特殊蟲洞可否實現信息超時空傳送？

張可

霍金在《時間簡史》中闡述：一個時空旅行者可利用相對于地球靜止的蟲洞作為從事件A到B的捷徑，然后通過一個運動的蟲洞返回，并在他出發之前回到地球。

這就是通過蟲洞進行時間旅行，一直是科幻作品中最常見的情節。可在物理學看來，其具體操作是個難以實現的幻想——因為就算蟲洞被發現，它也會在物體實現“穿越”之前坍塌。不過，英國劍橋大學教授盧克·布徹在自己的一篇論文中指出，如果一個蟲洞的長度大于其寬度，那么人類就可以利用光脈沖，實現向未來傳遞信息。

信息的超時空傳送，如此簡單？觸碰這扇時空之門，我們能窺得宇宙最深處的秘密么？

蟲洞塌得太快了

所謂的蟲洞，是指理論上一種能夠產生通向其他時空捷徑的隧道，進入蟲洞的物體能夠回到過去或者躍向未來。這一極具震撼力的概念，最早是由阿爾伯特·愛因斯坦提出。

1935年，在愛因斯坦和內森·羅森撰寫的一篇論文中，指出了一個廣義相對論允許他們稱為“愛因斯坦-羅森橋”、而我們現在多稱為“蟲洞”的東西。它的描述像是一個連接宇宙遙遠區域間的時空細管，由暗物質負責維持著出口的關閉與敞開，于根源上提供了時間旅行的可能性。在愛因斯坦看來，蟲洞的重要意義在于可以讓人類超越時空結構的束縛，在無盡的宇宙中實現長距離的旅行。

不過，愛因斯坦的理論存在一個致命漏洞。因為如果蟲洞真實存在的話，它們持續的時間之短，將不足以讓人類走出“隧道”，甚至一束光都不行。

對此，盧克·布徹表示，并非所有的蟲洞都如此不堅挺。某些特殊的蟲洞可以保持足夠長的開啟時間，以令穿越時空傳遞信息成為可能。

布徹指出，這些蟲洞的秘密，就在于卡西米爾效應。而說起卡西米爾效應，就不得不談及物理學界對于負能量的研究。

負能量延長蟲洞開啟

科學家們發現，物質穿越蟲洞的過程，可簡化為由進入時的“集聚”變成離開時的“排斥”。普通物質的引力只能產生“集聚”作用，“排斥”的產生只能緣于負能量。因而可以說，蟲洞的存在，需要負能量的支持。

在量子理論產生之前，人類在宏觀世界里從未觀測到任何負能量的物質。因為把真空的能量定為零的經典物理學，無法接受一個比真空具有更少能量的物質。而在量子理論中，真空不再是一無所有，每時每刻都有大量的虛粒子對（一種永遠不能直接檢測到的，但其存在確實具有可測量效應的粒子）產生和湮滅。

1948年，荷蘭物理學家卡西米爾的研究，驗證了量子理論的正確。他發現真空中兩個平行金屬板之間的虛粒子態，比真空具有更少的能量，并導致兩塊金屬板之間產生了微弱的相互作用。該發現被稱為卡西米爾效應，其中比真空具有“更少”的能量，即意味著兩個金屬板之間出現了負的能量密度。

負能量的發現與證實，讓物理學家們開始想象“使用負能量延長蟲洞開啟”的可能。實際上，早在1988年，加州理工學院的物理學家基普·索恩就已經提出，卡西米爾效應所產生的負能量，可以延長蟲洞的開啟狀態。

特殊蟲洞能維持一定時間

以上的理論也存在一個問題：維持蟲洞所需的負能量不僅數量巨大，并與其半徑有著正比關系。據估算，為了維持一個半徑為1000米的蟲洞所需要的負能量物質的數量，相當于整個太陽系的質量！

對于這個難題，盧克·布徹在論文中給出了自己的觀點：如果一個蟲洞的長度大于其寬度，其間自然產生的卡西米爾負能量將足以維持更長的開啟時間。

“我的研究方法，是看一個蟲洞是否可以產生類似卡西米爾實驗中兩塊金屬板之間的效應。畢竟蟲洞的結構與隧道一樣，有相對的面。”布徹在接受媒體采訪時表示，按照他的計算，在長度遠遠大于寬度的情況下，蟲洞中心將開始產生負能量。盧克強調，這種長寬比并不保證可以保持蟲洞的穩定，但確實能夠延緩其坍塌的時間。而一旦爭取到足夠的時間之后，人類就可以使用光子進行信息的超時空傳送。

不過，在布徹看來，即便自己的理論是正確的，科學家們依然有許多問題要面對。譬如說，一條光脈沖是否足以承載一條有意義的信息？又能否將信息完整無缺地帶出蟲洞？這些都是現今無法驗證的謎題。蟲洞是時間旅行的直接關系者，但不要說宏觀世界里的時間旅行，即便是進行超時空信息傳遞，目前的理論探索，甚至還稱不上皮毛。