虫洞: 旅行家的天堂还是探险者的地狱？

探索星空是人类一个恒久的梦想。 在晴朗的夜晚， 每当我们仰起头来， 就会看到满天的繁星。 自古以来， 星空以它无与伦比的浩瀚、 深邃、 美丽及神秘激起着人类无数的遐想。 著名的美国科幻电视连续剧《星际旅行》 (Star Trek) 中有这样一句简短却意味无穷的题记： 星空， 最后的前沿 (Space， the final frontier)。当我第一次观看这个电视连续剧的时候， 这句用一种带有磁性的话外音念出的题记给我留下了令人神往的印象。

在远古的时候， 人类探索星空的方式是肉眼， 后来开始用望远镜， 但人类迈向星空的第一步则是在一九五七年。 那一年， 人类发射的第一个航天器终于飞出了我们这个蓝色星球的大气层。 十二年后， 人类把足迹留在了月球上。 三年之后， 人类向外太阳系发射了先驱者十号深空探测器。 一九八三年， 先驱者十号飞离了海王星轨道， 成为人类发射的第一个飞离太阳系的航天器。

从人类发射第一个航天器以来， 短短二十几年的时间里，齐奥尔科夫斯基所预言的 “人类首先将小心翼翼地穿过大气层， 然后再去征服太阳周围的整个空间” 就成为了现实， 人类探索星空的步履不可谓不迅速。 但是， 相对于无尽的星空而言， 这种步履依然太过缓慢。 率先飞出太阳系的先驱者十号如今正在一片冷寂的空间中滑行着， 在满天的繁星之中， 要经过多少年它才能飞临下一颗恒星呢？ 答案是两百万年！ 那时它将飞临距离我们六十八光年的金牛座(Taurus)。六十八光年的距离相对于地球上的任何尺度来说都是极其巨大的， 但是相对于远在三万光年之外的银河系中心， 远在两百二十万光年之外的仙女座大星云， 远在六千万光年之外的室女座星系团， 以及更为遥远的其它天体来说无疑是微不足道的。 人类的好奇心是没有边界的， 可是即便人类航天器的速度再快上许多倍， 甚至接近物理速度的上限 - 光速， 用星际空间的距离来衡量依然是极其缓慢的。

那么， 有没有什么办法可以让航天器以某种方式变相地突破速度上限， 从而能够在很短的时间内跨越那些近乎无限的遥远距离呢？ 科幻小说家们率先展开了想象的翅膀。 一九八五年，美国康乃尔大学(Cornell University) 的著名行星天文学家卡尔·萨根(Carl Sagan) 写了一部科幻小说， 叫做《接触》 (Contact)。 萨根对探索地球以外的智慧生物有着浓厚的兴趣， 他客串科幻小说家的目的之一是要为寻找外星智慧生物的 SETI 计划筹集资金。 他的这部小说后来被拍成了**， 为他赢得了广泛的知名度。

萨根在他的小说中叙述了一个动人的故事： 一位名叫艾丽(Ellie) 的女科学家收到了一串来自外星球智慧生物的电波信号。 经过研究， 她发现这串信号包含了建造一台特殊设备的方法， 那台设备可以让人类与信号的发送者会面。 经过努力， 艾丽与同事成功地建造起了这台设备， 并通过这台设备跨越了遥远的星际空间与外星球智慧生物实现了第一次接触。

但是， 艾丽与同事按照外星球智慧生物提供的方法建造出的设备究竟利用了什么方式让旅行者跨越遥远的星际空间的呢？ 这是萨根需要大胆 “幻想” 的地方。 他最初的设想是利用黑洞。 但是萨根毕竟不是普通的科幻小说家， 他的科学背景使他希望自己的科幻小说尽可能地不与已知的物理学定律相矛盾。 于是他给自己的老朋友，加州理工大学(California Institute of Technology) 的索恩(Kip S Thorne) 教授打了一个电话。 索恩是研究引力理论的专家， 萨根请他为自己的设想做一下技术评估。 索恩经过思考及粗略的计算， 很快告诉萨根黑洞是无法作为星际旅行的工具的， 他建议萨根使用虫洞 (wormhole) 这个概念。 据我所知， 这是虫洞这一名词第一次进入科幻小说中。在那之后， 各种科幻小说、 **、 及电视连续剧相继采用了这一名词， 虫洞逐渐成为了科幻故事中的标准术语。 这是科幻小说家与物理学家的一次小小交流结出的果实。

萨根与索恩的交流不仅为科幻小说带来了一个全新的术语， 也为物理学开创了一个新的研究领域。 在物理学中， 虫洞这一概念最早是由米斯纳 (C W Misner) 与惠勒(J A Wheeler) 于一九五七年提出的， 与人类发射第一个航天器恰好是同一年。 那么究竟什么是虫洞？ 它又为什么会被科幻小说家视为星际旅行的工具呢？ 让我们用一个简单的例子来说明： 大家知道， 在一个苹果的表面上从一个点到另一个点需要走一条弧线， 但如果有一条蛀虫在这两个点之间蛀出了一个虫洞， 通过虫洞就可以在这两个点之间走直线， 这显然要比原先的弧线来得近。 把这个类比从二维的苹果表面推广到三维的物理空间， 就是物理学家们所说的虫洞， 而虫洞可以在两点之间形成快捷路径的特点正是科幻小说家们喜爱虫洞的原因。 只要存在合适的虫洞， 无论多么遥远的地方都有可能变得近在咫尺， 星际旅行家们将不再受制于空间距离的遥远。 在一些科幻故事中， 技术水平高度发达的文明世界利用虫洞进行星际旅行就像今天的我们利用高速公路在城镇间旅行一样。 在著名的美国科幻**及电视连续剧《星际之门》 (Stargate，港台译星际奇兵) 中人类利用外星文明留在地球上的一台被称为 “星际之门” 的设备可以与其它许多遥远星球上的 “星际之门” 建立虫洞连接， 从而能够几乎瞬时地把人和设备送到那些遥远的星球上。 虫洞成为了科幻故事中星际旅行家的天堂。

不过米斯纳与惠勒所提出的虫洞是极其微小的， 并且在极短的时间内就会消失， 无法成为星际旅行的通道。 萨根的小说发表之后， 索恩对虫洞产生了浓厚的兴趣， 并和他的学生莫里斯(Mike Morris) 开始对虫洞作深入的研究。 与米斯纳和惠勒不同的是， 索恩感兴趣的是可以作为星际旅行通道的虫洞， 这种虫洞被称为可穿越虫洞 (traversable wormhole)。 那么什么样的虫洞能成为可穿越虫洞呢？ 一个首要的条件就是它必须存在足够长的时间， 不能够没等星际旅行家穿越就先消失。 因此可穿越虫洞首先必须是足够稳定的。 一个虫洞怎样才可以稳定存在呢？ 索恩和莫里斯经过研究发现了一个不太妙的结果， 那就是在虫洞中必须存在某种能量为负的奇特物质！ 为什么会有这样的结论呢？ 那是因为物质进入虫洞时是向内汇聚的， 而离开虫洞时则是向外飞散的， 这种由汇聚变成飞散的过程意味着在虫洞的深处存在着某种排斥作用。 由于普通物质的引力只能产生汇聚作用， 只有负能量物质才能够产生这种排斥作用。 因此， 要想让虫洞成为星际旅行的通道， 必须要有负能量的物质。 索恩和莫里斯的这一结果是人们对可穿越虫洞进行研究的起点。

索恩和莫里斯的结果为什么不太妙呢？ 因为人们在宏观世界里从未观测到任何负能量的物质。 事实上， 在物理学中人们通常把真空的能量定为零。 所谓真空就是一无所有， 而负能量意味着比一无所有的真空具有 “更少” 的物质， 这在经典物理学中是近乎于自相矛盾的说法。

但是许多经典物理学做不到的事情在二十世纪初随着量子理论的发展却变成了可能。负能量的存在很幸运地正是其中一个例子。 在量子理论中， 真空不再是一无所有， 它具有极为复杂的结构， 每时每刻都有大量的虚粒子对产生和湮灭。 一九四八年，荷兰物理学家卡什米尔(Hendrik Casimir) 研究了真空中两个平行导体板之间的这种虚粒子态， 结果发现它们比普通的真空具有更少的能量， 这表明在这两个平行导体板之间出现了负的能量密度！ 在此基础上他发现在这样的一对平行导体板之间存在一种微弱的相互作用。 他的这一发现被称为卡什米尔效应。 将近半个世纪后的一九九七年， 物理学家们在实验上证实了这种微弱的相互作用， 从而间接地为负能量的存在提供了证据。 除了卡什米尔效应外， 二十世纪七八十年代以来， 物理学家在其它一些研究领域也先后发现了负能量的存在。

因此， 种种令人兴奋的研究都表明， 宇宙中看来的确是存在负能量物质的。 但不幸的是， 迄今所知的所有这些负能量物质都是由量子效应产生的， 因而数量极其微小。 以卡什米尔效应为例， 倘若平行板的间距为一米， 它所产生的负能量的密度相当于在每十亿亿立方米的体积内才有一个 (负质量的)基本粒子！ 而且间距越大负能量的密度就越小。 其它量子效应所产生的负能量密度也大致相仿。 因此在任何宏观尺度上由量子效应产生的负能量都是微乎其微的。

另一方面， 物理学家们对维持一个可穿越虫洞所需要的负能量物质的数量也做了估算， 结果发现虫洞的半径越大， 所需要的负能量物质就越多。 具体地说， 为了维持一个半径为一公里的虫洞所需要的负能量物质的数量相当于整个太阳系的质量。

如果说负能量物质的存在给利用虫洞进行星际旅行带来了一丝希望， 那么这些更具体的研究结果则给这种希望泼上了一盆无情的冷水。 因为一方面迄今所知的所有产生负能量物质的效应都是量子效应， 所产生的负能量物质即使用微观尺度来衡量也是极其微小的。 另一方面维持任何宏观意义上的虫洞所需的负能量物质却是一个天文数字！ 这两者之间的巨大鸿沟无疑给建造虫洞的前景蒙上了浓重的阴影。 虽然数字看起来令人沮丧， 但是别忘了当我们讨论虫洞的时候， 我们是在讨论一个科幻的话题。 既然是讨论科幻的话题， 我们姑且把眼光放得乐观些。 即使我们自己没有能力建造虫洞， 或许宇宙间还存在其它文明生物有能力建造虫洞， 就象《星际之门》的故事那样。 甚至， 即使谁也没有能力建造虫洞， 或许在浩瀚宇宙的某个角落里存在着天然的虫洞。 因此让我们姑且假设在未来的某一天人类真的建造或者发现了一个半径为一公里的虫洞。

我们是否就可以利用它来进行星际旅行了呢？

初看起来半径一公里的虫洞似乎足以满足星际旅行的要求了， 因为这样的半径在几何尺度上已经足以让相当规模的星际飞船通过了。 看过科幻**的人可能对星际飞船穿越虫洞的特技处理留有深刻的印象。 从屏幕上看， 飞船周围充斥着由来自遥远天际的星光和辐射组成的无限绚丽的视觉幻象， 看上去飞船穿越的似乎是时空中的一条狭小的通道。

但实际情况远比这种幻想来得复杂。 事实上为了能让飞船及乘员安全地穿越虫洞，几何半径的大小并不是星际旅行家所面临的主要问题。 按照广义相对论， 物质在通过象虫洞这样空间结构高度弯曲的区域， 会遇到一个十分棘手的问题， 那就是张力。 这是由于引力场在空间各处的分布不均匀所造成的， 它的一种大家熟悉的表现形式就是海洋中的潮汐。 由于这种张力的作用， 当星际飞船接近虫洞的时候， 飞船上的乘员会渐渐感觉到自己的身体在沿虫洞的方向上有被拉伸的感觉， 而在与之垂直的方向上则有被挤压的感觉。 这种感觉便是由虫洞引力场的不均匀造成的。 一开始， 这种张力只是使人稍有不适而已， 但随着飞船与虫洞的接近， 这种张力会迅速增加， 距离每缩小到十分一， 这种张力就会增加约一千倍。 当飞船距离虫洞还有一千公里的时候， 这种张力已经超出了人体所能承受的极限， 如果飞船到这时还不赶紧折回的话， 所有的乘员都将在致命的张力作用下丧命。 再往前飞一段距离， 飞船本身将在可怕的张力作用下解体， 而最终， 疯狂增加的张力将把已经成为碎片的飞船及乘员撕成一长串亚原子粒子。 从虫洞另一端飞出的就是这一长串早已无法分辨来源的亚原子粒子！

这就是星际探险者试图穿越半径为一公里的虫洞将会遭遇的结局。 半径一公里的虫洞不是旅行家的天堂， 而是探险者的地狱。

因此一个虫洞要成为可穿越虫洞， 一个很明显的进一步要求就是： 飞船及乘员在通过虫洞时所受到的张力必须很小。 计算表明， 这个要求只有在虫洞的半径极其巨大的情况下才能得到满足。那么究竟要多大的虫洞才可以作为星际旅行的通道呢？ 计算表明， 半径小于一光年的虫洞对飞船及乘员产生的张力足以破坏物质的原子结构， 这是任何坚固的飞船都无法经受的， 更遑论脆弱的飞船乘员了。 因此， 一个虫洞要成为可穿越虫洞， 其半径必须远远大于一光年。

一光年是个什么概念呢？ 它相当于整个太阳系半径 (以冥王星轨道为界) 的一千五百多倍。 如果用地球的线度来衡量的话， 它大约是地球直径的七亿倍。 因此， 科幻**《星际之门》把虫洞的出入口建在地球及其它行星上是完全不可能的， 因为入口如此狭小的虫洞不仅无法让人安全穿越， 而且会把周围的一切在瞬息之间撕裂成亚原子粒子。 在萨根的故事中， 曾有人反对艾丽与同事把外星球智慧生物提供的蓝图付诸实施， 因为他们担心那有可能是一个用来毁灭地球的装置。 他们的担忧其实是很有道理的。 但另一方面， 一光年用日常的距离来衡量虽然是一个巨大的线度， 用星际的距离来衡量， 却也不算惊人。 我们所在的银河系的线度大约是它的十万倍， 假如在银河系与两百二十万光年外的仙女座大星云之间存在一个虫洞的话， 从线度上讲它只不过是一个非常细小的通道。 那么会不会在我们周围的星际空间中真的存在这样的通道， 只不过还未被我们发现呢？ 答案是否定的。 因为半径为一光年的虫洞真正惊人的地方不在于它的线度， 而在于维持它所需的负能量物质的数量。 计算表明， 维持这样一个虫洞所需的负能量物质的数量相当于整个银河系中所有发光星体质量总和的一百倍！ 这样的虫洞产生的引力效应将远比整个银河系的引力效应更为显著， 如果在我们附近的星际空间中存在这种虫洞的话， 周围几百万光年内的物质运动都将受到显著的影响， 我们早就从它的引力场中发现其踪迹了。

因此不仅在地球上不可能建造可穿越虫洞， 在我们附近的整个星际空间中都几乎不可能存在可穿越虫洞而未被发现。

这样看来， 我们只剩下一种可能性需要讨论了， 那就是在宇宙的其它遥远角落里是否有可能存在可穿越虫洞？ 对于这个问题， 我们也许永远都无法确切地知道结果， 因为宇宙实在太大了。 但是维持可观测虫洞所需的数量近乎于天方夜谭的负能量物质几乎为我们提供了答案。 迄今为止， 人类从未在任何宏观尺度上发现过负能量物质， 所有产生负能量物质的实验方法利用的都是微弱的量子效应。 为了能够维持一个可穿越虫洞， 必须存在某种机制把量子效应所产生的微弱的负能量物质汇集起来， 达到足够的数量。 但是负能量物质可以被汇聚起来吗？来物理学家们在这方面做了一些理论研究， 结果表明由量子效应产生的负能量物质是不可能无限制地加以汇聚的。负能量物质汇聚得越多， 它所能够存在的时间就会越短。 因此一个虫洞没有负能量物质是不稳定的， 负能量物质太多了也会不稳定！ 那么到底什么样的虫洞才能够稳定的呢？ 初步的计算表明， 只有线度比原子的线度还要小二十几个数量级的虫洞才是稳定的！

这一系列结果无疑是非常冷酷的， 如果这些结果成立的话， 存在可穿越虫洞的可能性就基本上被排除了， 所有那些美丽的科幻故事也就都成了镜花水月。 不过幸运 (或不幸) 的是， 上面所叙述的许多结果依据的是还比较前沿 - 因而相对来说也还比较不成熟 - 的物理理论。 未来的研究是否会从根本上动摇这些理论， 从而完全推翻我们上面介绍的许多结果， 还是一个未知数。 退一步讲， 即使那些物理理论基本成立， 上面所叙述的许多结果也只是从那些理论推出的近似结果或特例。 比方说， 许多结果假定了虫洞是球对称的， 而实际上虫洞完全可以是其它形状的， 不同形状的虫洞所要求的负能量物质的数量， 所产生张力的大小都是不同的。 所有这些都表明即使那些物理理论真的成立， 我们上面提到的结论也不见得是完全打开它的方法就是共鸣利用物质间相互吸引原理使两时空虫洞正反两种物质能量互相吸引从而打开它。

序言：其实在宇宙当中虫洞是真实存在的，并不是人为发明的，而是自然形成的。之所以会出现虫洞，也是因为白洞和黑洞相连接，虫洞的引力非常的大，能够吸收任何物质并且折射出去。黑洞和白洞连接在一起，形成了虫洞，在宇宙当中是非常可怕的存在任何接近虫洞的物质都会被吸入到其中，撕成碎片。想要通过虫洞来穿越时空也是可以做到的，但是人类目前的技术还是没有办法达到这种程度的。

因为宇宙非常的浩瀚，人类想要离开地球也是非常艰难的，想要去研究虫洞也是一个非常艰难的过程，目前人类对于虫洞的了解并不是很多，虫洞属于一种非常特殊的天体，如果我在未来人类能够找到虫洞，或许真的可以通过虫洞来穿越时空。人类对于虫洞的研究还停留在理论阶段，还处于猜想论证和推翻的过程中，在证实的过程中也是比较艰难的，因为程度非常的难以寻觅，是动态的存在，所以虫洞无处不在。

在宇宙当中到处都有可能会出现虫洞，虫洞是没有办法固定在一个地方，会受到外界的影响，随机出现，关闭也是随机的。如果人类能够找到虫洞，需要通过人工手段来让虫洞关闭，但是目前的技术无法达到。在理论当中来讲，虫洞是可以支持人类穿越的，但是冲动非常的不稳定，如果人类进入到冲动当中，可能会因为虫洞中的引力被撕成碎片，也有可能会出现消失的情况。

再进入到虫洞当中，人类可能会因为引力而无法逃脱，会身处到一片黑暗当中，对于周围的一切都处于未知的状态。虫洞中的神秘力量非常的强大，对于人来来说是非常可怕的存在，想要利用虫洞来实现穿越，也是没有太大意义的，靠近虫洞的一瞬间就会被巨大的引力拉扯，生命也会瞬间消逝。

分类: 理工学科

解析:

现在为止，我们讨论的都是普通“完美”黑洞。细节上，我们讨论的黑洞都不旋转也没有电荷。如果我们考虑黑洞旋转同时/或者带有电荷，事情会变的更复杂。特别的是，你有可能跳进这样的黑洞而不撞到奇点。结果是，旋转的或带有电荷的黑洞内部连接一个相应的白洞，你可以跳进黑洞而从白洞中跳出来。这样的黑洞和白洞的组合叫做虫洞。

白洞有可能离黑洞十分远；实际上它甚至有可能在一个“不同的宇宙”--那就是，一个时空区域，除了虫洞本身，完全和我们在的区域没有连接。一个位置方便的虫洞会给我们一个方便和快捷的方法去旅行很长一段距离，甚至旅行到另一个宇宙。或许虫洞的出口停在过去，这样你可以通过它而逆着时间旅行。总的来说，它们听起来很酷。

但在你认定那个理论正确而打算去寻找它们之前，你因该知道两件事。首先，虫洞几乎可以肯定不存在。正如我们上面我们说到白洞时，只因为它们是方程组有效的数学解并不表明它们在自然中存在。特别的，当黑洞由普通物质坍塌形成（包括我们认为存在的所有黑洞）并不会形成虫洞。如果你掉进其中的一个，你并不会从什么地方跳出来。你会撞到奇点，那是你唯一可去的地方。

还有，即使形成了一个虫洞，它也被认为是不稳定的。即使是很小的扰动（包括你尝试穿过它的扰动）都会导致它坍塌。

最后，即使虫洞存在并且是稳定的，穿过它们也是十分不愉快的。贯穿虫洞的辐射（来自附近的恒星，宇宙的微波背景等等）将蓝移到非常高的频率。当你试着穿越虫洞时，你将被这些X射线和伽玛射线烤焦。虫洞的出现，几乎何以说是和黑洞同时的。

在史瓦西发现了史瓦西黑洞以后，理论物理学家们对爱因斯坦常方程的史瓦西解进行了几乎半个世纪的探索。包括上面说过的克尔解、雷斯勒——诺斯特朗姆解以及后来的纽曼解，都是围绕史瓦西的解研究出来的成果。我在这里将介绍给大家的虫洞，也是史瓦西的后代。

虫洞在史瓦西解中第一次出现，是当物理学家们想到了白洞的时候。他们通过一个爱因斯坦的思想实验，发现时空可以不是平坦的，而是弯曲的。在这种情况下，我们会十分的发现，如果恒星形成了黑洞，那么时空在史瓦西半径，也就是视界的地方是与原来的时空完全垂直的。在不是平坦的宇宙时空中，这种结构就以为着黑洞的视界内的部分会与宇宙的另一个部分相结合，然后在那里产生一个洞。这个洞可以是黑洞，也可以是白洞。而这个弯曲的视界，叫史瓦西喉，也就是一种特定的虫洞。

自从在史瓦西解中发现了虫洞，物理学家们就开始对虫洞的性质感到好奇。

我们先来看一个虫洞的经典作用：连接黑洞和白洞，成为一个爱因斯坦——罗森桥，将物质在黑洞的奇点处被完全瓦解为基本粒子，然后通过这个虫洞（即爱因斯坦——罗森桥）被传送到这个白洞的所在，并且被辐射出去。

当然，前面说的仅仅是虫洞作为一个黑洞和白洞之间传送物质的道路，但是虫洞的作用远不只如此。

黑洞和黑洞之间也可以通过虫洞连接，当然，这种连接无论是如何的将强，它还是仅仅是一个连通的“宇宙监狱”。

虫洞不仅可以作为一个连接洞的工具，它还开宇宙的正常时空中出现，成为一个突然出现在宇宙中的超空间管道。

虫洞没有视界，踏有的仅仅是一个和外界的分解面。虫洞通过这个分解面和超空间连接，但是在这里时空曲率不是无限大。就好比在一个在平面中一条曲线和另一条曲线相切，在虫洞的问题中，它就好比是一个四维管道和一个三维的空间相切，在这里时空曲率不是无限大。因而我们现在可以安全地通过虫洞，而不被巨大的引力所摧毁。

那么虫洞都有些什么性质呢？

利用相对论在不考虑一些量子效应和除引力以外的任何能量的时候，我们得到了一些十分简单、基本的关于虫洞的描述。这些描述十分重要，但是由于我们研究的重要是黑洞，而不是宇宙中的洞，因此我在这里只简单介绍一下虫洞的性质，而对于一些相关的理论以及这些理论的描述，这里先不涉及。

虫洞有些什么性质呢？最主要的一个，是相对论中描述的，用来作为宇宙中的告诉火车。但是，虫洞的第二个重要的性质，也就是量子理论告诉我们的东西又明确的告诉我们：虫洞不可能成为一个宇宙的告诉火车。虫洞的存在，依赖于一种奇异的性质和物质，而这种奇异的性质，就是负能量。只有负能量才可以维持虫洞的存在，保持虫洞与外界时空的分解面持续打开。当然，狄拉克在芬克尔斯坦参照系的基础上，发现了参照系的选择可以帮助我们更容易或者难地来分析物理问题。同样的，负能量在狄拉克的另一个参照系中，是非常容易实现的，因为能量的表现形式和观测物体的速度有关。这个结论在膜规范理论中同样起到了十分重要的作用。根据参照系的不同，负能量是十分容易实现的。在物体以近光速接近虫洞的时候，在虫洞的周围的能量自然就成为了负的。因而以接近光速的速度可以进入虫洞，而速度离光速太大，那么物体是无论如何也不可能进入虫洞的。这个也就是虫洞的特殊性质之一。

但是虫洞并没有这么太平。前面说的是在安静的相对论中的虫洞，在暴躁的量子理论中，虫洞的性质又有了十分重要的变化。

我们先来看在黑洞中的虫洞，也就是史瓦西喉和奇点周围形成的子宇宙。

黑洞周围的量子真空涨落在黑洞巨大引力的作用下，会被黑洞的引力能“喂”大，成为十分的能量辐射。这种能量会毫不留情地将一切形式的虫洞摧毁。

在没有黑洞包围的虫洞中，由于同样的没有黑洞巨大引力的“喂养”，虫洞本身也不可能开启太久。虫洞有很大几率被随机打开，但是有更大的几率突然消失。虫洞打开的时间十分短，仅仅是几个普朗克时间。在如此短的“寿命”中，即使是光也不可能走完虫洞的一半旅途，而在半路由于虫洞的消失而在整个时空中消失，成为真正的四维时空组旅行者。

而且，在没有物体通过虫洞的时候，虫洞还比较“长寿”，而一旦有物体进入了虫洞，如果这个物体是负能量的，那么还好，虫洞会被撑开；但是如果物体是正能量的，那么虫洞会在自己“自然死亡”以前就“灭亡”掉。而在宇宙中，几乎无时无刻不存在能量辐射通过宇宙的每一个角落，而这些辐射都是正能量的，因此几乎可以肯定，在自然情况下是不存在虫洞的。

那么虫洞是如何产生的呢？

虫洞的自然产生机制有两种：

其一，是黑洞的强大引力能；

其二，是克尔黑洞的快速旋转，其伦斯——梯林效应将黑洞周围的能层中的时空撕开一些小口子。这些小口子在引力能和旋转能的作用下被击穿，成为一些十分小的虫洞。这些虫洞在黑洞引力能的作用下，可以确定它们的出口在那里，但是现在还不可能完全完成，因为量子理论和相对论还没有完全结合。

大爆炸后的膨胀过程是一种引力和斥力之争，爆炸产生的动力是一种斥力，它使宇宙中的天体不断远离；天体间又存在万有引力，它会阻止天体远离，甚至力图使其互相靠近。引力的大小与天体的质量有关，因而大爆炸后宇宙的最终归宿是不断膨胀，还是最终会停止膨胀并反过来收缩变小，这完全取决于宇宙中物质密度的大小。

理论上存在某种临界密度。如果宇宙中物质的平均密度小于临界密度，宇宙就会一直膨胀下去，称为开宇宙；要是物质的平均密度大于临界密度，膨胀过程迟早会停下来，并随之出现收缩，称为闭宇宙。

问题似乎变得很简单，但实则不然。理论计算得出的临界密度为5×10－30克/厘米3。但要测定宇宙中物质平均密度就不那么容易了。星系间存在广袤的星系间空间，如果把目前所观测到的全部发光物质的质量平摊到整个宇宙空间，那么，平均密度就只有2×10－31克/厘米3，远远低于上述临界密度。

然而，种种证据表明，宇宙中还存在着尚未观测到的所谓的暗物质，其数量可能远超过可见物质，这给平均密度的测定带来了很大的不确定因素。因此，宇宙的平均密度是否真的小于临界密度仍是一个有争议的问题。不过，就目前来看，开宇宙的可能性大一些。

恒星演化到晚期，会把一部分物质（气体）抛入星际空间，而这些气体又可用来形成下一代恒星。这一过程会使气体越耗越少，以致最后再没有新的恒星可以形成。1014年后，所有恒星都会失去光辉，宇宙也就变暗。同时，恒星还会因相互作用不断从星系逸出，星系则因损失能量而收缩，结果使中心部分生成黑洞，并通过吞食经过其附近的恒星而长大。

1017～1018年后，对于一个星系来说只剩下黑洞和一些零星分布的死亡了的恒星，这时，组成恒星的质子不再稳定。当宇宙到1024岁时，质子开始衰变为光子和各种轻子。1032岁时，这个衰变过程进行完毕，宇宙中只剩下光子、轻子和一些巨大的黑洞。

10100年后，通过蒸发作用，有能量的粒子会从巨大的黑洞中逸出，并最终完全消失，宇宙将归于一片黑暗。这也许就是开宇宙末日到来时的景象，但它仍然在不断地、缓慢地膨胀着。

闭宇宙的结局又会怎样呢？闭宇宙中，膨胀过程结束时间的早晚取决于宇宙平均密度的大小。如果假设平均密度是临界密度的2倍，那么根据一种简单的理论模型，经过400～500亿年后，当宇宙半径扩大到目前的2倍左右时，引力开始占上风，膨胀即告停止，而接下来宇宙便开始收缩。

以后的情况差不多就像一部宇宙影片放映结束后再倒放一样，大爆炸后宇宙中所发生的一切重大变化将会反演。收缩几百亿年后，宇宙的平均密度又大致回到目前的状态，不过，原来星系远离地球的退行运动将代之以向地球接近的运动。再过几十亿年，宇宙背景辐射会上升到400开，并继续上升，于是，宇宙变得非常炽热而又稠密，收缩也越来越快。

在坍缩过程中，星系会彼此并合，恒星间碰撞频繁。一旦宇宙温度上升到4000开，电子就从原子中游离出来；温度达到几百万度时，所有中子和质子从原子核中挣脱出来。很快，宇宙进入“大暴缩”阶段，一切物质和辐射极其迅速地被吞进一个密度无限高、空间无限小的区域，回复到大爆炸发生时的状态。

如果宇宙真的是大爆炸产生的，目前的平均密度是对的，依照现在的理论是可以测出来的，这个值大约在150亿到200亿光年，而现在观测到的最远距离是美国观测到的150亿光年。 霍金无边界条件的量子宇宙论

霍金在1982年提出了一种既自洽又自足的量子宇宙论。在这个理论中，宇宙中的一切在原则上都可以单独地由物理定律预言出来，而宇宙本身是从无中生有而来的。这个理论建立在量子理论的基础之上，涉及到量子引力论等多种知识。

在他的理论中，宇宙的诞生是从一个欧氏空间向洛氏时空的量子转变，这就实现了宇宙的无中生有的思想。这个欧氏空间是一个四维球。在四维球转变成洛氏时空的最初阶段，时空是可由德西特度规来近似描述的暴涨阶段。然后膨胀减缓，再接着由大爆炸模型来描写。这个宇宙模型中空间是有限的，但没有边界，被称作封闭的宇宙模型。

从霍金提出这个理论之后，几乎所有的量子宇宙学研究都是围绕着这个模型展开。这是因为它的理论框架只对封闭宇宙有效。

如果人们不特意对空间引入人为的拓扑结构，则宇宙空间究竟是有限无界的封闭型，还是无限无界的开放型，取决于当今宇宙中的物质密度产生的引力是否足以使宇宙的现有膨胀减缓，以至于使宇宙停止膨胀，最后再收缩回去。这是关系到宇宙是否会重新坍缩或者无限膨胀下去的生死攸关的问题。

可惜迄今的天文观测，包括可见的物质以及由星系动力学推断的不可见物质，其密度总和仍然不及使宇宙停止膨胀的1/10。不管将来进一步的努力是否能观测到更多的物质，无限膨胀下去的开放宇宙的可能性仍然呈现在人们面前。

可以想象，许多人曾尝试将霍金的封闭宇宙的量子论推广到开放的情形，但始终未能成功。今年2月5日，霍金及图鲁克在他们的新论文“没有假真空的开放暴涨”中才部分实现了这个愿望。他仍然利用四维球的欧氏空间，由于四维球具有最高的对称性，在进行解析开拓时，也可以得到以开放的三维双曲面为空间截面的宇宙。这个三维双曲面空间遵循爱因斯坦方程继续演化下去，宇宙就不会重新收缩，这样的演化是一种有始无终的过程。

物质现象的总和。广义上指无限多样、永恒发展的物质世界，狭义上指一定时代观测所及的最大天体系统。后者往往 称作可观 测宇宙 、我们 的宇宙 ，现在 相当于天文学中的“总星系”。

词源考察 在中国古籍中最早使用宇宙这个词的是《庄子·齐物论》。“宇”的含义包括各个方向，如东西南北的一切地点。“宙”包括过去、现在、白天、黑夜，即一切不同的具体时间。战国末期的尸佼说：“四方上下曰宇，往古来今曰宙。”“宇”指空间，“宙”指时间，“宇宙”就是时间和空间的统一。后来“宇宙”一词便被用来指整个客观实在世界。与宇宙相当的概念有“天地”、“乾坤”、“六合”等，但这些概念仅指宇宙的空间方面。《管子》的“宙合”一词，“宙”指时间，“合”（即“六合”）指空间 ，与“宇宙”概念最接近。

在西方 ，宇宙这个词在英语中叫 cosmos ，在俄语中叫кocMoc ，在德语中叫 kosmos ， 在法语中叫 cosmos 。它们都源自希腊语的κoσμoζ，古希腊人认为宇宙的创生乃是从浑沌中产生出秩序来，κoσμoζ其原意就是秩序。但在英语中更经常用来表示 “宇宙”的词是 universe 。此词与universitas有关。在中世纪，人们把沿着同一方向朝同一目标共同行动的一群人称为universitas。在最广泛的意义上 ， universitas 又指一切现成的东西所构成的统一 整体，那就是universe，即宇宙。universe 和cosmos常 常表示相同的意义，所不同的是，前者强调的是物质现象的总和，而后者则强调整体宇宙的结构或构造。

宇宙观念的发展 宇宙结构观念的发展 远古时代，人们对宇宙结构的认识处于十分幼稚的状态，他们通常按照自己的生活环境对宇宙的构造作了幼稚的推测。在中国西周时期，生活在华夏大地上的人们提出的早期盖天说认为，天穹像一口锅，倒扣在平坦的大地上；后来又发展为后期盖天说，认为大地的形状也是拱形的 。 公元前 7 世纪 ，巴比伦人认为，天和地都是拱形的，大地被海洋所环绕，而其中央则是高山。古埃及人把宇宙 想 象成以天为盒盖 、大地为盒 底的大盒子，大地的中央则是尼罗河。古印度人想象圆盘形的大地负在几只大象上，而象则站在巨大的龟背上，公元前 7 世纪末，古希腊的泰勒斯认为，大地是浮在水面上的巨大圆盘，上面笼罩着拱形的天穹。

最早认识到大地是 球 形的是古希腊人 。公元前 6 世纪，毕达哥拉斯从美学观念出发，认为一切立体图形中最美的是球形，主张天体和我们所居住的大地都是球形的。这一观念为后来许多古希腊学者所继承，但直到1519～1522年，葡萄牙的F麦哲伦率领探险队完成了第一次环球航行后 ，地球是球形的观念才最终证实。

公元2世纪，C托勒密提出了一个完整的地心说。这一学说认为地球在宇宙的中央安然不动，月亮、太阳和诸行星以及最外层的恒星天都在以不同速度绕着地球旋转。为了说明行星视运动的不均匀性，他还认为行星在本轮上绕其中心转动，而本轮中心则沿均轮绕地球转动。地心说曾在欧洲流传了1000多年。1543年，N哥白尼提出科学的日心说，认为太阳位于宇宙中心，而地球则是一颗沿圆轨道绕太阳公转的普通行星。1609年，J开普勒揭示了地球和诸行星都在椭圆轨道上绕太阳公转，发展了哥白尼的日心说，同年，G伽利略则率先用望远镜观测天空，用大量观测事实证实了日心说的正确性。1687年，I牛顿提出了万有引力定律，深刻揭示了行星绕太阳运动的力学原因，使日心说有了牢固的力学基础。在这以后，人们逐渐建立起了科学的太阳系概念。

在哥白尼的宇宙图像中，恒星只是位于最外层恒星天上的光点。1584年，G布鲁诺大胆取消了这层恒星天，认为恒星都是遥远的太阳。18世纪上半叶，由于E哈雷对恒星自行的发展和J布拉得雷对恒星遥远距离的科学估计，布鲁诺的推测得到了越来越多人的赞同。18世纪中叶，T赖特、I康德和JH朗伯推测说，布满全天的恒星和银河构成了一个巨大的天体系统。FW赫歇尔首创用取样统计的方法，用望远镜数出了天空中大量选定区域的星数以及亮星与暗星的比例，1785年首先获得了一幅扁而平、轮廓参差、太阳居中的银河系结构图，从而奠定了银河系概念的基础。在此后一个半世纪中，H沙普利发现了太阳不在银河系中心、JH奥尔特发现了银河系的自转和旋臂，以及许多人对银河系直径、厚度的测定，科学的银河系概念才最终确立。

18世纪中叶，康德等人还提出，在整个宇宙中，存在着无数像我们的天体系统(指银河系)那样的天体系统。而当时看去呈云雾状的“星云”很可能正是这样的天体系统。此后经历了长达170年的曲折的探索历程，直到1924年，才由EP哈勃用造父视差法测仙女座大星云等的距离确认了河外星系的存在。

近半个世纪，人们通过对河外星系的研究，不仅已发现了星系团、超星系团等更高层次的天体系统，而且已使我们的视野扩展到远达200亿光年的宇宙深处。

宇宙演化观念的发展 在中国，早在西汉时期，《淮南子·俶真训》指出：“有始者，有未始有有始者，有未始有夫未始有有始者”，认为世界有它的开辟之时，有它的开辟以前的时期，也有它的开辟以前的以前的时期。《淮南子·天文训》中还具体勾画了世界从无形的物质状态到浑沌状态再到天地万物生成演变的过程。在古希腊，也存在着类似的见解。例如留基伯就提出，由于原子在空虚的空间中作旋涡运动，结果轻的物质逃逸到外部的虚空，而其余的物质则构成了球形的天体，从而形成了我们的世界。

太阳系概念确立以后，人们开始从科学的角度来探讨太阳系的起源。1644年，R笛卡尔提出了太阳系起源的旋涡说；1745年，GLL布丰提出了一个因大彗星与太阳掠碰导致形成行星系统的太阳系起源说；1755年和1796年，康德和拉普拉斯则各自提出了太阳系起源的星云说。现代探讨太阳系起源z的新星云说正是在康德-拉普拉斯星云说的基础上发展起来。

1911年，E赫茨普龙建立了第一幅银河星团的颜色星等图；1913年 ，HN 罗素则绘出了恒星的光谱-光度图，即赫罗图 。罗素在获 得 此 图后便提出了一个恒星从红巨星开始，先收缩进入主序 ，后沿主序下滑，最终成为红矮星的恒星演化学说 。 1924 年 ，A S 爱丁顿 提 出了恒 星 的质光关系；1937～1939年，CF魏茨泽克和贝特揭示了恒星的能源来自于氢聚变为氦的原子核反应 。这两个发现导致了罗素理论被否定，并导致了科学 的恒星演化理论的诞生。对于星系起源的研究，起步较迟，目前普遍认为 ，它是我们的宇宙开始形成的后期由原星系演化而来的。

1917年，A爱因斯坦运用他刚创立的广义相对论建立了一个“静态、有限、无界”的宇宙模型，奠定了现代宇宙学的基础。1922年，GD弗里德曼发现，根据爱因斯坦的场方程，宇宙不一定是静态的，它可以是膨胀的，也可以是振荡的。前者对应于开放的宇宙，后者对应于闭合的宇宙。1927年，G勒梅特也提出了一个膨胀宇宙模型。1929年，哈勃发现了星系红移与它的距离成正比 ，建立了著 名的 哈 勃定律。这一发现是对膨胀宇宙模型的有力支持。20世纪中叶，G伽莫夫等人提出了热大爆炸宇宙模型，他们还预言，根据这一模型，应能观测到宇宙空间目前残存着温度很低的背景辐射。1965年微波背景辐射的发现证实了伽莫夫等人的预言。从此，许多人把大爆炸宇宙模型看成标准宇宙模型。1980年，美国的古斯在热大爆炸宇宙模型的 基础上又进一步提出了暴涨宇宙模型。这一模型可以解释目前已知的大多数重要观测事实。

宇宙图景 当代天文学的研究成果表明，宇宙是有层次结构的、物质形态多样的、不断运动发展的天体系统。

层次结构 行星是最基本的天体系统。太阳系中共有九大行星：水星、金星、地球 、火星 、木星 、土星 、天王星、海王星和冥王星。除水星和金星外，其他行星都有卫星绕其运转，地球有一个卫星——月球，土星的卫星最多，已确认的有17颗。行星、小行星、彗星和流星体都围绕中心天体太阳运转，构成太阳系。太阳占太阳系总质量的 9986％，其直径约140万千米，最大的行星木星的直径约 14万千米。太阳系的大小约 120 亿千米。有证据表明，太阳系外也存在其他行星系统。2500亿颗类似太阳的恒星和星际物质构成更巨大的天体系统——银河系。银河系中大部分恒星和星际物质集中在一个扁球状的空间内 ，从侧 面 看很像一个“铁饼”，正面看去�则呈旋涡状。银河系的直径约10万光年，太阳位于银河系的一个旋臂中，距银心约 3万光年 。银河系外还有许多类似的天体系统，称为河外星系，常简称星系。现已观测到大约有10亿个。星系也聚集成大大小小的集团，叫星系团。平均而言，每个星系团约有百余个星系，直径达上千万光年。现已发现上万个星系团。包括银河系在内约40个星系构成的一个小星系团叫本星系群。若干星系团集聚在一起构成更大、更高一层次的天体系统叫超星系团。超星系团往往具有扁长的外形，其长径可达数亿光年。通常超星系团内只含有几个星系团，只有少数超星系团拥有几十个星系团。本星系群和其附近的约50个星系团构成的超星系团叫做本超星系团。目前天文观测范围已经扩展到 200亿光年的广阔空间，它称为总星系。

多样性 天体千差万别，宇宙物质千姿百态。太阳系天体中，水星、金星表面温度约达700K，遥远的冥王星向日面的温度最高时也只有 50K ；金星表面笼罩着浓密的二氧化碳大气和硫酸云雾，气压约50个大气压，水星、火星表面大气却极其稀薄，水星的大气压甚至小于2×10-9毫巴；类地行星(水星、金星、火星)都有一个固体表面，类木行星却是一个流体行星；土星的平均密度为 070克／厘米3 ，比水的密度还小 ，木星 、天王星 、海王星的平均密 度略大于水的密度，而水星 、 金星 、 地 球等的密 度则达到水的密度的5倍以上；多数行星都是顺向自转，而金星是逆向自转；地球表面生机盎然，其他行星则是空寂荒凉的世界。

太阳在恒星世界中是颗普遍而又典型的恒星。已经发现，有些红巨星的直径为太阳直径的几千倍 。中子星直径只有太阳的几万分之一 ； 超 巨星的光 度高达太阳光度的数百万倍，白矮星光度却不到太阳的几十万分之一 。红超巨星的物质密度小到只有水的密度的百万分之一 ，而白矮星、中子星的密度分别可高达水的密度的十万倍和百万亿倍 。太阳的表面温度约为6000K，O型星表面温度达 30000 K ，而红外星的表面温度只有约 600 K 。太阳的普遍磁场强度平均为1×10-4特斯拉，有些磁白矮星的磁场通常为几千 、几万高斯（ 1高斯＝10-4特斯拉 ） ，而脉冲星的磁场强度可高达十万亿高斯。有些恒星光度基本不变 ， 有些恒星光度在不断变化 ， 称变星。有的变星光度变化是有周期的，周期从 1 小时到几百天不等。有些变星的光度变化是突发性的，其中变化最剧烈的是新星和超新星，在几天内，其光度可增加几万倍甚至上亿倍。

恒星在空间常常聚集成双星或三五成群的聚星，它们可能占恒星总数的1／3。也有由几十、几百乃至几十万个恒星聚在一起的星团。宇宙物质除了以密集形式形成恒星、行星等之外，还以弥漫的形式形成星际物质。星际物质包括星际气体和尘埃，平均每立方厘米只有一个原子，其中高度密集的地方形成形状各异的各种星云。宇宙中除发出可见光的恒星、星云等天体外，还存在紫外天体、红外天体 、X 射线源、γ射线源以及射电源。

星系按形态可分为椭圆星系、旋涡星系、棒旋星系、透镜星系和不规则星系等类型。60年代又发现许多正在经历着爆炸过程或正在抛射巨量物质的河外天体，统称为活动星系，其中包括各种射电星系、塞佛特星系、N 型星系 、马卡良星系、蝎虎座BL型天体，以及类星体等等。许多星系核有规模巨大的活动：速度达几千千米／秒的气流，总能量达 1055焦耳的能量输出，规模巨大的物质和粒子抛射，强烈的光变等等。在宇宙中有种种极端物理状态：超高温、超高压、超高密、超真空、超强磁场、超高速运动、超高速自转、超大尺度时间和空间、超流、超导等。为我们认识客观物质世界提供了理想的实验环境。

运动和发展 宇宙天体处于永恒的运动和发展之中，天体的运动形式多种多样，例如自转、各自的空间运动(本动)、绕系统中心的公转以及参与整个天体系统的运动等。月球一方面自转一方面围绕地球运转，同时又跟随地球一起围绕太阳运转。太阳一方面自转，一方面又向着武仙座方向以20千米／秒的速度运动，同时又带着整个太阳系以 250千米／秒的速度绕银河系中心运转，运转一周约需 22 亿年。银河系也在自转，同时也有相对于邻近的星系的运动。本超星系团也可能在膨胀和自转。总星系也在膨胀。

现代天文学已经揭示了天体的起源和演化的历程。当代关于太阳系起源学说认为，太阳系很可能是50亿年前银河系中的一团尘埃气体云(原始太阳星云)由于引力收缩而逐渐形成的（见太阳系起源）。恒星是由星云产生的，它的一生经历了引力收缩阶段、主序阶段、红巨星阶段、晚期阶段和临终阶段 。 星系的起源和宇宙起源密切相关 ， 流行的看法是：在宇宙发生热大爆炸后40万年，温度降到 4000K，宇宙从辐射为主时期转化为物质为主时期，这时或由于密度涨落形成的引力不稳定性，或由于宇宙湍流的作用而逐步形成原星系，然后再演化为星系团和星系。热大爆炸宇宙模型描绘了我们的宇宙的起源和演化史：我们的宇宙起源于 200 亿年前的一次大爆炸，当时温度极高、密度极大。随着宇宙的膨胀，它经历了从热到冷、从密到稀、从辐射为主时期到物质为主时期的演变过程，直至10～20亿年前，才进入大规模形成星系的阶段，此后逐渐形成了我们当今看到的宇宙。1980年提出的暴涨宇宙模型则是热大爆炸宇宙模型的补充。它认为在宇宙极早期，在我们的宇宙诞生后约10-36秒的时候，它曾经历了一个暴涨阶段。

哲学分析 宇宙概念 有些宇宙学家认为，我们的宇宙是唯一的宇宙；大爆炸不是在宇宙空间的哪一点爆炸，而是整个宇宙自身的爆炸。但是，新提出的暴涨模型表明，我们的宇宙仅是整个暴涨区域的非常小的一部分，暴涨后的区域尺度要大于1026厘米，而那时我们的宇宙只有 10厘米。还有可能这个暴涨区域是一个更大的始于无规则混沌状态的物质体系的一部分。这种情况恰如科学史上人类的认识从太阳系宇宙扩展到星系宇宙，再扩展到大尺度宇宙那样，今天的科学又正在努力把人类的认识进一步向某 种 探 索中的“ 暴涨宇宙”、“无规则的混沌宇宙”推移。我们的宇宙不是唯一的宇宙，而是某种更大的物质体系的一部分，大爆炸不是整个宇宙自身的爆炸 ，而是那个更大物质体系的一部分的 爆 炸。因此，有必要区分哲学和自然科学两个不同层次的宇宙概念。哲学宇宙概念所反映的是无限多样 、永恒发 展的 物 质世界；自然科学宇宙概念所涉及的则是人类在一定时代观测所及的最大天体系统。两种宇宙概念之间的关系是一般和个别的关系。随着自然科学宇宙概念的发展，人们将逐步深化和接近对无限宇宙的认识。弄清两种宇宙概念的区别和联系，对于坚持马克思主义的宇宙 无限论 ，反对宇 宙有限论 、神创论、机械论、不可知论、哲学代替论和取消论，都有积极意义。

宇宙的创生 有些宇宙学家认为，暴涨模型最彻底的改革也许是观测宇宙中所有的物质和能量从无中产生的观点，这种观点之所以在以前不能为人们接受，是因为存在着许多守恒定律，特别是重子数守恒和能量守恒。但随着大统一理论的发展，重子数有可能是不守恒的，而宇宙中的引力能可粗略地说是负的，并精确地抵消非引力能，总能量为零。因此就不存在已知的守恒律阻止观测宇宙从无中演化出来的问题。这种“无中生有”的观点在哲学上包括两个方面：①本体论方面。如果认为“无”是绝对的虚无，则是错误的。这不仅违反了人类已知的科学实践，而且也违反了暴涨模型本身。按照该模型，我们所研究的观测宇宙仅仅是整个暴涨区域的很小的一部分，在观测宇宙之外并不是绝对的“无” 。现在观测宇宙的物质是从假真空状态释放出来的能量转化而来的，这种真空能恰恰是一种特殊的物质和能量形式，并不是创生于绝 对 的“ 无 ”。如果进 一 步 说 这 种真空能 起源于“无”，因而整个观测宇宙归根到底起源于“无”，那么这个“无”也只能是一种未知的物质和能量形式。②认识论和方法论方面。暴涨模型所涉及的宇宙概念是自然科学的宇宙概念。这个宇宙不论多么巨大，作为一个有限的物质体系 ，也有其产生、发展和灭亡的历史。暴涨模型把传统的大爆炸宇宙学与大统一理论结合起来，认为观测宇宙中的物质与能量形式不是永恒的，应研究它们的起源。它把“无”作为一种未知的物质和能量形式，把“无”和“有”作为一对逻辑范畴，探讨我们的宇宙如何从“无”——未知的物质和能量形式，转化为“有”——已知的物质和能量形式，这在认识论和方法论上有一定意义。

时空起源 有些人认为，时间和空间不是永恒的，而是从没有时间和没有空间的状态产生的。根据现有的物理理论，在小于10-43秒和10-33厘米的范围内，就没有一个“钟”和一把“尺子”能加以测量，因此时间和空间概念失效了，是一个没有时间和空间的物理世界。这种观点提出已知的时空形式有其适用的界限是完全正确的。正像历史上的牛顿时空观发展到相对论时空观那样，今天随着科学实践的发展也必然要求建立新的时空观。由于在大爆炸后10-43秒以内，广义相对论失效，必须考虑引力的量子效应，因此有些人试图通过时空的量子化的途径来探讨已知的时空形式的起源。这些工作都是有益的，但我们决不能因为人类时空观念的发展或者在现有的科学技术水平上无法度量新的时空形式，而否定作为物质存在形式的时间、空间的客观存在。

人和宇宙 从本世纪60年代开始，由于人择原理的提出和讨论，出现了人类存在和宇宙产生的关系问题。人择原理认为 ，可 能存在许多具有不同物理 参数和初始条件的宇宙，但只有物理参数和初始条件取特定值的宇宙才能演化出人类，因此我们只能看到一种允许人类存在的宇宙。人择原理用人类的存在去约束过去可能有的初始条件和物理定律，减少它们的任意性，使一些宇宙学现象得到解释，这在科学方法论上有一定的意义。但有人提出，宇宙的产生依赖于作为观测者的人类的存在 。 这种观点值得商榷 。 现在根据暴涨模型，那些被传统大爆炸模型作为初始条件的状态，有可能从极早期宇宙的演化中产生出来，而且宇宙的演化几乎变得与初始条件的一些细节无关。这样就使上述那种利用初始条件的困难来否定宇宙客观实在性的观点失去了基础。但有些人认为，由于暴涨引起的巨大距离尺度，使得从整体上去观测宇宙的结构成为不可能。这种担心有其理由，但如果暴涨模型正确的话，随着科学实践的发展，一定有可能突破人类认识上的困难。

不能绝对的说是真的还是假的目前关于这个问题还没有确凿的答案

一楼的说法我不敢苟同你的那个说法是爱因思坦的"有界无边"宇宙模型,并非你的什么"独到看法"

世事无绝对,太绝对的说法往往是错误的说法人家霍金都不敢说"至于宇宙自身不断复制，是胡说八道",只是说这是其中一种可能(见<<时间简史>>),况且能量守恒真的是亘古不变的真理吗难道就不能说它是平行宇宙中单一一个的主观幻觉

不过,必须补充的一点是在目前科学界的几种关于宇宙形态的说法中,"平行宇宙说"的确是较冷门的一说,目前最热门的是大爆炸说和爱因思坦的"有界无边"说

对于宇宙模型的探讨，有必要先说清楚“宇宙”这东西

所谓“宇宙”，一般认为它指的是物质现象的总和。广义上指无限多样、永恒发展的物质世界，狭义上指一定时代观测所及的最大天体系统。后者往往 称作可观 测宇宙 、我们 的宇宙 ，现在 相当于天文学中的“总星系”。

词源考察 在中国古籍中最早使用宇宙这个词的是《庄子·齐物论》。“宇”的含义包括各个方向，如东西南北的一切地点。“宙”包括过去、现在、白天、黑夜，即一切不同的具体时间。战国末期的尸佼说：“四方上下曰宇，往古来今曰宙。”“宇”指空间，“宙”指时间，“宇宙”就是时间和空间的统一。后来“宇宙”一词便被用来指整个客观实在世界。与宇宙相当的概念有“天地”、“乾坤”、“六合”

宇航学家认为，“虫洞”的研究虽然刚刚起步，但是它潜在的回报，不容忽视。科学家认为，如果研究成功，人类可能需要重新估计自己在宇宙中的角色和位置。现在，人类被“困”在地球上，要航行到最近的一个星系，动辄需要数百年时间，是目前人类不可能办到的。但是，未来的太空航行如使用“虫洞”，那么一瞬间就能到达宇宙中遥远的地方。

据科学家观测，宇宙中充斥着数以百万计的“虫洞”，但很少有直径超过10万公里的，而这个宽度正是太空飞船安全航行的最低要求。“负质量”的发现为利用“虫洞”创造了新的契机，可以使用它去扩大和稳定细小的“虫洞”。

科学家指出，如果把“负质量”传送到“虫洞”中，把“虫洞”打开，并强化它的结构，使其稳定，就可以使太空飞船通过。

虫洞，这个科幻园地中的主题，今天已从纸面跃出，成为天文学家搜索的目标。虫洞为何那么吸引人因为它为星际航行提供了一条捷径。例如从地球飞往最近的邻居——半人马座——比邻星，将要飞奔4光年的旅程，而通过虫洞，却只需几小时就够了。

其实，远在广义相对论发表后不久，科学家就在理论上发现了虫洞的存在，但此后，对它的研究进展很慢，它的不少性质仍然十分模糊。例如，它仅能让光线通过抑或也可使飞船穿行？直到1988年，美国加州工学院的桑恩等人，对虫洞作了较为深入的研究，才肯定虫洞的两端皆可出入，并非像黑洞那样是“单行道”。此外，旅行者在洞内仅受到一般的加速度。不像在黑洞中，若你的脚指向黑洞中心，那么巨大的引力场，会在头足之间构成极大的拉力差，足可把身首撕开。

桑恩还提出了构造虫洞的概念，当然是理论上的。他说，这涉及到对宏观空间的挖破和扭曲。生活在二维空间(如纸面)的智慧蚂蚁，它想从纸面上的一点走到另一点，按常规，只有一种办法，即沿着连接该两点的直线走去，这也是两点间的最短距离。但还有一种距离更短的走法：把纸对折成两面，使两点靠得很近，再用一个纸筒(它提供了通过第三维的一条捷径)将两点接通，蚂蚁可经纸筒而到达彼点。为此，蚂蚁必须在纸面上挖出两个孔。在这一例中，纸筒十分类似于通过更高强空间的虫洞。故欲构筑虫洞，必撕破空间。

空间不是空空的吗，怎样去撕破，挖孔实难想象。但相对论早就告诉我们，引力能弯曲空间。桑恩说，空间的裂口处，时空会出现陡峭的势态，就如黑洞中心的那种情况。但他承认，由于没有一个成熟的量子引力理论，对这个问题很难深入讨论下去。

从理论可知，虫洞内的空间被扭曲得极不自然，以致无法使它保持畅通，即使能开通，也只是一瞬间。但虫洞却可让奇异物质通过，为何奇异物质受此优待呢这还得从相对论谈起。

爱因斯坦认为，引力来自物质的两种全然不同的性质。一种是大家熟知的，质量密度越大，引力场也越强，由于物质的质量跟能量是等价的，故可说，能量密度(单位体积内所含的能量)对引力作出贡献；另一种是物质对周围所施加的压力，就像气体对容器壁所做的那样，但是这种压力原则上可正可负。

若跟物质内所含的能量相比，这种压力就小得微不足道。但桑恩说，有一种物质却具有极大的负压，奇异物质就明显地具有这种特性，且其负压之大，超过了它的能量密度。从而使得奇异物质周围的空间，被扭曲得十分奇怪，跟一般物质的扭曲情况相比，正好改变了空间扭曲的“符号”，具体地说，其引力具有排斥性。

按现代宇宙学理论，在宇宙创生后立即驱使宇宙急速膨胀的力，正是“奇异”真空的具有极大负压的排斥性引力。宇宙暴胀可能提供一种保持虫洞开放的手段。一些物理学家认为，暴胀可能造成“宇宙绳”环(宇宙理论中的一种物质)，当量子虫洞和宇宙绳环同时暴胀时，有可能产生宏观的开通的虫洞。此外，他们还相信，先进文明所创造的人工虫洞，可能用奇异物质的“支柱”来保持虫洞的畅通。故桑恩的虫洞，可谓之奇异物质虫洞。

科学家麦可思提出了磁虫洞的理论。他说，极强烈的磁场将能弯曲时空而形成虫洞。根据相对论，任何含有能量的东西(包括磁场)，皆能弯曲空间。远在20年代，一位意大利理论家莱特，就在爱氏方程中找到了磁引力。

莱特的理论说，在一个由螺线管产生的磁场中，螺线管内形成了一个引力磁，但要获得这种人工引力场，磁场需十分巨大。据麦可思说，莱特的磁引力跟桑恩的虫洞极相似。麦可思说：“其理论的实际意义，就是一个磁虫洞。”他说，若在实验室内用25T(特斯拉)的磁场，即可构造出一个磁虫洞，洞的半径极大，约为150光年，若欲将此虫洞的半径压缩到实验室的尺度，则所施加的磁场需大到10亿T，这显然超出目前人类的科技能力(最大人工磁场约10T)。但麦可思说，在天空中必定能找到这种磁虫洞，因为中子星表面的磁场达10亿T，在那里，磁虫洞将自发地产生。

磁虫洞有一个优点，按麦可恩的说法，它比较容易测量验证。由于磁引力也将影响光线，“在引力场中，光速将减慢。若光线通过螺线管时，其速度低于真空中的光速”，即可证明磁虫洞的存在。

不论奇异物质虫洞或磁虫洞，只要它们存在于天空之中，就能从地球上测得它们的特征性信号。若一个虫洞嘴处在地球和某一恒星之间，那么虫洞的引力将引起这一恒星的光产生异常的波动，将使我们看到一个两边特别明亮中间较暗(星光)R光学像。为何如此奇怪这要谈到负(质量)物质和引力透镜。

据俄科学家诺朱可夫的理论，当物体进入虫洞，“入口”处明显地增大质量，而同时在“出口”处，则立即失去对应的这份质量。即使此物体已穿出虫洞，也仍会留下这些痕迹：虫洞的一边将保持其已获得的质量，而另一边最终则呈现负质量。

负（质量）物质具有明显的特性，它只具有排斥性引力，因而能将其周围的任何物质都向四周扫出，且对光线的运动造成极大的扭曲。

通常的物质（即正质量物质），若正好通过地球与某一恒星之间，其引力将弯曲和放大这一恒星向地球射来的星光，很像一个聚光镜的行为。天文学上称之“引力透镜”效应。具体地说，我们这时将看到这一恒星星光比平时亮得多。若这个经过地球恒星间的天体，是由负物质构成的，那又将如何它也将弯曲星光，但由于其具有排斥性引力，故弯曲星光的情况迥然不同。星光经它身旁时，会出