少年，想學瞬間移動嗎？

兔先

很遺憾，我們學不會瞬間移動。愛因斯坦告訴我們，光速是宇宙中最快的速度，任何物體的移動速度都不可能超過光速。那么想要通過不斷加速來完成瞬間移動，就變成了不可能的任務，尤其是在宇宙尺度上。比如離我們最近的恒星是比鄰星，它和地球的距離是4.2光年，如果想要開啟一段前往比鄰星的星際旅行，以人類現有的飛行器“旅行者1號”的速度，這趟旅程將持續幾萬年，這個時間甚至比整個人類文明的歷史還長。要知道，在數萬年前，我們的祖先才剛剛學會使用石器。而如果用宇宙中最快的速度——光速，也需要4.2年的時間才能到達，這離一眨眼的時間差得實在太多了。

不過，瞬間移動這件事情可難不倒科幻作家。在很多科幻作品中，都有超光速航行的技術。科幻作品中的人物乘坐宇宙飛船，可以在一瞬間抵達幾百甚至幾萬光年外的星球。為什么這些宇宙飛船可以無視光速極限，實現瞬間移動呢？這背后的科學原理又是什么呢？

蟲子咬的洞

在超光速瞬間移動的背后，是一個物理學分支——蟲洞物理學。“蟲洞”這個怪異的詞，可能會讓人產生一些奇怪的聯想，比如聯想到蟲子咬出的一個洞。事實上這是一個非常恰當的聯想，因為科學家之所以為它取名為蟲洞，就是為了方便向公眾介紹這個概念。

你可以想象這樣一個場景：假設一顆巨大的蘋果上有兩條蟲子，一條蟲子沿著蘋果的表面，從這一端爬到了對面，而另一條蟲子在表面咬開了一個洞，直接穿過蘋果內部到達了另一端。如果兩條蟲子以相同的速度爬行，那么挖洞的蟲子就能用更短的時間到達目的地，這是因為它穿過了連接蘋果兩側表面空間的“蟲洞”。假設蘋果世界的最快速度是“蟲速”，那么那條穿越“蟲洞”的蟲子就完成了超“蟲速”旅行。

如果我們生活的空間也像蘋果表面一樣是彎曲的，那么也可能存在這樣的蟲洞，讓我們完成超光速的瞬間移動。三維空間的彎曲是一個非常難以想象的概念，不過在愛因斯坦的廣義相對論看來，空間彎曲其實就是萬有引力的本質。愛因斯坦認為，地球之所以繞著太陽轉，是因為太陽的存在壓彎了周圍的空間。我們所生活的空間就是彎曲的，蟲洞也完全有可能存在。只要存在合適的蟲洞，無論多么遙遠的距離都可能變得近在咫尺，我們完全有可能實現超光速的瞬間移動。但是蟲洞真的存在嗎？

遺憾的是，目前人類在宇宙中還沒有發現任何一個天然蟲洞的存在。但是，這并不代表蟲洞不存在，很可能只是我們還沒有發現。因為蟲洞的存在，本身并不違反任何物理定律。理論上，只要我們有足夠的技術，甚至可以建造一個人造蟲洞，從而完成瞬間移動。

負能量的奇異物質

蟲洞物理學研究的，主要是可以作為星際旅行通道的蟲洞，這種蟲洞被稱為可穿越蟲洞。那什么樣的蟲洞才算得上是可穿越蟲洞呢？一個重要的條件就是穩定性。物理學家通過研究發現，要想保證蟲洞穩定，在蟲洞的內部必須存在某種能量為負的奇異物質，因此，這種奇異物質被稱為負能量物質。

負能量物質之所以奇異，是因為在經典物理學中，能量的零點是用真空來定義的。相對于真空，任何其他物質都具有正能量。因此，一個比真空能量更低的物質是超出常理的。不過幸運的是，量子力學的出現打破了真空“一無所有”這個觀念。物理學家通過實驗發現了負能量是真實存在的，只不過這些實驗發現的負能量數量都微乎其微。

另一方面，物理學家對維持一個蟲洞所需要的負能量物質也做了一個計算。結果發現，蟲洞的半徑越大，所需要的負能量物質就越多。比如，維持一個半徑1千米的蟲洞，所需要的負能量物質大概相當于一個太陽的質量。這無疑給人造蟲洞的前景潑了一盆無情的冷水，因為負能量的質量都是以微觀尺度來衡量的，而太陽的質量在宏觀尺度上，是一個驚人的天文數字。二者之間天差地遠，無疑給建造蟲洞的構想蒙上了一層濃重的陰影。

不過這并沒有完全否定人造蟲洞的可能性，或許在未來，我們有能力收集到足夠的負能量物質;又或許我們能夠在宇宙的某個偏僻角落，發現一個天然的蟲洞。那么假設我們成功地建造或者發現了一個半徑1千米的蟲洞，是否就可以實現瞬間移動了呢？在穿越蟲洞的時候又會發生什么呢？

星際旅行家的噩夢

當我們穿越蟲洞的時候，會遇上一個非常棘手的問題，那就是負能量物質的張力。當星際飛船靠近蟲洞后，飛船上的船員會感受到一個沿著蟲洞方向的前后拉伸的力;在垂直方向上，則會有一個上下擠壓的力。剛開始的時候，這種感覺還不明顯，然而隨著飛船越來越接近蟲洞，這種感覺會越來越令人不適。如果飛船繼續試圖穿越這個半徑1千米的蟲洞，瘋狂增加的張力會把飛船和船員撕裂成一長串比原子還小的粒子。辛辛苦苦建造的蟲洞竟然是一個撕咬萬物的深淵巨口，這實在是太令人沮喪了。難道用蟲洞進行瞬間移動注定是不可能的嗎？

物理學家通過計算發現，半徑越大的蟲洞，張力的影響就越小。不過，現實依然殘酷，即使是一個半徑1光年的蟲洞，它內部的張力依然可以破壞物質的原子結構。更不妙的是，半徑1光年的蟲洞所需要的負能量物質，已經相當于10萬億個太陽質星了！而且即使真的有一個足夠安全的蟲洞，過大的半徑會降低它的定位精度，一個不能精確到達目的地的蟲洞也是毫無意義的。

看來，一個能夠實現瞬間移動的蟲洞，幾乎不可能在現實中出現。這樣看來，所有的科幻作品中關于遠距離星際旅行的美麗故事，也不過是鏡花水月。科幻故事的背后，是冷冰冰的物理學，它或許否定了部分充滿想象力的奇思妙想，唯一被嚴格踐行的是“求真”的原則。在感嘆科幻之美的同時，還要分辨科學和幻想的區別呀。