60多年前，愛因斯坦提出了“蟲洞”理論。那么，“蟲洞”是什么呢？簡單地說，“蟲洞”是宇宙中的隧道，它能扭曲空間，可以讓原本相隔億萬公里的地方近在咫尺。
早在20世紀(jì)50年代，已有科學(xué)家對(duì)“蟲洞”作過研究，由于當(dāng)時(shí)歷史條件所限，一些物理學(xué)家認(rèn)為，理論上也許可以使用“蟲洞”，但“蟲洞”的引力過大，會(huì)毀滅所有進(jìn)入的東西，因此不可能用在宇宙航行上。
隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，新的研究發(fā)現(xiàn)，“蟲洞”的超強(qiáng)力場可以通過“負(fù)質(zhì)量”來中和，達(dá)到穩(wěn)定“蟲洞”能量場的作用?？茖W(xué)家認(rèn)為，相對(duì)于產(chǎn)生能量的“正物質(zhì)”，“反物質(zhì)”也擁有“負(fù)質(zhì)量”，可以吸去周圍所有能量。像“蟲洞”一樣，“負(fù)質(zhì)量”也曾被認(rèn)為只存在于理論之中。不過，目前世界上的許多實(shí)驗(yàn)室已經(jīng)成功地證明了“負(fù)質(zhì)量”能存在于現(xiàn)實(shí)世界，并且通過航天器在太空中捕捉到了微量的“負(fù)質(zhì)量”。
據(jù)美國華盛頓大學(xué)物理系研究人員的計(jì)算，“負(fù)質(zhì)量”可以用來控制“蟲洞”。他們指出，“負(fù)質(zhì)量”能擴(kuò)大原本細(xì)小的“蟲洞”，使它們足以讓太空飛船穿過。他們的研究結(jié)果引起了各國航天部門的極大興趣，許多國家已考慮撥款資助“蟲洞”研究，希望“蟲洞”能實(shí)際用在太空航行上。
宇航學(xué)家認(rèn)為，“蟲洞”的研究雖然剛剛起步，但是它潛在的回報(bào)，不容忽視?？茖W(xué)家認(rèn)為，如果研究成功，人類可能需要重新估計(jì)自己在宇宙中的角色和位置?，F(xiàn)在，人類被“困”在地球上，要航行到最近的一個(gè)星系，動(dòng)輒需要數(shù)百年時(shí)間，是目前人類不可能辦到的。但是，未來的太空航行如使用“蟲洞”，那么一瞬間就能到達(dá)宇宙中遙遠(yuǎn)的地方。
據(jù)科學(xué)家觀測，宇宙中充斥著數(shù)以百萬計(jì)的“蟲洞”，但很少有直徑超過10萬公里的，而這個(gè)寬度正是太空飛船安全航行的最低要求。“負(fù)質(zhì)量”的發(fā)現(xiàn)為利用“蟲洞”創(chuàng)造了新的契機(jī)，可以使用它去擴(kuò)大和穩(wěn)定細(xì)小的“蟲洞”。
科學(xué)家指出，如果把“負(fù)質(zhì)量”傳送到“蟲洞”中，把“蟲洞”打開，并強(qiáng)化它的結(jié)構(gòu)，使其穩(wěn)定，就可以使太空飛船通過。
蟲洞，這個(gè)科幻園地中的主題，今天已從紙面躍出，成為天文學(xué)家搜索的目標(biāo)。蟲洞為何那么吸引人?因?yàn)樗鼮樾请H航行提供了一條捷徑。例如從地球飛往最近的鄰居——半人馬座——比鄰星，將要飛奔4光年的旅程，而通過蟲洞，卻只需幾小時(shí)就夠了。
其實(shí)，遠(yuǎn)在廣義相對(duì)論發(fā)表后不久，科學(xué)家就在理論上發(fā)現(xiàn)了蟲洞的存在，但此后，對(duì)它的研究進(jìn)展很慢，它的不少性質(zhì)仍然十分模糊。例如，它僅能讓光線通過?抑或也可使飛船穿行？直到1988年，美國加州工學(xué)院的桑恩等人，對(duì)蟲洞作了較為深入的研究，才肯定蟲洞的兩端皆可出入，并非像黑洞那樣是“單行道”。此外，旅行者在洞內(nèi)僅受到一般的加速度。不像在黑洞中，若你的腳指向黑洞中心，那么巨大的引力場，會(huì)在頭足之間構(gòu)成極大的拉力差，足可把身首撕開。
桑恩還提出了構(gòu)造蟲洞的概念，當(dāng)然是理論上的。他說，這涉及到對(duì)宏觀空間的挖破和扭曲。生活在二維空間(如紙面)的智慧螞蟻，它想從紙面上的一點(diǎn)走到另一點(diǎn)，按常規(guī)，只有一種辦法，即沿著連接該兩點(diǎn)的直線走去，這也是兩點(diǎn)間的最短距離。但還有一種距離更短的走法：把紙對(duì)折成兩面，使兩點(diǎn)靠得很近，再用一個(gè)紙筒(它提供了通過第三維的一條捷徑)將兩點(diǎn)接通，螞蟻可經(jīng)紙筒而到達(dá)彼點(diǎn)。為此，螞蟻必須在紙面上挖出兩個(gè)孔。在這一例中，紙筒十分類似于通過更高強(qiáng)空間的蟲洞。故欲構(gòu)筑蟲洞，必撕破空間。
空間不是空空的嗎，怎樣去撕破，挖孔?實(shí)難想象。但相對(duì)論早就告訴我們，引力能彎曲空間。桑恩說，空間的裂口處，時(shí)空會(huì)出現(xiàn)陡峭的勢態(tài)，就如黑洞中心的那種情況。但他承認(rèn)，由于沒有一個(gè)成熟的量子引力理論，對(duì)這個(gè)問題很難深入討論下去。
從理論可知，蟲洞內(nèi)的空間被扭曲得極不自然，以致無法使它保持暢通，即使能開通，也只是一瞬間。但蟲洞卻可讓奇異物質(zhì)通過，為何奇異物質(zhì)受此優(yōu)待呢?這還得從相對(duì)論談起。
愛因斯坦認(rèn)為，引力來自物質(zhì)的兩種全然不同的性質(zhì)。一種是大家熟知的，質(zhì)量密度越大，引力場也越強(qiáng)，由于物質(zhì)的質(zhì)量跟能量是等價(jià)的，故可說，能量密度(單位體積內(nèi)所含的能量)對(duì)引力作出貢獻(xiàn)；另一種是物質(zhì)對(duì)周圍所施加的壓力，就像氣體對(duì)容器壁所做的那樣，但是這種壓力原則上可正可負(fù)。
若跟物質(zhì)內(nèi)所含的能量相比，這種壓力就小得微不足道。但桑恩說，有一種物質(zhì)卻具有極大的負(fù)壓，奇異物質(zhì)就明顯地具有這種特性，且其負(fù)壓之大，超過了它的能量密度。從而使得奇異物質(zhì)周圍的空間，被扭曲得十分奇怪，跟一般物質(zhì)的扭曲情況相比，正好改變了空間扭曲的“符號(hào)”，具體地說，其引力具有排斥性。
按現(xiàn)代宇宙學(xué)理論，在宇宙創(chuàng)生后立即驅(qū)使宇宙急速膨脹的力，正是“奇異”真空的具有極大負(fù)壓的排斥性引力。宇宙暴脹可能提供一種保持蟲洞開放的手段。一些物理學(xué)家認(rèn)為，暴脹可能造成“宇宙繩”環(huán)(宇宙理論中的一種物質(zhì))，當(dāng)量子蟲洞和宇宙繩環(huán)同時(shí)暴脹時(shí)，有可能產(chǎn)生宏觀的開通的蟲洞。此外，他們還相信，先進(jìn)文明所創(chuàng)造的人工蟲洞，可能用奇異物質(zhì)的“支柱”來保持蟲洞的暢通。故桑恩的蟲洞，可謂之奇異物質(zhì)蟲洞。
科學(xué)家麥可思提出了磁蟲洞的理論。他說，極強(qiáng)烈的磁場將能彎曲時(shí)空而形成蟲洞。根據(jù)相對(duì)論，任何含有能量的東西(包括磁場)，皆能彎曲空間。遠(yuǎn)在20年代，一位意大利理論家萊特，就在愛氏方程中找到了磁引力。
萊特的理論說，在一個(gè)由螺線管產(chǎn)生的磁場中，螺線管內(nèi)形成了一個(gè)引力磁，但要獲得這種人工引力場，磁場需十分巨大。據(jù)麥可思說，萊特的磁引力跟桑恩的蟲洞極相似。麥可思說：“其理論的實(shí)際意義，就是一個(gè)磁蟲洞。”他說，若在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)用2.5T(特斯拉)的磁場，即可構(gòu)造出一個(gè)磁蟲洞，洞的半徑極大，約為150光年，若欲將此蟲洞的半徑壓縮到實(shí)驗(yàn)室的尺度，則所施加的磁場需大到10億T，這顯然超出目前人類的科技能力(最大人工磁場約10T)。但麥可思說，在天空中必定能找到這種磁蟲洞，因?yàn)橹凶有潜砻娴拇艌鲞_(dá)10億T，在那里，磁蟲洞將自發(fā)地產(chǎn)生。
磁蟲洞有一個(gè)優(yōu)點(diǎn)，按麥可恩的說法，它比較容易測量驗(yàn)證。由于磁引力也將影響光線，“在引力場中，光速將減慢。若光線通過螺線管時(shí)，其速度低于真空中的光速”，即可證明磁蟲洞的存在。
不論奇異物質(zhì)蟲洞或磁蟲洞，只要它們存在于天空之中，就能從地球上測得它們的特征性信號(hào)。若一個(gè)蟲洞嘴處在地球和某一恒星之間，那么蟲洞的引力將引起這一恒星的光產(chǎn)生異常的波動(dòng)，將使我們看到一個(gè)兩邊特別明亮中間較暗(星光)R光學(xué)像。為何如此奇怪?這要談到負(fù)(質(zhì)量)物質(zhì)和引力透鏡。
據(jù)俄科學(xué)家諾朱可夫的理論，當(dāng)物體進(jìn)入蟲洞，“入口”處明顯地增大質(zhì)量，而同時(shí)在“出口”處，則立即失去對(duì)應(yīng)的這份質(zhì)量。即使此物體已穿出蟲洞，也仍會(huì)留下這些痕跡：蟲洞的一邊將保持其已獲得的質(zhì)量，而另一邊最終則呈現(xiàn)負(fù)質(zhì)量。
負(fù)（質(zhì)量）物質(zhì)具有明顯的特性，它只具有排斥性引力，因而能將其周圍的任何物質(zhì)都向四周掃出，且對(duì)光線的運(yùn)動(dòng)造成極大的扭曲。
通常的物質(zhì)（即正質(zhì)量物質(zhì)），若正好通過地球與某一恒星之間，其引力將彎曲和放大這一恒星向地球射來的星光，很像一個(gè)聚光鏡的行為。天文學(xué)上稱之“引力透鏡”效應(yīng)。具體地說，我們這時(shí)將看到這一恒星星光比平時(shí)亮得多。若這個(gè)經(jīng)過地球恒星間的天體，是由負(fù)物質(zhì)構(gòu)成的，那又將如何?它也將彎曲星光，但由于其具有排斥性引力，故彎曲星光的情況迥然不同。星光經(jīng)它身旁時(shí)，會(huì)出現(xiàn)所謂焦散現(xiàn)象，即星光從透鏡（負(fù)物質(zhì)天體）的軸線處被推出，而在兩邊上聚焦。這意味著，當(dāng)負(fù)物質(zhì)天體運(yùn)動(dòng)在地球與某一恒星之間時(shí)，我們將看到，這個(gè)恒星不是像平時(shí)那樣的一個(gè)光點(diǎn)，而是在亮度上出現(xiàn)兩個(gè)突然增亮的跳躍。這種“雙峰”亮度特征信號(hào)是十分明顯的，故為探測出蟲洞提供了一個(gè)方便之門。
桑恩之所以去研究“蟲洞”，有個(gè)很重要的直接原因是因?yàn)楹糜芽?薩根的求助；當(dāng)時(shí)卡爾.薩根正構(gòu)思一個(gè)科幻題材，和桑恩討論蟲洞的想法，桑恩遂極感興趣，為此研究了蟲洞的可行性并推導(dǎo)了蟲洞模型。
