特殊虫洞可否实现信息超时空传送？

张可

霍金在《时间简史》中阐述：一个时空旅行者可利用相对于地球静止的虫洞作为从事件A到B的捷径，然后通过一个运动的虫洞返回，并在他出发之前回到地球。

这就是通过虫洞进行时间旅行，一直是科幻作品中最常见的情节。可在物理学看来，其具体操作是个难以实现的幻想——因为就算虫洞被发现，它也会在物体实现“穿越”之前坍塌。不过，英国剑桥大学教授卢克·布彻在自己的一篇论文中指出，如果一个虫洞的长度大于其宽度，那么人类就可以利用光脉冲，实现向未来传递信息。

信息的超时空传送，如此简单？触碰这扇时空之门，我们能窥得宇宙最深处的秘密么？

虫洞塌得太快了

所谓的虫洞，是指理论上一种能够产生通向其他时空捷径的隧道，进入虫洞的物体能够回到过去或者跃向未来。这一极具震撼力的概念，最早是由阿尔伯特·爱因斯坦提出。

1935年，在爱因斯坦和内森·罗森撰写的一篇论文中，指出了一个广义相对论允许他们称为“爱因斯坦-罗森桥”、而我们现在多称为“虫洞”的东西。它的描述像是一个连接宇宙遥远区域间的时空细管，由暗物质负责维持着出口的关闭与敞开，于根源上提供了时间旅行的可能性。在爱因斯坦看来，虫洞的重要意义在于可以让人类超越时空结构的束缚，在无尽的宇宙中实现长距离的旅行。

不过，爱因斯坦的理论存在一个致命漏洞。因为如果虫洞真实存在的话，它们持续的时间之短，将不足以让人类走出“隧道”，甚至一束光都不行。

对此，卢克·布彻表示，并非所有的虫洞都如此不坚挺。某些特殊的虫洞可以保持足够长的开启时间，以令穿越时空传递信息成为可能。

布彻指出，这些虫洞的秘密，就在于卡西米尔效应。而说起卡西米尔效应，就不得不谈及物理学界对于负能量的研究。

负能量延长虫洞开启

科学家们发现，物质穿越虫洞的过程，可简化为由进入时的“集聚”变成离开时的“排斥”。普通物质的引力只能产生“集聚”作用，“排斥”的产生只能缘于负能量。因而可以说，虫洞的存在，需要负能量的支持。

在量子理论产生之前，人类在宏观世界里从未观测到任何负能量的物质。因为把真空的能量定为零的经典物理学，无法接受一个比真空具有更少能量的物质。而在量子理论中，真空不再是一无所有，每时每刻都有大量的虚粒子对（一种永远不能直接检测到的，但其存在确实具有可测量效应的粒子）产生和湮灭。

1948年，荷兰物理学家卡西米尔的研究，验证了量子理论的正确。他发现真空中两个平行金属板之间的虚粒子态，比真空具有更少的能量，并导致两块金属板之间产生了微弱的相互作用。该发现被称为卡西米尔效应，其中比真空具有“更少”的能量，即意味着两个金属板之间出现了负的能量密度。

负能量的发现与证实，让物理学家们开始想象“使用负能量延长虫洞开启”的可能。实际上，早在1988年，加州理工学院的物理学家基普·索恩就已经提出，卡西米尔效应所产生的负能量，可以延长虫洞的开启状态。

特殊虫洞能维持一定时间

以上的理论也存在一个问题：维持虫洞所需的负能量不仅数量巨大，并与其半径有着正比关系。据估算，为了维持一个半径为1000米的虫洞所需要的负能量物质的数量，相当于整个太阳系的质量！

对于这个难题，卢克·布彻在论文中给出了自己的观点：如果一个虫洞的长度大于其宽度，其间自然产生的卡西米尔负能量将足以维持更长的开启时间。

“我的研究方法，是看一个虫洞是否可以产生类似卡西米尔实验中两块金属板之间的效应。毕竟虫洞的结构与隧道一样，有相对的面。”布彻在接受媒体采访时表示，按照他的计算，在长度远远大于宽度的情况下，虫洞中心将开始产生负能量。卢克强调，这种长宽比并不保证可以保持虫洞的稳定，但确实能够延缓其坍塌的时间。而一旦争取到足够的时间之后，人类就可以使用光子进行信息的超时空传送。

不过，在布彻看来，即便自己的理论是正确的，科学家们依然有许多问题要面对。譬如说，一条光脉冲是否足以承载一条有意义的信息？又能否将信息完整无缺地带出虫洞？这些都是现今无法验证的谜题。虫洞是时间旅行的直接关系者，但不要说宏观世界里的时间旅行，即便是进行超时空信息传递，目前的理论探索，甚至还称不上皮毛。