什么是虫洞

虫洞又称“爱因斯坦—罗森桥”，与黑洞一样，是广义相对论的推论。广义相对论的引力场方程，在不同情况下有不同的解，科学家对它们进行物理诠释，推测宇宙中存在黑洞、虫洞等事物。天文学家已掌握大量证据表明黑洞之存在，但至今尚未发现宇宙中存在虫洞——尽管它已在众多科幻片、奇幻片中登场，包括《星际穿越》、《来自星星的你》。可以说，虫洞是“星穿”剧的必备神器。

那什么是虫洞呢？

打个比方，一张摊平的纸上有A、B两点，连接两点的最短距离是直线。有没有更短距离？当我们把这张纸卷曲起来，用笔把A点捅破，伸出去再把B点捅破，只要纸的卷曲度足够大，那么将A点与B点相连的距离就可以比平面上的直线距离更短，甚至短得多。究其原因，是先前的最短距离是对于二维平面来说的，而后来的更短距离利用了第三个维度。

这就说到了维度概念。我们生存于三维空间，这三维分别是长、宽、高。一张忽略厚度的纸则是二维的，即只有长度和宽度，没有高度。假设纸上有种“二维生物”，它们懂平面几何学，知道从A点到B点的最短距离是直线。然而有一天，一支空心的笔将卷曲的纸戳穿，把A、B两点连通，这就是二维世界的虫洞。“二维生物”发现它后，进入空心笔，从A点到达B点，便完成了二维世界的“星际穿越”。

相对论认为，时间和空间是紧密关联的，三维的空间和一维的时间组成的统一整体就是四维时空。我们所在的四维时空充分弯曲，有可能形成存在于更高维度中的虫洞。穿越虫洞，就能以远比通常的直线运动迅疾得多的方式从宇宙的一处到达另一处。

那么，四维时空是否会弯曲呢？

从常识看，说空间会弯曲似乎是天方夜谭。然而，广义相对论告诉我们，大质量物体会引起时空弯曲。再次拿二维平面做类比，假设世界是一张拉平的橡皮膜；把一个大质量铅球放到膜上，橡皮膜便凹陷下去，出现明显的弯曲；原本在膜上做直线运动的小质量高尔夫球到达这一区域，便会改变运动轨迹，在弯曲空间做曲线运动。

同样道理，大质量物体也会造成四维时空的弯曲。质量越大，弯曲程度越大，相关数据可用广义相对论的引力场方程算出来。在弯曲时空中，如果存在虫洞，人类进入后就可能完成“星际穿越”。影片中几名宇航员乘飞船在虫洞中只过了一会儿，就到达了另一个星系。