新的研究表明，蟲洞並不完全是空間旅行的捷徑

狹義相對論。自從愛因斯坦1905年首次提出這一理論以來，它一直是太空探險家、未來學家和科幻作家的禍根。對於我們這些夢想人類有朝一日成為星際物種的人來說，這一科學事實就令人很掃興。幸運的是，有幾個理論概念已經被提出，這些概念表明，有一天，超光速(FTL)旅行仍有可能實現。

一個流行的例子是蟲洞的概念：一種將時空中兩個遙遠的點連接起來的推測結構，它將使星際空間旅行成為可能。最近，一組常春藤聯盟的科學家進行了一項研究，表明“可穿越的蟲洞”實際上可能是一個現實。壞消息是，他們的結果表明，這些蟲洞並不完全是捷徑，可能是宇宙中的“長途跋涉”！

蟲洞理論最初是作為愛因斯坦廣義相對論(GR)場方程的一種可能解而提出的。1915年愛因斯坦發表這一理論後不久，德國物理學家卡爾·史瓦西(Karl Schwarzschild)發現了一種可能的解決方案，不僅可以預測黑洞的存在，還可以預測連接黑洞的通道。

不幸的是，史瓦西發現任何連接兩個黑洞的蟲洞都會以太快的速度坍塌，以至於任何東西都無法從一端穿越到另一端。唯一可以穿越它們的方法是，它們被具有負能量密度的奇異物質的存在所穩定下來。哈佛大學(Harvard University)托馬斯·D·卡伯特(Thomas D.Cabot)物理學副教授丹尼爾·賈弗里斯(Daniel Jafferis)持不同觀點。

他在科羅拉多州丹佛市舉行的2019年4月美國物理學會會議上描述：“可穿越蟲洞結構的前景長期以來一直是一個令人著迷的來源。我將描述第一個例子，不涉及任何外來物質。這種結構涉及蟲洞兩端之間的直接連接。我還將討論它對引力量子信息的意義、黑洞信息悖論及其與量子隱形傳態的關係。”

為了本研究的目的，賈弗里斯研究了愛因斯坦和內森·羅森（Nathan Rosen）在1935年所做的工作。為了擴大史瓦西和其他尋求廣義相對論解決方案的科學家的工作，他們提出了在時空中兩個遙遠的點(稱為“愛因斯坦-羅森橋”或“蟲洞”)之間可能存在的“橋樑”，理論上可以讓物質和物體在它們之間通過。

到2013年，理論物理學家倫倫納德·蘇斯金德（Leonard Susskind）和胡安·馬爾達切納（Juan Maldacena）使用這一理論作為廣義相對論和“量子糾纏”的可能解決方案。這一理論被稱為ER=EPR猜想，它表明蟲洞是基本粒子態與夥伴粒子態糾纏的原因，即使它們之間相隔數十億光年。

正是在這裡，賈弗里斯發展了他的理論，假設蟲洞實際上可以被光子穿過。為了驗證這一點，賈弗里斯在兩位研究者的協助下進行了一項分析。

他們發現，雖然從理論上講，光穿過蟲洞是可能的，但它們並不是我們所有人都希望它們成為的宇宙捷徑。正如賈弗里斯在一份AIP新聞聲明中解釋的那樣，“穿過這些蟲洞比直接進入要花更長的時間，所以它們對太空旅行不是很有用。”

基本上，他們的分析結果表明，黑洞之間的直接連接比蟲洞連接要短。對於那些對星際旅行感到興奮的人來說，這聽起來的確是個壞消息，但好消息是，這個理論為量子力學領域提供了一些新的見解。

賈弗里斯說：“這項工作的真正意義在於它與黑洞信息問題的關係以及引力和量子力學之間的關係。”他所指的“問題”被稱為黑洞信息悖論，這是天體物理學家自1975年以來一直在努力解決的問題，當時斯蒂芬·霍金（Stephen Hawking）發現黑洞有溫度並且慢慢地洩漏輻射（又稱霍金輻射）。

這個悖論與黑洞如何能夠保存任何進入它們的信息有關。儘管任何吸附在其表面的物質都會被壓縮到奇點，但由於時間膨脹，物質在被壓縮時的量子態將保持不變(它會在時間上凍結)。

但是如果黑洞以輻射的形式失去質量並最終蒸發，這些信息最終將會丟失。通過發展光可以穿過黑洞的理論，這項研究可以代表一種解決這一悖論的方法。與其說黑洞的輻射是質量能量的損失，不如說霍金輻射實際上是來自時空的另一個區域。

它還可以幫助那些試圖發展一種理論，將引力和量子力學(又名量子引力，或“萬物論”)的科學家)。這是由於賈弗里斯使用量子場論工具假設存在可穿越的黑洞，從而消除了對奇異粒子和負質量(與量子引力不一致)的需要。正如賈弗里斯所解釋的那樣：“它提供了一個對區域的因果探索，否則這些區域就會隱藏在事件視界後面，這是一個觀察時空內的觀察者的經驗的窗口，可以從外部接觸到這些區域。我認為它將教會我們關於規範量子引力，甚至可能是量子力學的一種新方法。”

和以往一樣，理論物理的突破可能是一把雙刃劍，一隻手給予，另一隻手奪走。因此，儘管這項研究可能給超光速旅行的夢想潑了更多冷水，但它很可能幫助我們解開宇宙中一些更深層次的奧祕。誰知道呢？也許其中的一些知識可以讓我們找到一種方法來繞過這個被稱為狹義相對論的絆腳石！