升级后的迭代检测方法能帮助我们捕捉虫洞吗

在浩瀚的宇宙中，你需要碰巧遇到一个理想的虫洞。要找到这个虫洞，你需要有记录海量数据的能力，你需要找到并看清它。

扬州大学引力与宇宙学研究中心戴德昌教授

虫洞是爱因斯坦引力场方程的特殊解，是连接不同时空的狭窄通道。自从虫洞的概念提出以来，科学家们一直在探索虫洞“隐藏”在哪里，希望利用它的特性实现星际穿越。

去年8月，俄罗斯天文学家领导的一项研究表明，虫洞可能存在于一些非常明亮的恒星系统中心。同时，提出了一种新的寻找虫洞的观测方法，——。利用望远镜，观测到了大量从虫洞飞出的物质与落入虫洞的物质碰撞产生的伽马射线。相关研究成果发表于《皇家天文学会月刊》。

虫洞还是很神秘。真的存在吗？有哪些检测虫洞的方法？这些方法真的能引导我们找到虫洞吗？

虫洞和黑洞使人变得“愚蠢和难以区分”

1916年，德国天文学家卡尔史瓦西通过计算得到了真空解。这个解表明，如果大量的物质集中在一个很小的空间里，周围的一切都会“沉”进去，连光都无法逃逸。这个“不可思议的天体”被称为黑洞。

在史瓦西发表论文几个月后，奥地利物理学家弗莱姆也提出了一个解决方案，1935年被爱因斯坦和纳森罗森线性取代。虽然还是黑洞解，但几何结构已经改变。经过“黑洞视界”后，事物会进入另一个世界，在那里远离视觉界面，在新的环境中球坐标的半径会逐渐增大。

一把通往新世界的钥匙似乎已经被发现了。爱因斯坦预言宇宙中有一条连接两个不同时空的特殊“通道”，即“爱因斯坦-罗森桥”(虫洞)。我们可以通过穿越虫洞来减少空间旅行的时间和距离。

虽然爱因斯坦的广义相对论从数学上预言了虫洞的存在，但到目前为止还没有人发现它。俄罗斯天文学家认为于星系中心可能存在虫洞，因为科学家预测它是超大型黑洞的“庇护所”，其中可能有与黑洞非常相似的虫洞。美国俄勒冈大学理论物理教授斯蒂芬徐(Stephen Xu)说：“到目前为止，关于虫洞的整个事情还是一个假设，没有人认为我们会很快发现虫洞。”

一个极简方程，两个特殊解。扬州大学引力与宇宙学研究中心教授戴德昌告诉《科技日报》记者，计算得到的黑洞和虫洞在外界几乎是一样的，让人看了傻，看不清。除非你穿越这个世界，否则你根本看不出有什么不同。

寻找证明虫洞存在的线索

尽管我们看不到虫洞或黑洞的内部世界，但科学家们一直在寻找能够证明虫洞存在的线索。

由于虫洞的穿透性，科学家推测，围绕虫洞运行的恒星的轨道可能与围绕黑洞运行的恒星略有不同。具体来说，如果引力场可以通过虫洞传播，那么恒星的轨道就会受到影响，偏离标准的史瓦西轨道。

在此之前，戴德昌的团队通过考察虫洞附近的时空面积守恒定律，分别计算了电荷场、引力场和标量场。检查这三个是否能通过虫洞，影响虫洞另一边的时空。计算结果表明，三种力的影响可以穿过虫洞，在时空的另一边留下痕迹。

戴德昌说：“如果我们探测到一颗恒星的轨道上有扰动，最可能的解释是它附近有一个虫洞。但我们不能确定这一定是虫洞造成的。因为其他因素也可能会干扰这颗恒星的运动。”

同样在寻找虫洞，扬州大学引力与宇宙学研究中心的吴建斌教授的团队采用的方法是探测“引力波回波”。

“在声音传播的过程中，如果遇到一堵墙，一些声波会被墙反射，被我们听到。这是通常意义上的回声。同样，如果入射的引力波被反射，也会产生回波，这种回波叫做引力波回波。”吴健聘请的上海交通大学理论物理博士刘航(音译)说道。

吴健雇佣这个团队来利用黑洞和虫洞的本质区别。如果是黑洞，光线无法逃逸到黑洞视界之外，自然引力波会被完全吸收而不发生反射；如果一个黑洞的视界被量子化，或者一些特殊的天体，比如玻色星、虫洞，会反射一些引力波信号，从而形成引力波回波。因此，引力波回波可以作为探测黑洞是经典的还是量子化的，或者其他特殊恒星的手段。

目前吴建平的团队已经在幻影虫洞模型中发现了回波信号，幻影暗能量状态方程对回波频谱有显著影响。一旦探测到引力波回波信号，回波谱中暗能量状态方程的特征可以作为暗能量的局部测量。

吴健说：“虽然有人对从引力波数据中探测回波信号有所怀疑，但随着新型地基探测器的升级和空间引力波观测项目的建立，引力波回波的存在最终会得到明确的答案。”

在“追捕”虫洞的过程中，科学方法在不断升级

在“追捕”虫洞的路上，探测技术需要升级迭代，理论方法也在寻求新的变化。

天文观测“追”虫洞时，主要问题在于数据的积累和观测精度的提高。科学家需要看到星际轨道的变化，这是一个快速变化和复杂的过程。“这与LIGO在2015年确认的引力波非常相似。在宇宙中，你需要碰巧遇到一个理想的虫洞。找到这个虫洞需要你有记录海量数据的能力，你需要找到它，看清它。”戴德昌说。

今年两会期间，全国政协委员、中科院高能物理研究所研究员、阿里原始引力波探测实验室首席科学家张新民介绍，今年年中，阿里原始引力波探测实验室有望完成1700个探测器的安装并开始试运行

运行。此外，据全国人大代表、中国科学院院士、天琴计划首席科学家罗俊透露，“天琴二号”卫星多项关键技术完成地面验证，为我国自主的空间引力波探测方案天琴计划的最终实现再下一城，这意味着中国距离在太空中建成一个探测引力波的天文台又近了一步。

除了深空探测外，理论猜想也在发展。

2013年，阿根廷物理学家胡安·马尔达西那和美国斯坦福大学的莱昂纳特·萨斯坎德提出了一个著名的猜想——虫洞与量子纠缠的等价性。

戴德昌介绍，虫洞与量子纠缠间的相似性确实非常明显，虫洞可以短暂地形成且本身难以稳定存在，基于这些相似性，有学者认为，以“量子纠缠”为中心，每对纠缠的量子对之间都由一个量子虫洞相连，被这种微观的虫洞连接起来的两个量子对在特殊的空间结构中实际上是接近的，量子对之间的距离应该根据最小路径来定义，而这种距离重新定义了时空的几何。

但是，戴德昌最后说，如果真的认为虫洞就是量子纠缠的话，那我们未来又要如何验证这个假设呢？这是一个挑战。