虫洞

通过时空结构的假想通道。虫洞可想像为通过时空的捷径，即连接两个黑洞或(更具猜想性)一个黑洞和一个白洞的宇宙地道。一个虫洞的‘另一端’可以在空间的任何地方，也可以是时间的任何一刻，使得经过虫洞的任何物体转瞬之间出现在宇宙的其他部分——不仅仅是另一个地点，也可以是另一个时刻。

广义相对论方程式描述虫洞的解，实际上在理论提出不久后的1916年就找到了，不过那时没有做这样的说明。阿尔伯特·爱因斯坦本人于1930年代在普林斯顿与内森·罗森(Nathan Rosen)的合作研究，发现史瓦西解所代表的黑洞，实际上就是他们称之为两个平坦时空区之间的桥(现在叫做爱因斯坦—罗森桥)的东西。虽然这些方程式被当作数学精品进行了研究(特别是约翰·惠勒及其同事们的工作)，但1985年前无人把它们视为宇宙的真实特性，因为数学上研究过的所有例子都只能打开短短一瞬，在任何东西，包括光，尚未来得及通过地道时就(根据方程式)砰地一声重新关闭了。

虽然这一思想为科幻作家所喜爱，但科学家一般认为必定有某条自然定律阻止了虫洞的存在。但是，当加州理工学院的相对沦学者们在1980年代试图证明这点时，却发现无法做到。广义相对论(这是我们现有最好的引力和时空理论，它通过了对它进行过的所有检验)中没有任何东西禁止虫洞的存在。不仅如此，基普·桑尼和他的同事们还发现爱因斯坦方程式甚至有允许存在长寿命虫洞的解。

这样一个虫洞的‘嘴巴’看起来应该像一个球形黑洞的视界，但有一点重要区别。视界是一个单向表面，没有东西能从它里面出来。但一个虫洞嘴巴的表面则允许双向交通。如果我们朝一个另一端在织女星附近的虫洞里面张望，我们将能看见织女星的光从通道里面出来——而织女星附近的观测者从另一端朝这同一个虫洞里面张望时，也将看见太阳的光。

但造一个人类能通过它旅行(见时间旅行)的大虫洞仍然是极端困难的，而从一切实用目的来看也许是不可能的。但物理学家们着迷于也许存在普朗克长度规模天然虫洞的可能性。这种虫洞提供基本的泡沫状时空结构，(以类似诗歌修辞中的混合隐喻手法)由虫洞纤维编结出时空织物本身。

如果是这样，那就会有很多奇特的可能性。例如，这种细小的(超亚微观)虫洞可以连接宇宙中相距遥远的区域，使信息得以泄露，从而保证地球上的物理学定律与遥远类星体上的定律相同。或者一个小虫洞与我们的宇宙断开，并开始通过暴涨长大成为一个独立的宇宙

中国天文学家利用LAMOST发现了迄今为止最大的恒星黑洞LB-1的艺术图像。物理学家史蒂芬·霍金在他最近的著作《十个问题》中写道：“事实有时比小说更精彩。黑洞是最真实的表现。它们比科幻小说作家想象的任何东西都精彩。”今天，中国天文学家发现了一个恒星黑洞。11月28日，中国科学院国家天文台在北京宣布，该天文台刘继峰、张浩彤的研究团队依托中国自主研制的国家重大科技基础设施郭守敬望远镜，发现了一个恒星黑洞迄今为止最大的质量。黑洞的质量大约是太阳的70倍，远远超出理论预测的质量上限，可以称之为恒星黑洞之王。

黑洞是一个非常巨大的物体，就像宇宙的“吞咽口”。1915年，爱因斯坦提出广义相对论。之后，德国物理学家卡尔·史瓦西推导出爱因斯坦场方程的精确解，表明黑洞的存在。刘继峰认为，黑洞最大的特点之一是“密度惊人”。它有多大？将太阳质量的10倍压缩成北京六环大小的球体，这是黑洞的密度。因此，黑洞具有很强的吸引力。任何试图“逃离”它的物质都会失败，即使是最快的光。

刘教授告诉记者，黑洞本身并不发光，天文学家要在浩瀚的宇宙中找到它们并不容易。他举了一个例子：虽然黑洞不发光，但当它们与正常恒星形成双星系统时，就会表现出“凶猛”的样子。利用一种强大的“恒星吸收法”，它们吸收伴星上的气体物质，形成吸积盘，并发射出明亮的X射线，就像这些物质被黑洞吞噬之前的“回光”。这个“光”是天文学家追踪黑洞的有力线索。

2015，天文学家首次发现的引力波为黑洞的存在提供了更具体的证据；2019，天文学家花了10年时间在四大洲八个观测点捕捉黑洞的视觉证据，这是黑洞的第一个“面”，使得这个曾经“看不见的”天体看起来像。黑洞、白洞和虫洞都是广义相对论的产物。黑洞是宇宙缩小的区域，是吞噬物体和光的“陷阱”；黑洞是宇宙膨胀的区域，各种高能物质和光从中涌向宇宙。

谢邀。

在天文学上，有三种“洞”特别神奇，那就是黑洞、虫洞和白洞。本质上说，这三个定义都是源自于爱因斯坦的理论，但它们又各有不同。

黑洞的概念，源自于爱因斯坦的广义相对论。1915年，爱因斯坦提出了广义相对论，第二年，德国天文学家卡尔·史瓦西就计算出了一个真空解，其结果就是黑洞。计算结果表明，宇宙中可能存在这样一种天体：它拥有着极大的引力，在一定范围内连光都可以吞噬。美国物理学家惠勒对此非常感兴趣，并提出用黑洞来形容这种天体，于是就有了黑洞的概念。

到了今天，黑洞已经不再仅仅存在于理论上的天体了，科学家们已经找到了大量的黑洞，并且将其分为三类：恒星级黑洞、中等质量黑洞以及超大质量黑洞。后来，著名物理学家霍金又提出了原初黑洞的概念，向我们介绍了量子级别黑洞的可能。

恒星级黑洞：质量在太阳的3-100倍之间，来自于大质量恒星死亡时的内核坍缩，当其内核超过奥本海默极限时就会形成黑洞；中等质量黑洞：质量在太阳的100-100万倍之间，来自于黑洞之间的碰撞，不过目前几乎没有发现，这也是关于黑洞的一个巨大谜题；超大质量黑洞：质量在太阳的100万倍以上，形成于宇宙早期，其形成模式目前还是个谜；原初黑洞：形成于宇宙大爆炸后极短的时间，最小的甚至只有质子那么大。

由于黑洞可以吞噬一切物质，所以我们无法直接观测到它的本体，只能观测到它吞噬物质时所形成的吸积盘以及释放出的强大辐射。正因如此，世界上也仍然有少数科学家对黑洞的概念提出了质疑，并提出玻色子星等概念来代替所谓没有体积却有着巨大质量的奇点。

同时，也有人提出了另一种观点来解释奇点无与伦比的吞噬能力却没有体积的矛盾，这就是白洞。他们认为，宇宙中可能有一种天体恰好与黑洞相反，黑洞像个貔貅一样不断地吞噬物质，而这种天体则将黑洞吞噬的物质全部吐出去，而又从不吸收任何物质。由于概念和属性相反，因此他们为它起的名字也和黑洞成为了反义词，也就是白洞。

直到今天，也没有人真的发现白洞的任何蛛丝马迹。因此，白洞目前也仅仅是停留在理论上的天体。也有人认为，白洞和黑洞组成了一个通往平行宇宙的通道，但这也有一个问题，那就是为何没有其他通道的出口位于我们的宇宙呢？另外，白洞概念的提出更大程度上是为了解释黑洞吞噬的物质，而不是完全从理论计算角度出发的结果。因此，白洞存在的可能性其实 并不高，这也导致研究白洞的科学家数量也相对不多。

相比之下，虫洞的概念就最具科幻色彩了，因为它满足了两个最重要的因素：符合理论，但没有任何发现。

和黑洞、白洞概念都是其他人由广义相对论推导出的理论不同，虫洞的概念则确确实实来自于爱因斯坦本人。他和他的助手纳森·罗森在研究引力场方程时提出过一个假设，认为人类可以利用时空扭曲的bug实现瞬时的空间转移，这个概念被称为爱因斯坦-罗森桥，后来被命名为虫洞。

到了今天，虫洞的概念几乎深入人心，包括《复仇者联盟》《星际穿越》等在内的一系列脍炙人口的科幻作品中，虽然有一部分没有明确表示，但其中穿梭宇宙的原理利用的都是虫洞。而且在现实生活中，科学家们在考虑星际旅行的时候，也更多地会把精力放在对虫洞的研究上。

说起来，广义相对论告诉我们一个道理，那就是时空是可以扭曲的。而虫洞也是利用了这个概念，将两个原本非常遥远的空间点，通过对时空的扭曲将其连接在一起，就能够实现瞬时的穿越。而下面这样的图，就是最经典的用来解释虫洞的。 

不过，不管虫洞的概念多么深入人心，有两点令人悲观的现实是不得不承认的，那就是理论上虫洞是无法稳定存在的，同时人类也确实从来没有发现过虫洞（当然本质上说这两个可能是同一个原因）。

实际上，连爱因斯坦本人都对虫洞的概念表示悲观，认为这种天体违背了广义相对论，不太可能会真实存在。但是，科学家们总是会为了看起来不可能的事去做努力，而且也曾经真的完成过所谓的“不可能”。现在科学家们认为，如果我们能够利用所谓的“负能量”，那么就可以让虫洞稳定存在，保证我们能够利用它进行星际旅行。

甚至还有人认为，黑洞就有可能是虫洞的入口，而白洞则是虫洞的出口。这个猜想就比较大胆了，但就像白洞本身的定义一样，可能性未必会很高。

总之，不论是黑洞、白洞还是虫洞，都是建立在极端理论上的极端天体，都需要科学家们的深入研究以及更加完善的物理理论。即使其中的一个或两个可能根本就不存在，但它们都值得我们去研究。毕竟即使是在证伪的过程中，我们也会发展出新的物理理论来，不是吗？