《物理快報B》：宇宙可能位于蟲洞內部

蟲洞示意圖

　　根據大爆炸理論，宇宙是由一個致密致熱的奇點膨脹到現在的狀態的。這是宇宙物理學關于宇宙起源的主流理論，現在宇宙物理學的幾乎所有研究都與宇宙大爆炸理論有關，或者是它的延伸。但是，大爆炸理論無法回答我們的宇宙在大爆炸發生之前到底是什么樣子。

　　據物理學家組織網與《科學》（Science）雜志在線版近日報道，美國印第安納大學的理論物理學家研究發現，我們的宇宙可能自大爆炸之前，一直處于兩個宇宙相連接的時空管道，即一個蟲洞的內部。該篇論文刊登于4月12日出版的物理學著名學術期刊《物理快報B》（Physics Letters B）上。

　　與黑洞的廣為人知不同，白洞主要用來解釋宇宙中的高能現象，其是否存在尚無觀測證據。在廣義相對論預言中，白洞與黑洞性質相反，是一種致密物體，并不吸收外部物質，而是不斷地向外圍噴射各種星際物質與宇宙能量，像宇宙中的噴泉。

　　而蟲洞(又名愛因斯坦—羅森橋)雖多見于科幻，卻不是任何邊緣科學或業余幻想，它的起源令人尊敬，來自于愛因斯坦與羅森的一篇論文。其可描述成連接宇宙遙遠區域間的時空細管，而暗物質負責維持著蟲洞出口的敞開。最簡單地去理解，就是把時空卷曲起來，創造一條事件A和事件B間的近路。

　　蟲洞亦可能是連接黑洞和白洞的時空隧道，所以也叫“灰道”。在這時，白洞可以看成時間呈現反轉的黑洞，進入黑洞的物質，最后應會從白洞出來，出現在另外一個宇宙。這是本次研究中一個非常重要的概念。

　　蟲洞于理論上提供了時間旅行的可能性。霍金在《時間簡史》中闡述：一個空間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。

　　這聽起來似乎是個悖論，但這正是當代科幻的一個基準點。只有這樣，一個人才有可能借助時光旅行裝置回到過去，也即在自己出發之前又回到了地球。只不過回去的不是自己出發時的地球，而是欲去時間段的地球，看到自己的奶奶，甚至祖先，卻不會影響和扭轉他作為先人后代的命運。

　　人們曾一度傾向于描述一個簡單的宇宙，其中能量和密度都以物質的形式出現：4%的普通物質，加上96%的暗物質。但實際觀測從來就沒有與此相符合過，且這種不一致隨著時間流逝而變得越來越尖銳。暗能量的概念，在此時應運而生，試圖將宇宙結構及其特性合理化。這種不可見的、能推動宇宙運動的能量，可以解釋觀測到的物質密度和理論預言的臨界密度之間70%至80%的差異。

　　但在不久前，利用基于歐幾里得坐標系統的各向同性坐標，印第安納大學的理論物理學家尼科德姆·波普瓦夫斯基描述了黑洞引力場，并為黑洞內大質量粒子徑向(沿著直徑的方向)行動建模。根據其計算，在大爆炸之前我們的宇宙就處于蟲洞中：由另一個宇宙中某巨大星體的坍塌創造的一個蟲洞，成為了通向另一個宇宙的時空管道。在蟲洞的此端與彼端間，可能發展出與大爆炸相聯系的類似環境，我們的宇宙，最終就于這個蟲洞中誕生。

　　波普瓦夫斯基描述的場景乍聽起來匪夷所思，但以該理論為基底，卻能解決多項宇宙學中令人困惑的謎題，解釋目前人們觀察到的宇宙膨脹現象。

　　這其中，就包括引力、宇宙膨脹與暗能量的糾結關系：如果有另一個宇宙，其在我們的宇宙之前就已經存在，引力就可追溯到一個點上，該點強弱核力與電磁力已經統一起來。同時，若我們身處的宇宙現在正在向蟲洞末端膨脹的話，這種運動就能夠解釋宇宙的膨脹，而不必引入至今難以捉摸的暗能量。

　　在該次建模過程中，研究人員著重于兩種不同類型的黑洞，觀察粒子穿越其“事件穹界”(黑洞的邊界)上的徑向運動。他們的觀點是：物體在黑洞內部的運動模式只有通過實驗和實際觀察才能得知，但自始以來人們只能觀察到黑洞的外部，無法窺其內在，除非一個觀察者進入黑洞內部或者原本就居住在黑洞內部。但如果我們的宇宙本身就處在另外一個更大宇宙的黑洞之中，那么就可以滿足這個條件。

　　同時，困擾物理界數十年、大爆炸理論衍生出的違反量子物理學定律的壁壘：黑洞信息丟失之謎，亦能因此得以解釋。在這個謎題中人們發現，一旦物質經過“事件穹界”時，所有有關該物質的信息都會丟失；然而量子力學下的演化過程中，信息應該是守恒的。這意味著量子力學與廣義相對論之間的潛在沖突，但在波普瓦夫斯基構建的理論里，其完全被避免。

　　目前，波普瓦夫斯基試圖將結論應用到其他類型的黑洞中，相關計算還需要進一步細化。

　　“當排除一切不可能，剩下的無論多么難以置信，也必是真相。”歇洛克·福爾摩斯的名言相當于給宇宙學加了個注腳。一項全新的理論很可能打開一個全新的領域，蟲洞是時間旅行的直接關系者，盡管仍一無所知，但人們似乎已欲伸指觸碰這扇時空之門，以窺得我們宇宙最深處的秘密。