啊，虫洞。星系间的捷径。一个穿越时空隧道的通道，让勇敢的旅行者可以从一个星系跳到另一个星系，而无需接近光速。
虫洞是科幻星际文明在书籍和屏幕中的主力，因为它们解决了“好吧，如果我们坚持已知的物理学，99.99999%的故事会像看人睡觉一样无聊”这个恼人的问题。
但我们能做到吗？我们真的可以扭曲和弯曲时空来制造一个方便的隧道，让我们的所有星系梦想成真吗？[奇异科学：虫洞是最好的时间机器]
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长篇回答：好吧，继续阅读。
当心白洞
虫洞的概念始于物理学家路德维希·弗莱姆，以及后来的阿尔伯特·爱因斯坦和内森·罗森，他们意识到黑洞可以被“扩展”。当人们着手解决广义相对论的极其复杂的方程时，预测黑洞的机制也预测了一种称为白洞的现象。白洞几乎就是您所想的那样：黑洞的事件视界标志着一旦进入就无法离开的空间区域，而白洞的视界则不可能进入，尽管任何已经在其中的东西都可以逃脱。
同样的数学机制也提供了一个额外的好处：所有黑洞都将通过它们的奇点自然地“连接”到白洞，从而形成一个穿越空间的隧道。哇呼，我们开始虫洞之旅吧！
或者不是。虽然我们有大量证据证明黑洞的存在，但白洞似乎是数学上的虚构。我们宇宙中没有已知的过程可以实际形成它们，即使它们真的突然出现，它们天生的极端不稳定性也会立即将它们扼杀。[观看：虫洞不稳定性。]
哦，是的，制造黑洞的机制——大质量恒星的坍缩——也自动阻止了共生白洞的形成。
即使它们确实形成了（但它们没有），相互奇点的极端引力也会导致虫洞隧道立即拉伸和断裂，速度远快于任何东西穿过它。
死于虫洞
但这并没有阻止任何人玩一个有趣的“假设”游戏。如果白洞可以自然形成或被建造出来呢？如果我们能够稳定它们呢？如果我们能将白洞的奇点连接到黑洞并制造一个虫洞呢？如果？如果？如果？
嗯，首先，穿过这样一个虫洞真的、真的很糟糕。字面意义上。虫洞的入口——“喉咙”——位于黑洞事件视界的内部。
这是一个问题。
事件视界的定义——它们宇宙存在的理由——是一旦你进入它们，你就无法出来。没门，没可能。即使里面有虫洞隧道也没关系——你就是出不去。
在黑洞事件视界内，你只有一个目的地：奇点镇，一个密度无限和引力令人崩溃的地方。
所以假设你进入了一个虫洞。你可以观看来自宇宙另一片区域的光线从另一侧过滤进来。如果其他人也跳进来，你可以和他们见面喝茶。然后你可能会悲惨地死去——因为你冲向了奇点。[追逐虫洞：寻找时空隧道]
正负性
有没有办法制造一个可用的，甚至有趣的虫洞，而不是一个通往必然毁灭的可怕门户？
令人惊讶的是，有。好吧，不太是 100% 绝对的“这是我们宇宙的正常部分”的肯定。更像是“如果我们玩假装”的肯定。
要构建一个可穿越的虫洞，您需要克服两个重要的障碍。首先，虫洞的入口必须实际位于事件视界之外。这将使您能够进入虫洞并冲过它到达遥远的目的地，而无需担心“奇点”遭遇。
其次，隧道本身必须稳定而坚固。它必须承受奇点的极端引力，并抵抗物体沿其长度飞行时被撕裂。
确实有一种材料可以解决这两个问题。但是这种材料本身存在一个问题：它具有负质量。
没错：质量，但为负数。负质量材料环可用于构建功能齐全且有用的虫洞。由于负质量的奇异性质以独特的方式扭曲时空，因此它将虫洞的入口“膨胀”到事件视界边界之外，并稳定虫洞的喉咙以抵抗不稳定性。这不是一个直观的结果，但数学计算结果正确。
但是这种物质可能存在吗？我们已经绘制了宇宙的大部分区域，但我们从未见过负质量。如果它确实存在，它将具有一些非常奇怪的特性。例如，按照牛顿定律的数学运算，并加入一些负号，我们发现负质量粒子会推正质量粒子，而正质量粒子会拉负质量粒子。将两个质量相反的粒子彼此相邻放置，完全静止，这对粒子将开始加速，在没有任何力的输入的情况下飞驰而去。
这似乎可能违反某种规则。 [观看：负质量的问题。]
那么卡西米尔效应呢？这是两个金属板由于真空能量而产生的奇怪而迷人的吸引力。这通常被认为是宇宙行为异常的一个例子，也是通往负质量的可能途径。但卡西米尔力的特点是局部负压（它拉而不是推），而不是负质量。当然，我们并不了解关于量子引力以及超微小尺度时空本质的一切。一个先进的文明能否发现通往负质量的道路，并以正确的方式操纵引力？物理学的突破是否会指出制造虫洞的途径？
老实说，可能不会。有太多事情与它们作对。可用的虫洞会违反关于已知（且经过极其充分的测试）物理学的许多方面，我认为最好还是研究其他问题。
我知道有些人可能会指责我缺乏创造力，但宇宙并不关心我们的创造力。科学的工具是严厉但公正的评判者；如果一个想法行不通，它就是行不通。我们的宇宙中存在许多各种各样且美丽的奥秘，我们当然还没有解开宇宙的所有内在运作方式。但虫洞可能不是其中之一。
通过收听 Ask A Spaceman 播客上的剧集“虫洞 - 成交还是不成交？”了解更多信息，该播客可在 iTunes 和 Web 上的 http://www.askaspaceman.com 上找到。感谢 @SkaTaTah 和 @bretthines61 提出的问题促成了这篇文章！在 Twitter 上使用 #AskASpaceman 或关注 Paul @PaulMattSutter 和 facebook.com/PaulMattSutter 提出您自己的问题。
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