啊，蟲洞。星系間的捷徑。一個穿越時空隧道的通道，讓勇敢的旅行者可以從一個星系跳到另一個星系，而無需接近光速。
蟲洞是科幻星際文明在書籍和螢幕中的主力，因為它們解決了“好吧，如果我們堅持已知的物理學，99.99999%的故事會像看人睡覺一樣無聊”這個惱人的問題。
但我們能做到嗎？我們真的可以扭曲和彎曲時空來製造一個方便的隧道，讓我們的所有星系夢想成真嗎？[奇異科學：蟲洞是最好的時間機器]
支援科學新聞報道
如果您喜歡這篇文章，請考慮透過以下方式支援我們屢獲殊榮的新聞報道 訂閱。透過購買訂閱，您正在幫助確保未來能夠繼續講述關於塑造我們今天世界的發現和想法的有影響力的故事。
簡短回答：不太可能。
長篇回答：好吧，繼續閱讀。
當心白洞
蟲洞的概念始於物理學家路德維希·弗萊姆，以及後來的阿爾伯特·愛因斯坦和內森·羅森，他們意識到黑洞可以被“擴充套件”。當人們著手解決廣義相對論的極其複雜的方程時，預測黑洞的機制也預測了一種稱為白洞的現象。白洞幾乎就是您所想的那樣：黑洞的事件視界標誌著一旦進入就無法離開的空間區域，而白洞的視界則不可能進入，儘管任何已經在其中的東西都可以逃脫。
同樣的數學機制也提供了一個額外的好處：所有黑洞都將透過它們的奇點自然地“連線”到白洞，從而形成一個穿越空間的隧道。哇呼，我們開始蟲洞之旅吧！
或者不是。雖然我們有大量證據證明黑洞的存在，但白洞似乎是數學上的虛構。我們宇宙中沒有已知的過程可以實際形成它們，即使它們真的突然出現，它們天生的極端不穩定性也會立即將它們扼殺。[觀看：蟲洞不穩定性。]
哦，是的，製造黑洞的機制——大質量恆星的坍縮——也自動阻止了共生白洞的形成。
即使它們確實形成了（但它們沒有），相互奇點的極端引力也會導致蟲洞隧道立即拉伸和斷裂，速度遠快於任何東西穿過它。
死於蟲洞
但這並沒有阻止任何人玩一個有趣的“假設”遊戲。如果白洞可以自然形成或被建造出來呢？如果我們能夠穩定它們呢？如果我們能將白洞的奇點連線到黑洞並製造一個蟲洞呢？如果？如果？如果？
嗯，首先，穿過這樣一個蟲洞真的、真的很糟糕。字面意義上。蟲洞的入口——“喉嚨”——位於黑洞事件視界的內部。
這是一個問題。
事件視界的定義——它們宇宙存在的理由——是一旦你進入它們，你就無法出來。沒門，沒可能。即使裡面有蟲洞隧道也沒關係——你就是出不去。
在黑洞事件視界內，你只有一個目的地：奇點鎮，一個密度無限和引力令人崩潰的地方。
所以假設你進入了一個蟲洞。你可以觀看來自宇宙另一片區域的光線從另一側過濾進來。如果其他人也跳進來，你可以和他們見面喝茶。然後你可能會悲慘地死去——因為你衝向了奇點。[追逐蟲洞：尋找時空隧道]
正負性
有沒有辦法制造一個可用的，甚至有趣的蟲洞，而不是一個通往必然毀滅的可怕門戶？
令人驚訝的是，有。好吧，不太是 100% 絕對的“這是我們宇宙的正常部分”的肯定。更像是“如果我們玩假裝”的肯定。
要構建一個可穿越的蟲洞，您需要克服兩個重要的障礙。首先，蟲洞的入口必須實際位於事件視界之外。這將使您能夠進入蟲洞並衝過它到達遙遠的目的地，而無需擔心“奇點”遭遇。
其次，隧道本身必須穩定而堅固。它必須承受奇點的極端引力，並抵抗物體沿其長度飛行時被撕裂。
確實有一種材料可以解決這兩個問題。但是這種材料本身存在一個問題：它具有負質量。
沒錯：質量，但為負數。負質量材料環可用於構建功能齊全且有用的蟲洞。由於負質量的奇異性質以獨特的方式扭曲時空，因此它將蟲洞的入口“膨脹”到事件視界邊界之外，並穩定蟲洞的喉嚨以抵抗不穩定性。這不是一個直觀的結果，但數學計算結果正確。
但是這種物質可能存在嗎？我們已經繪製了宇宙的大部分割槽域，但我們從未見過負質量。如果它確實存在，它將具有一些非常奇怪的特性。例如，按照牛頓定律的數學運算，並加入一些負號，我們發現負質量粒子會推正質量粒子，而正質量粒子會拉負質量粒子。將兩個質量相反的粒子彼此相鄰放置，完全靜止，這對粒子將開始加速，在沒有任何力的輸入的情況下飛馳而去。
這似乎可能違反某種規則。 [觀看：負質量的問題。]
那麼卡西米爾效應呢？這是兩個金屬板由於真空能量而產生的奇怪而迷人的吸引力。這通常被認為是宇宙行為異常的一個例子，也是通往負質量的可能途徑。但卡西米爾力的特點是區域性負壓（它拉而不是推），而不是負質量。當然，我們並不瞭解關於量子引力以及超微小尺度時空本質的一切。一個先進的文明能否發現通往負質量的道路，並以正確的方式操縱引力？物理學的突破是否會指出製造蟲洞的途徑？
老實說，可能不會。有太多事情與它們作對。可用的蟲洞會違反關於已知（且經過極其充分的測試）物理學的許多方面，我認為最好還是研究其他問題。
我知道有些人可能會指責我缺乏創造力，但宇宙並不關心我們的創造力。科學的工具是嚴厲但公正的評判者；如果一個想法行不通，它就是行不通。我們的宇宙中存在許多各種各樣且美麗的奧秘，我們當然還沒有解開宇宙的所有內在運作方式。但蟲洞可能不是其中之一。
透過收聽 Ask A Spaceman 播客上的劇集“蟲洞 - 成交還是不成交？”瞭解更多資訊，該播客可在 iTunes 和 Web 上的 http://www.askaspaceman.com 上找到。感謝 @SkaTaTah 和 @bretthines61 提出的問題促成了這篇文章！在 Twitter 上使用 #AskASpaceman 或關注 Paul @PaulMattSutter 和 facebook.com/PaulMattSutter 提出您自己的問題。
版權所有 2017 SPACE.com，Purch 公司。保留所有權利。未經許可，不得釋出、廣播、改寫或再分發此材料。