“地球遲早要毀滅，而人類繼續(xù)生存的唯一機(jī)會是移居外太空?！边@是英國著名物理學(xué)家斯蒂芬·霍金對人類未來的觀點。他認(rèn)為，如果能在未來兩百年里避開災(zāi)難的侵襲，人類應(yīng)該就安全了，那時我們可以移居到太空。但在這兩百年里，人類面臨的危機(jī)次數(shù)可能超過以往任何時候。也許，無論在地面如何努力，人類的未來仍然是太空。

　　⊙記者 朱賢佳

　　為了生存，必須“超遠(yuǎn)距離”移民，黑洞、蟲洞等概念成為最新科幻大片《星際穿越》中實現(xiàn)外太空移民的關(guān)鍵點。

　　導(dǎo)演諾蘭邀請理論物理巨匠基普·索恩對黑洞進(jìn)行了設(shè)計，并試圖將黑洞與蟲洞之間的聯(lián)系搬上熒幕。

　　普通的黑洞都不旋轉(zhuǎn)也沒有電荷，一旦黑洞旋轉(zhuǎn)或帶電荷，事情就會變得復(fù)雜。旋轉(zhuǎn)的或帶有電荷的黑洞內(nèi)部連接一個相應(yīng)的白洞，你可以跳進(jìn)黑洞而從白洞中跳出來。這樣的黑洞和白洞的組合叫作蟲洞?！跋x洞”也可能是連接黑洞和白洞的時空隧道，所以也叫“灰道”。早在20世紀(jì)50年代，美國物理學(xué)家惠勒正式提出這一概念。

　　在電影中，黑洞周圍出現(xiàn)了超強(qiáng)的時空扭曲現(xiàn)象。對于靠近黑洞的人，其擁有自身的時間存在，影片中降落在黑洞附近行星上的宇航員與軌道上的宇航員具有不一樣的時間，這也是黑洞周圍時空的特點之一。

　　根據(jù)影片描述，在三維時空里，“蟲洞”是球狀的，因此可以從任何角度進(jìn)入，它是連接宇宙遙遠(yuǎn)區(qū)域間的時空細(xì)管，暗物質(zhì)維持著“蟲洞”出口的敞開。舉一個簡單的例子：可以將一張紙條視作通常的空間，那么從位于紙條一端的一點到位于另一端的一點需要跨過一段距離，然而如果我們把紙條兩端接在一起，那么兩點間的距離就很短了。蟲洞就類似這種“接起來”的兩端。利用“蟲洞”進(jìn)行星際穿越可以解決“時間”的問題。

　　由于宇宙空間極度浩渺，恒星之間的距離以光年計算，因此我們就需要利用時空的特點進(jìn)行旅行，否則星際旅行沒有任何可操作性。根據(jù)目前的蟲洞理論，如果要維持蟲洞的開發(fā)，就需要大量的奇異物質(zhì)，目前人類幾乎對此一無所知。但對于黑洞的探索，人類從未“溫和”過。

　　蟲洞就在我們周圍？

　　“時間就像是一條河流，在不同的地段會有不同的流速，而這正是實現(xiàn)通往未來之旅的關(guān)鍵。比整個銀河系還要重的超大黑洞可以更明顯地降低時間流逝的速度?！边@是物理大師霍金的描述。

　　根據(jù)物理學(xué)假設(shè)，這種超大黑洞就像是一部天然的時光機(jī)。如果一艘宇宙飛船進(jìn)入超大黑洞，在超大黑洞內(nèi)執(zhí)行5年任務(wù)，返回地球時會發(fā)現(xiàn)已過去了10年。

　　目前，美國科學(xué)家已經(jīng)觀測到一些黑洞的奧秘。宇宙中最明亮的光線經(jīng)常來自宇宙最深處——黑洞，黑洞就如同宇宙中的“發(fā)電站”。在黑洞中即使是光也無法逃脫引力束縛，黑洞僅能通過其他物質(zhì)受到牽引力才可探測到其存在。雖然黑洞自身是人類肉眼所看不見的，但其周圍區(qū)域受強(qiáng)大的磁場和引力作用，人類可觀測到黑洞作用下所釋放的發(fā)光放射物質(zhì)。

　　時光機(jī)是穿越時空的一種手段。為了實現(xiàn)時空穿越，必須理解我們平時不太接觸的“第四維”概念。一切物體都有長寬高，這就是平時所謂的三維形式。物理學(xué)中最基本的概念解釋說：除了三維，還有一種長度——時間的長度，這就是第四維。

　　要想搞明白這一點，我們假想自己在開車。開車沿直線行駛，是在一維中旅行。向左轉(zhuǎn)或是向右轉(zhuǎn)，則是二維旅行。驅(qū)車上下山路意味著又多增加了高度，所以是在三維空間內(nèi)。那么我們怎樣才能實現(xiàn)時間旅行？怎樣才能發(fā)現(xiàn)穿越第四維的通道呢？霍金指出，蟲洞就是穿越第四維通道關(guān)鍵。

　　霍金好友、同為重量級的物理大師基普·索恩為《星際旅行》中的蟲洞提供了理論支持，影片中頻頻出現(xiàn)在黑板上的物理學(xué)公式都是出自其親筆。

　　男主人公前NASA宇航員庫珀和他的隊友，利用土星軌道附近的一個“蟲洞”進(jìn)入另一個行星系統(tǒng)。這種超現(xiàn)實的穿越途徑必須通過“蟲洞”才能完成。“蟲洞”彎曲了空間，讓超遠(yuǎn)距離旅行可以在瞬間完成。在進(jìn)入蟲洞的時候，周圍五顏六色讓其看起來像是個色彩斑斕的迪斯科燈。

　　根據(jù)理論推演，“蟲洞”可以把平行宇宙和嬰兒宇宙連接起來，并提供時間旅行的可能性。

　　“蟲洞”實際上是個很早就誕生的概念。1916年愛因斯坦場方程的解中就有了“蟲洞”理論的雛形，此后一直到20世紀(jì)50年代，美國物理學(xué)家惠勒系統(tǒng)了提出了這一概念。“蟲洞”對時空旅行的意義巨大，因為假設(shè)我們有個“蟲洞”，那么星際探索就完全不是停留在目前的階段了。

　　霍金認(rèn)為，蟲洞就在我們周圍，只是小到肉眼無法看見。宇宙萬物都會出現(xiàn)小孔或裂縫，這種基本規(guī)律同樣適用于時間。時間也有細(xì)微的裂縫和空隙，比分子、原子還要小的空隙被稱作“量子泡沫”，而蟲洞就存在于“量子泡沫”中。有朝一日，人類也許能夠捕獲某一個蟲洞，將它放大到足以使人類甚至宇宙飛船從中穿過。

　　另外值得一提的是，庫珀駕駛的宇宙飛船起碼是目前人類歷史上速度最快的載人飛船“阿波羅”10號的2000倍，才能實踐基普·索恩的蟲洞穿越。在太空飛行數(shù)年后飛船將到達(dá)其最高速度——相當(dāng)于光速的99%。這一速度將真正實現(xiàn)“天上一天人間一年”的神話，乘客也就能通過時間的相對性“飛向未來”。

　　盡管這是一部科幻片，但基普·索恩、霍金都對時間旅行深信不疑，對通向未來的時間旅行更是如此。

　　黑洞的是與非

　　物理學(xué)界有個疑慮始終存在，用上述方式進(jìn)行時光旅行的問題在于，接近超大黑洞的危險太大。但人類正試圖了解黑洞，并消除這種恐懼。

　　2005年3月18日報道，美國布朗大學(xué)物理教授霍拉蒂·納斯塔西通過實驗在地球上制造出了第一個人造黑洞。

　　然而“納斯塔西黑洞”并不是黑的，而是明亮的火球。然而這些明亮的火球卻具備了黑洞的顯著特性：火球可以將周圍10倍于自身質(zhì)量的粒子吸收，這比所有量力物理學(xué)所推測的火球可吸收的粒子數(shù)目還要多。納斯塔西介紹說，“布魯克海文國家實驗室里的相對重離子對撞機(jī)，可以以接近光速的速度把大型原子的核子（如金原子核子）相互碰撞，產(chǎn)生相當(dāng)于太陽表面溫度3億倍的熱能?！?/p>

　　黑洞研究時時伴隨著恐懼。

　　在歐洲，有人擔(dān)心建于歐洲日內(nèi)瓦的世界最大“大型強(qiáng)子對撞機(jī)”會制造出黑洞吞噬地球生物，其威力是目前最強(qiáng)核武器的上百萬倍。系統(tǒng)第一負(fù)責(zé)人是英國著名物理學(xué)家林恩·埃文斯，大型強(qiáng)子對撞機(jī)最早就是由他設(shè)想出來并主導(dǎo)制造的。其運(yùn)作原理是：假設(shè)在大型強(qiáng)子對撞機(jī)內(nèi)的質(zhì)子相撞產(chǎn)生粒子的過程中，形成了微小黑洞，每個質(zhì)子擁有的能量可跟一只飛行中的蚊子相當(dāng)。天文學(xué)上的黑洞比大型強(qiáng)子對撞機(jī)能產(chǎn)生的任何東西的質(zhì)量更重。一些純理論預(yù)言大型強(qiáng)子對撞機(jī)能產(chǎn)生這種粒子產(chǎn)品。所有這些理論都預(yù)測大型強(qiáng)子對撞機(jī)產(chǎn)生的此類粒子會立刻分解。因此它產(chǎn)生的黑洞將沒時間濃縮物質(zhì)，產(chǎn)生肉眼可見的結(jié)果。

　　盡管林恩·埃文斯一再解釋這不會對地球造成威脅，但大型強(qiáng)子對撞機(jī)就相當(dāng)于一個“人造黑洞”制造機(jī)器。學(xué)界認(rèn)為大型對撞機(jī)對理論物理的研究絕不僅限于恐懼，借助大型對撞機(jī)物理學(xué)家還發(fā)現(xiàn)了“上帝粒子”。2013年諾貝爾物理學(xué)獎授予希格斯和弗朗索瓦·恩格勒，以表彰他們對希格斯玻色子（又稱“上帝粒子”）所做的預(yù)測。日本也在加緊推進(jìn)新一代加速器“國際直線對撞機(jī)(ILC)”計劃。去年8月份，日本科學(xué)家在東京召開記者會，宣布確定巖手、宮城兩縣的北上山地作為建設(shè)候選地。

　　就如同“黑洞”并非只有黑暗的一面。中國東南大學(xué)的科學(xué)家崔鐵軍和程強(qiáng)將納瑞馬諾維和基爾迪謝維的理論應(yīng)用為實踐，建造了一個微波頻率的“人造黑洞”。該設(shè)備采用一種“超級材料”構(gòu)造成60個同軸環(huán)，據(jù)悉，超級材料曾被用于制造隱身斗篷。

　　據(jù)程強(qiáng)介紹，存在于東南大學(xué)毫米波國家重點實驗室的“人造黑洞”。這是一個不具有危險性的“黑洞”，不僅如此，這種裝置還能在未來用于收集太陽能。在這方面，“人造黑洞”將比世界上任何一種太陽能電池板都更高效。一些物理愛好者甚至為這種全新的裝置設(shè)計了一些新功能，比如將它裝置在航天器中的太陽帆上，或者用來吸收空氣中游散的電磁波。光學(xué)人造黑洞則能夠完全將這些光線吸收，并直接轉(zhuǎn)化吸收在同軸環(huán)上的太陽能電池。如果這種設(shè)備能夠有效地工作，那么以后將不再需要采用拋物線反射鏡收集太陽光線。

　　事實上，科學(xué)家從未溫和地走進(jìn)黑洞，盡管面臨各種威脅論，但仍以“咆哮”的姿態(tài)，試圖揭開宇宙的奧秘，為人類開拓在外太空生存的可能性。