人类已能模拟出全息虫洞！不过，我们离“星际穿越”还很遥远

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2022年的12月1日，世界顶级科学杂志《科学》的封面是一个虫洞，在里面刊载的论文中，美国加州理工学院的Maria Spiropulu领导的团队使用量子计算机对虫洞进行了“模拟”。

同时声称“造出”了有史以来的第一个虫洞，虫洞作为一个常用的科幻概念，经常和宇宙旅行联系在一起，这次的新闻能给人类带来什么巨大的变化吗？

虫洞：太空旅行的“捷径”

太空旅行是人类的一个梦想之一，可是光速的极限在浩瀚的宇宙中，为人类设置了太空旅行最严重的障碍，如我们如果要前往最近的仙女星系光都要花费20万年的时间，人的肉体是无法承受这样的时间跨度。

要让太空旅行的时间跨度适应人类的生命，就必须改变旅途的长度，根据爱因斯坦的广义相对论，物质的存在会使得空间弯曲，通过更剧烈地改变空间几何，理论上就能够出现一个“捷径”。

虫洞，就是这个捷径，我们来举个例子：

在一张纸上，如果分别有两个点，一个点在左上角，一个点在右下角，那么通过现有知识告诉我们两个点之间最短的路径——

两点之间直线最短，那么最短路径就是通过直线连接两个点。

那有没有办法更短呢？

有，就是我们把纸张拿起来将纸对折，让两个点重合，然后想一个办法，制造出一条通路连接这两个点，虫洞就是这个“道路”。

放到现实生活当中，对折纸是可以做到的，因为纸张对于我们来说是一个二维空间，可以操作的，那么三维空间中能不能产生这样的捷径呢？

在爱因斯坦的广义相对论中，虫洞对于我们就好像我们对于纸张，很多科学家假设虫洞是一种四维空间的投影，能够把我们的三维世界像“折纸”一样把数十亿光年的距离的两个地点连接起来。

这样的理论上存在的虫洞我们称之为“可穿越虫洞，”在科幻电影《星际穿越》中，主角们就通过这样一个虫洞快速旅行到了遥远的其他星系当中去。

由于虫洞具有如此吸引人的特质，无数的科学家开始深入地研究，在研究的过程中，虫洞也被分为了很多类型。

如上面能够带领我们做宇宙旅行的是“引力虫洞”，这是一种宏观的，我们能“看得到”的虫洞；另一个，就是量子态的“量子虫洞”。

这一次登上《科学》杂志封面的虫洞，就是通过谷歌的量子计算机“模拟”出来的量子虫洞。

在量子力学里，当几个基础粒子在彼此相互作用后，由于各个粒子所拥有的特性是整体的，再也不是单一的了，这个性质称之为“量子纠缠”。

用普通人能听懂的话来说——

两个粒子就像两个硬币，他们之间是不存在关联的，就是你丢硬币A丢出的结果和你丢B硬币没有任何关联。

但是在量子纠缠中的两个粒子，他们是相关的，用硬币来举例的话——

无论两个“纠缠”的硬币距离多远，只要他们之间“纠缠了”，他们投掷出来的结果永远都是相同的。

量子纠缠由于具有超远距离作用，其性质和虫洞十分的类似，就像两个粒子之间打开了一个“虫洞”，让信息能够传输过去，使他们的特性相同。

研究人员就设想在两组纠缠的粒子之间，能否使用一种物理方式让其链接，让两个互相纠缠的粒子来编码出虫洞的“入口”。

花费了几年的时间以后，研究人员把理论模型映射到神经网络的神经元之间，通过量子计算机的7个量子位编码14个物质粒子，观测数据是否被传输了过来。

最终，在2022年1月的深夜，相同的信号出现了，也就是所说的虫洞“出现”了。

看起来，这个实验“创造”了一个虫洞，但实际上真的是这样的吗？

“模拟”的虫洞

这次进行的实验，看起来是“创造”出了某种东西，实际上却不是这样的——

这次的实验的模拟对象并不是虫洞，而是一个数学表达式而已。

研究的具体成果可以简述为：凝聚态物理准粒子马约拉那费米子在反德西特空间中的模拟，模拟一个数学表达式——ER（虫洞）=EPR（量子纠缠）

听不懂没关系，接着往下看就好了。

虫洞虽然经常和黑洞一起相提并论，可两者之间存在了本质的差别。

黑洞不仅存在于理论上，也是实际在宇宙中能够观测到的物体，存在实体的物体。

虫洞就不同了，虫洞目前为止仅仅是理论方程中的一个解，如果你问一个理论科学家虫洞存在的证据，那么他会拿给你一样东西来论证虫洞的存在——

一张纸，上面写满了数学公式。

这些数学公式就是现在人类所认识的“虫洞”，其本质和方程组的虚根一样，所有性质通过计算得出，可是，由于其高纬度的性质在自然界很可能是不存在的。

在现有的人类技术下，观测虫洞都是做不到的，为了验证这个虫洞的猜想不是一个空想，能够使用的只有一个东西——数学工具。

这一次的研究十分地“前沿”且高度投机，同样也是任何原理可以通过观测或实验来验证的东西，不具备任何物理现实意义。

相关的新闻之所以使用“创造”这类具有物理意义的单词，单纯地为了博取眼球，如美国德克萨斯大学的量子计算专家看到相关的新闻后，提醒了广大编辑：

“如果这项实验将虫洞变为了物理现实，那么这意味着，可能我们用纸和笔画出一个虫洞见图就可以说我‘创造’了一个虫洞”。

那么，这项研究就是毫无意义的吗？

那么，虫洞“可能不存在”，就意味着这个全息虫洞研究是全无用处的吗？

并不是，这个研究可以看作是人类基于妄想对于世界背后法则的一些想法。

它利用了很多的“数学公式”理论，如全息理论、量子纠缠、弦理论、Ads/CFT对偶等特别前沿，甚至包含了哪怕得到一点点实际证实的理论。

就像一锅对世界法则思考的大杂烩，但是这个大杂烩中的每一环都是相扣的，如同一篇前沿物理的“顶级科幻小说”，这也是顶级科学杂质愿意刊载它的理由。

如同爱因斯坦的相对论，刚开始的时候不过是数学公式，可是随着科技的进步，数学公式地带来的结果一部分在现实中逐渐地被证实，另一部分不符合现实的逐渐修改。

人类科学的跨越有时候就是依赖这些数学公式的推论，现有的人类科学推断能够简化为三个重要的部分——

事实、推断、结论。

要证明这个东西不存在就要在“事实、推断、结论”任意一个环节证明是错误的，用虫洞来举例——

虫洞作为数学上的一个解，目前为止没有任何一个事实、推论、结论认为其实不存在的，那么我们就应该认为虫洞存在，并向下研究。

科学研究中如果存在太多的非逻辑性猜测，那么科学研究就无法进行下去，人类前进的脚步也就会停止。

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