“纸上谈兵”的星际旅行

郑　军

1928年，考古学家在埃及发现了一个巨大的圆环状建筑，它年代久远，可以追溯到古埃及的史前文明时期，甚至可能是外星文明的遗物，但没人知道它是用来干什么的。几十年后，考古学家丹尼尔·杰克逊博士读出了圆环上的文字，认为它是穿越宇宙的捷径——一个能制造虫洞的超级装置，于是这个圆环便被称为“星际之门”。美国政府派出杰克·欧尼尔上校带领小分队和杰克逊博士一起进入“星际之门”，到另一面的世界探险。如果那个世界威胁到了这边的世界，他们就用超级核弹炸毁“星际之门”。

小分队瞬间就来到了一个异星球上，在那里，外星人“雷”用先进科技统治着一群文盲，这些人正是古埃及人的后代。原来，一万年前“雷”曾经统治着古埃及，并用“星际之门”将埃及人陆续掳往异星作奴隶。留守的古埃及人在“雷”离开后发动起义，将地球上的“星际之门”掩埋，使得“雷”无法再回到地球。而现在这支小分队误打误撞，令人类再次面对邪恶外星人的威胁……

《星际之门》是最早设想用虫洞瞬时传送装置来作为星际航行方式的电影之一，在此基础上拍摄的同名科幻电视剧已经拍摄到了第十季。本期“SF影像”将带领大家了解一下，电影里的瞬间星际航行究竟是如何实现的。

神奇的虫洞

物理学家从一些理论中推导出虫洞的存在，认为宇宙空间不是平的，某些时候，宇宙间遥远的两点可以由一种奇异空间连接起来。即使两点相隔亿万光年，只要经过这种空间，瞬间就可到达，比乘任何飞船都快。这便是虫洞。

在宇宙中，只有黑洞才拥有足够的引力并能在它周围制造出一个虫洞。影片中外星人能够任意开启虫洞，显然已经拥有了可以媲美黑洞的力量。

除了连接宇宙中两点的虫洞外，还有一种理论上的虫洞。因为黑洞可以吸收一切物质，有进无出，那么进去的物质去哪里了呢？于是科学家设想，宇宙中会存在一种物质“只出不进”的“白洞”，而虫洞就是连接黑洞和白洞的通道。通过它，我们可以从一个宇宙进入另一个宇宙。本栏目2007年第2期介绍的电影《黑洞表面》就描写了宇宙飞船通过虫洞进入另一个宇宙的故事。《星际之门》讲的是第一类比较“朴素”的虫洞。

由于虫洞空间就像一个洞般狭长，所以电影里把它表现为如同隧道的形式，里面有许多眩目的光线，或者某种漩涡，某种扭曲空间，以表现虫洞巨大引力造成的结果。不过如果真按照虫洞理论来讲，普通物质进入虫洞后会被引力分解为基本粒子，但却不会在另一端拼接复原，飞船可是“有进无出”了！

假设飞船有保护装置避免被虫洞分解，当它接近虫洞时，将在沿虫洞的方向被拉长，在与虫洞垂直的方向被压扁。如果虫洞宽度不够的话，飞船在进入虫洞前，就被这两种力量摧毁了。这个适合的宽度是多少呢？虫洞的半径要达到1光年才行！

到目前为止，人类尚没有在宇宙中发现虫洞存在的证据，但是据理论推测，宇宙间有可能存在着许多虫洞，但它们过于细小，极少有直径超过1光年的。达不到这个宽度，宇宙飞船甚至无法进入虫洞。

幸好我们又发现了“反物质”——它可以扩大和稳定细小的虫洞，保护飞船不被分解，但这得消耗大得惊人的能量。为维持半径只有1千米的虫洞，所需要的反物质便相当于整个太阳系的质量。如果要维持1光年半径的虫洞，把相当于整个银河系质量的反物质填进去都不够用。当然，《星际之门》中的外星人轻松制造了虫洞，是因为我们假设他们有超越人类物理学的先进科学，这些能量消耗便可以忽略不计。

外星人的贴心保护

按照物理学家的计算，物体只有以接近光速的高速才能进入虫洞。所以我们在《星球大战》这类电影里，总是看到飞船要拼命加速才能进入虫洞，并且在加速期间经常被敌方军舰缠住。像《星际之门》这样靠步行就能进入的虫洞，至少从人类的物理理论上讲是不可能的。

另外，虫洞有巨大的引力和辐射，它周围充满强烈的X射线和伽玛射线，人类接近时都会被杀死。在科幻片《神秘金球》中，人类飞船在穿越虫洞时，要包上几米厚的铅层来保护宇航员。而在《星际之门》中，欧尼尔上校和队员们穿着一身迷彩服就平安地走过了虫洞。当然，我们仍然可以把这归功于无所不能的外星人身上。

遥远的星际隧道

20世纪30年代，物理学家爱因斯坦和纳森·罗森在研究引力场方程时，假设了虫洞这种奇异空间的存在，所以它最早的名称是“爱因斯坦—罗森桥”。后来，人们常用蛀虫来形象地解释这一概念：假设苹果上有只虫子，为了从苹果表面的A点到达B点，它可以绕苹果半圈，也可以从苹果中央蛀一个洞直接穿过，后者的距离要省很多。从那以后，人们又称这一物理概念为虫洞。后来，科学家们开始从理论上分析虫洞的性质，并研究“虫洞旅行”的可行性。另一方面，科学家发现了反物质——正电子、反质子、负能量……人类开始认识到反物质的存在，而反物质正是制造人工虫洞的必要能源。2008年9月10日，欧洲大型强子对撞机启动，引起了全世界的关注，因为它的实验目的之一就是寻找反物质。然而，现实科学与人造虫洞的星际旅行之间，仍然存在着似乎过于遥远的距离。