昨晚煮面时突然想通了一件事,银河系可能是个大虫洞
事情是这样的,我站在灶台前等水烧开,眼睛盯着锅里开始冒起来的小气泡,脑子里不知怎么就想起了前阵子看过的一篇论文,那篇论文的名字挺唬人的,叫《我们的星系是一个巨大的可穿越虫洞吗》,发表在《物理学年鉴》上,作者是一群正儿八经的物理学家,有意大利的,有印度的,有美国的,领头的叫萨哈罗夫,他们不是在写科幻小说,他们是真的在算。
水开了,我把面条丢进去,继续想这件事。
我以前跟你一样,总以为虫洞是科幻片里的玩意儿,那种东西离现实远得很,属于"也许一万年后再说"的范畴,但那天晚上我突然意识到一个问题:如果虫洞真的存在,它会藏在哪儿?总不能就挂在半空中等着我们去发现吧,那也太明显了。
答案可能是——它一直都"藏"在我们眼皮底下。
银河系中心的秘密,不止一个黑洞那么简单
先聊点你肯定知道的基础事实,在我们银河系的正中心,有一个超级黑洞叫人马座A*,天文学家盯着它研究了几十年,测出它的质量大约是太阳的四百万倍,这件事在科学界基本没什么争议了,连2020年的诺贝尔物理学奖都颁给了证明它存在的人。
但问题来了,黑洞真的是终极答案吗?
广义相对论说,黑洞的核心是一个奇点——密度无限大、体积无限小的一个点,坦率讲,物理学家自己都不太信这东西真的存在。"无限"这个词在物理学里往往意味着理论出bug了,就像你写代码时蹦出来的那个NaN,不是答案,是报错。
所以从上世纪九十年代开始,就有一些理论物理学家在琢磨另一条路,他们发现,爱因斯坦的方程其实允许存在一种更"温和"的东西——不是黑洞,而是虫洞,数学上完全成立,不需要无限大,不需要奇点,一切都规规矩矩的。
这东西被叫做虫洞,或者说爱因斯坦-罗森桥,你可以把它想象成宇宙里的隧道,一头在这儿,另一头在别处,穿过它,你可能就到了另一个时空。
萨哈罗夫团队就是沿着这条路往下走的,他们做的事情很暴力——用现有的实测数据,往虫洞模型里套,然后倒推:如果银河系中心真的是一个虫洞,它需要满足什么条件?
暗物质,或者说是虫洞的另一头
算出银河系的旋转速度,简单说,星系转得太快了,边缘的恒星早就该被甩出去,但它们没有,按照我们能看见的物质算,引力根本不够,所以物理学家假设有一种看不见的东西提供了额外的引力,这东西就叫暗物质。
| 观测事实 | 传统解释 | 虫洞假说 |
| 星系旋转速度异常 | 存在暗物质晕 | 虫洞另一端星系的引力"漏"过来了 |
| 引力透镜效应 | 暗物质团块导致 | 虫洞结构弯曲空间导致 |
| 星系形成过程 | 暗物质提供引力种子 | 虫洞的存在引导了物质聚集 |
萨哈罗夫他们算了一圈发现——完全吻合,那些暗物质观测数据放到虫洞模型里,不用额外假设,严丝合缝地对上了,你不需要发明一种至今找不到的暗物质粒子,你只需要承认银河系本身可能就是一个巨大的虫洞。
面条快好了,我搅了搅锅,突然觉得这个想法妙得很。
你看,我们费了那么大劲找暗物质,挖了几千米深的矿井放探测器,在太空里架仪器,找了四五十年啥也没找着,如果答案不在"找新粒子"上,而在于"重新理解我们所在的空间结构"呢?
如果这事儿是真的,意味着什么
我把面条捞出来,突然不太想吃了,因为脑子里全是另一个问题。
如果银河系真的是个虫洞,那我们生活在虫洞的里面,不是旁边,不是附近,是字面意义上的里面,整个星系就是这条隧道,太阳系是隧道里的一粒灰尘,地球是灰尘上的一个斑点,我和我的锅、我的面、我的厨房,都在虫洞肚子里。
这听起来有点抽象,但仔细想想——
- 虫洞的内部可以稳定存在,不需要奇点这类怪东西
- 从外面看,它就是黑洞的样子,完全符合我们的观测结果
- 内部空间可以非常非常大,大到装下整个银河系不在话下
这就解释了为什么我们从来没发现过虫洞——因为我们一直在从里面往外看,就像你住在一条隧道里,你看到的只是隧道的墙壁和两端的光,你不会意识到这是一条隧道,你只会觉得"世界就是这个洞"。
李政道先生晚年说过一句话,大概意思是:我们可能是生活在一个扭曲时空的内部而不自知,就像鱼不知道自己在水里,当时我觉得这是哲学感慨,现在想想,老人家可能就是在暗示这类东西。
能不能穿过去
昨天跟一个搞理论物理的朋友聊到这个,他的第一反应很实在:能穿过吗?
他说,虫洞最大的问题是稳定性,普通物质一进去,虫洞的"喉咙"马上坍缩,快得连光都来不及穿过,但萨哈罗夫他们设想的这类虫洞可以靠量子效应维持稳定,理论上是可以穿越的——能装下整个银河系的结构,喉咙处的曲率反而可以很平缓。
换句话说,穿越虫洞也许根本不会像电影里那样轰轰烈烈,你可能早就穿过去过,只是没有感觉到任何异常——就像你根本没意识到自己正在以三十万公里的速度绕银河中心飞行,面条该煮还是要煮,日子该过还是要过。
目前这只是一篇理论论文的推演结果,远没有得到证实,但它是基于正经的广义相对论方程和实测天体物理数据推导出来的,不是民科瞎猜,萨哈罗夫团队的核心论点其实很谦逊:我们只是指出了一个数学上成立且和现有观测不矛盾的可能性。
这就够了,很多重大的科学突破,最开始就是一句"不矛盾"。
面吃完了,我把碗放进水槽,抬头看了一眼厨房窗外,城市的光污染太严重,看不见几条银河,但我突然觉得那个看不见的中心,那个位置在射手座方向的东西,好像没那么遥远了,它可能不只是一个沉默的黑洞,而是一扇门,而我们,或许已经在门里头住了很久,久到忘了这是一扇门。
