为：

Fmax表示物质中原子结构所能承受的最大张力，超过这个极限，原子则会被破坏。而r表示虫洞半径，单位是可怕的光年！

那么既然公式已经给出了，那么，到底要多大的虫洞才能维持太空旅行呢？

首先至少是1光年，否则连原子都无法穿过，更别说飞船和期间从乘客了。

而1半径一光年的虫洞所需的暗能量物质质量约为整个太阳系的十万亿倍！这是什么概念？大约相当于整个银河系所有发光物质质量总和的1000倍！

而这只是原子能承受的张力，生物体能承受的张力还要远远小于这个数值！

据此可以得出，维持一个虫洞在理论上是可行的，但是其需要的负能量物质的数量，即使在整个宇宙的尺度上，都是一个极为惊人的数字，更何况，微观上的负能量物质能否再宏观上积累还不能确认。

所以在宇宙中进行虫洞穿越，确实只能存在于电影中。

本文选自：今日头条