Could Wormholes Exist?
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太空。我爱它。以及它内部的一切事物。当然，包括我们自己。我研究过恒星和星系。我甚至喜欢那些主要存在于科幻小说中的其他酷炫假设性事物。比如虫洞。

虫洞是爱因斯坦广义相对论著名方程的一个奇特但可能的解。这些理论上的宇宙门户可以将数百光年的旅程缩短到几分钟。虫洞一直是《星际穿越》等电影中运输方式的支柱。就是这样。这就是虫洞。以及像我最喜欢的《星际迷航》这样的电视剧。那些生活在虫洞里的外星人，正如你所说的那样。

罗恩·坎贝尔说，这与科学家们对这些虫洞的思考方式相差无几。它非常像一座桥。你可以自己做这个思想实验。你拿一张纸，把它对折，然后在中间戳一个铅笔孔。

这本质上就是一个虫洞。它将时空中的两个点连接在一起。罗恩是一位理论物理学家，他撰写了关于广义相对论的爱因斯坦方程的奇特解（如虫洞）的博士论文。基本上，他通过研究时空——我们所有人生活其中的四维存在——来做到这一点。它包括三个空间维度和一个作为第四维度的向前移动的时间维度。

广义相对论讨论了时空本身的形状，这种形状被其内部的所有奇迹所扭曲。

所有美丽的恒星、行星、星系、黑洞。它们对时空的扭曲就是引力。如果你将引力推到极致，你就会得到黑洞。一些物理学家推测，白洞也可能存在。这将与黑洞相反。它们会喷射物质而不是吞噬物质。而连接它们的东西可能是虫洞。

但是科学家从未见过虫洞。作为一个终生的星际迷航迷，我一直想知道，我们能看到虫洞吗？或者虫洞纯粹是科幻小说？我认为，根据物理学原理，我们有可能发现虫洞的几率不为零。所以你的意思是，是有可能的。我认为，如果我们发现了一个虫洞，那就意味着有人创造了它。

所以今天的节目是关于虫洞、时空几何以及如何成为一名理论物理学家。如果数学计算正确，你就不能排除这种可能性。我是雷吉娜·巴伯，您正在收听NPR的科学播客Shortwave。

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好的，罗恩，让我们从今天最难的部分开始。老实说，因为在我们谈论有趣的虫洞之前，我们需要谈谈爱因斯坦的广义相对论。这听起来像是专业术语，但在电影中也讨论过。你能帮我们一下吗？你能总结一下广义相对论吗？简而言之，广义相对论是几何学。

我们正在考虑球体、圆柱体。金字塔。金字塔、四面体。选择你最喜欢的几何形状。但是有一组特定的维度，广义相对论在其中有效，而在其他维度则无效。我们发现，在三维空间中，我们指的是X、Y、Z，上下左右，以及额外的时间维度，对吧，物理学是……

往往有效，或者我们的现实往往表现良好，就像一个行为良好的孩子。对。但这里的区别在于，广义相对论使用曲面或弯曲的时空来描述这些几何形状。事件A和事件B如何通过曲面相互关联，而曲面只是两者之间多个事件的网络？

所以你可以想象一下，像行星绕太阳运行一样，地球绕太阳运行。你知道，如果地球有质量，太阳有质量。地球实际上会更受太阳的吸引。它们都会相互吸引。但地球位于太阳创造的曲面上。这就是为什么我们会被它吸引。

这就是广义相对论的简要概括。是的。就像商场里那些你投入硬币的机器一样。我总是这样对我的学生说。这是一个完美的例子。谢谢。谢谢。好的。空间是弯曲的，弯曲的一个结果是虫洞。你能描述一下虫洞吗？非常简单地说，我会把虫洞描述成地铁隧道。

所以你从一侧进入。比如说，你从纽约的宾夕法尼亚车站上车，然后在中央车站下车。但是中间呢？所以就像地铁在地下运行一样，虫洞有点像我们所说的超空间。所以你实际上并没有，你知道，如果你在地面上旅行的话。你是在穿越时空本身，然后从另一侧出来。

所以这是一个非常奇怪的物理属性。是的。

好的。正如我们前面所说，虫洞的隧道连接着吞噬物质的黑洞和理论上在太空中其他地方喷射物质的白洞。是的。这个图像很难与老师们描述时空的经典方式相协调，比如这个四维的弹性片。想象一下这个蹦床材料，中间有一个保龄球，那就是……

时空中的恒星。你对这个弹性片隐喻有什么看法？我认为橡胶片类比是一个骗局。我认为它……因为它实际上……所以再次，就像我们对广义相对论的定义一样，它并没有给你准确的描述。

这是对曲面等内容的入门介绍。是的。但它并没有真正显示时空的维度。好的。所以我不使用橡胶片，而是使用橡皮泥。你可以把它揉成任何你想要的形状。

然后变形、弯曲并旋转它。现在你得到了与时空的不同配置相关的物理学，这就是广义相对论。是的。也许另一个复杂的问题，对于那些听说过它的人来说，是黑洞是时空结构中的坑洞这一观点。我们之前在这个节目中说过，因为它是一种很好的方式，让科学家们传达这种巨大的引力。是的。

但在关于虫洞的谈话中，它可能过于简单化了。最好将黑洞视为一个球体。这就是为什么，我再说一遍，我说橡胶片类比是一个骗局，因为——

我们假设黑洞实际上是空间中的洞。它们不是。它们是球体。所以它们实际上是被压扁的球体，因为它们在旋转，对吧？就像在《星际穿越》中，那张艺术家的图像。就像《星际穿越》中的一样，是的。所以这是一个很棒的图像。我们已经看到了这些。我们拍摄了黑洞和星系的图片，并看到这些是圆圈。这些是球形物体。哇。然后接下来就是，好的，对于虫洞，

如果我从一侧进入虫洞，它会是什么样子？它是一个洞，还是太空中有一些管子？不，它是一个球体连接到另一个球体。好的，我喜欢这个图像。它就像一个哑铃。但是为什么人们如此抵制虫洞的存在？比如，

为什么我们在自然界中看不到虫洞？虫洞的一个要求是你需要奇异物质。所以不是像我们自己一样聚集在一起的普通物质。是的。所以你需要物质向外推。你需要物质来保持虫洞，可以说是开放的。这意味着这种物质不像我们已知的物质那样试图聚集在一起。你知道，如果你扔下一个球，它会落向地球。

但是这种物质，如果你扔下一个球，它会排斥。它会朝相反的方向移动。它就像反重力。它就像反重力，但在某种意义上，我们需要非常奇怪的原子或其他东西来维持虫洞。把它固定住并保持打开状态。所以你需要一种力，如果你愿意的话，来对抗它。

对。

这样你就可以从A点到B点旅行。如果A点在四维空间中，B点也在四维空间中，如果你只有四个维度在中间，你怎么从A点到B点呢？所以你需要一个额外的维度来穿越，然后回到四维空间。所以虫洞本身就是一个五维空间？它可能有一个五维空间，对吧？这样你就可以穿越它。

这就是我们得到超空间概念的地方。《星际迷航》、《星球大战》，都在里面。他们去了超空间。

那是一个比他们实际居住的维度更大的额外维度。哇。从A点到B点旅行。是的。所以我记得读到过，就像你说的那样，你需要这种奇怪的物质或能量来保持虫洞的开放，因为否则它们会坍缩。所以如果我们要探测到一个虫洞，那么来自不同外星文明的人必须制造了它。是的，有人。为什么有人要制造虫洞？为什么？

文明。是的，这完全基于我们对现实的理解。所以根据物理学和所有事物的标准模型，我们没有看到任何可能的证据或任何线索表明物质的行为方式表明存在奇异物质而不会逸出，

对我们来说，特别是那个虫洞。这就是为什么，你知道，大多数人，如果你问他们，如果我们发现了一个虫洞会发生什么？这意味着，好吧，我们发现了另一个文明的证据。

哇。或者我们把它从未来带到这里，对吧？这是另一种可能性。我喜欢和理论物理学家交谈。任何事情都有可能。有可能。但总的来说，这确实表明某些东西创造了它，而不是它自然发生，因为它似乎不自然地存在。哇。

所以我们正在谈论所有这些可能性，对吧？你必须找到这种奇异能量，这种奇异物质。但是，所以当你与天文学家交谈时，当你与其他科学家交谈时，主要的怀疑是什么？为什么虫洞仍然是那种局外人研究课题的主要原因是什么？是的，主要是因为我们无法测试它。

所以它仍然被视为科幻小说。我不会说它是边缘学科，因为我们有，你知道，真实的数学解，我们可以，如果你愿意的话，进行模拟。但就可行性测试而言，因为这就是科学方法，我们必须重现它。你无法测试虫洞。你甚至无法通过实验创造一个虫洞。

所以这就是，我会说，对虫洞研究的反对或批评，因为它似乎比我们先进了几十年，甚至几个世纪的技术。所以问题是，为什么你要研究虫洞？好吧，我会说，为什么不呢？为什么不呢？这给了我们另一个线索，关于我们的宇宙如何以不同的方式运行。

然后考虑到我们只看到了可观测宇宙的5%，另外95%可能包含虫洞。而我们只是没有足够努力地寻找。对你来说，为什么不排除广义相对论的这些数学解如此重要？因为在某个时候，太空旅行是虚构的。在某个时候，手机是虚构的。

电脑是虚构的。量子力学是虚构的。所以我看着所有这些理论，这就是我作为一名理论物理学家的动力，那就是有人必须解决这些问题，但要创造性地解决，以便在几十年后产生技术进步。

这就是为什么我研究黑洞和喷流物理学等方面的原因。以及为什么有人会研究虫洞，因为我们需要有人来解决这些非常非常基础或基本的问题，并以创造性和创新性的方式来解决。对。这样我们就可以在以后改进我们的技术。

罗恩，非常感谢你今天与我们交谈。我对虫洞的存在变得稍微乐观了一些。太好了。谢谢你邀请我。这太棒了。本集由伯利·麦科伊制作，由节目主持人丽贝卡·拉米雷斯编辑，并由泰勒·琼斯事实核查。音频工程师是吉米·基利。

贝特·多诺万是我们的高级总监，科林·坎贝尔是我们的播客战略高级副总裁。我是雷吉娜·巴伯。感谢您收听来自NPR的Shorewave节目。本条消息来自Thrive Market。食品行业是一个数十亿美元的行业，但并非货架上的所有产品都是为了您的健康而生产的。

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