##

虫洞或许并非宇宙中的捷径。通过重新审视爱因斯坦与罗森于1935年提出的原始工作，研究人员指出，所谓桥结构本质上并非指向空间中的穿行，而是揭示了时间本身所蕴含的一种更深层对称性。

爱因斯坦–罗森桥可能反映时间的双向结构，这种结构能够保持信息守恒，并暗示存在大爆炸之前的状态。

虫洞常被描绘为连接宇宙中遥远区域、甚至不同时刻的宇宙通道。然而，这一广为流传的形象源于人们对物理学家阿尔伯特爱因斯坦和纳森罗森早期工作的误解。

爱因斯坦和罗森最初提出桥这一概念时，并非旨在描述星际捷径，而是为了研究粒子在极端引力条件下的行为。该概念描述了两个彼此对称、镜像般的时空区域之间的一种数学联系。

其初衷是保持广义相对论与量子物理新兴思想之间的一致性，而非构建某种通行路径。爱因斯坦–罗森桥与虫洞概念之间的关联是在后续发展中逐渐形成的，这一关联实际上已偏离了最初的理论意图。

在我们最近的研究中，我和同事们重新审视了这一观点，并指出爱因斯坦—罗森桥所揭示的远不止是一条假想的空间隧道，而是一种更为根本的物理结构。

爱因斯坦和罗森所探讨的难题从来就不是关于太空旅行，而是关于量子场在弯曲时空中的行为。从这一角度理解，爱因斯坦–罗森桥在时空中起到一面镜子的作用：它连接着两个微观的时间箭头。

量子力学支配着粒子等微观尺度的自然规律，而爱因斯坦的广义相对论则描述引力与时空的性质。将二者统一起来，仍是物理学中最深刻的挑战之一。令人振奋的是，我们的新诠释或许能为此提供一条可行路径。

一个被误解的遗产

虫洞这一诠释是在爱因斯坦与罗森的研究发表数十年后，由物理学家们在探讨时空两端之间穿越可能性的过程中逐步形成的，其中尤以20世纪80年代末的相关研究最为突出。

但这些分析同样清楚地表明，这一设想具有高度的推测性：在广义相对论框架内，此类旅行是被禁止的。该桥在光信号穿越之前便已坍缩，因而无法通行。爱因斯坦—罗森桥因此是不稳定的、不可观测的——它们只是数学结构，而非实际存在的通道。

然而，虫洞这一比喻在流行文化和理论物理的思辨研究中持续兴盛。黑洞或许能连接宇宙中相距遥远的区域——甚至可能具备时间旅行的功能——这一构想激发了大量学术论文、著作与影视作品。

然而，目前尚无宏观尺度虫洞的观测证据，爱因斯坦理论本身也未提供令人信服的理论依据支持其存在。尽管一些物理学的推测性拓展——例如奇异物质形式或广义相对论的修正方案——曾被提出以支撑此类结构，但这些设想均未经实验检验，仍属高度猜想性质。

两个时间之箭

我们近期的工作借助现代量子时间观重新审视爱因斯坦–罗森桥难题，其理论基础源自SravanKumar与JoãoMarto所发展的相关思想。

大多数基本物理定律并不区分过去与未来，也不区分左与右。若在这些定律的方程中将时间或空间方向反转，定律依然成立。认真对待这些对称性，会引出对爱因斯坦–罗森桥的一种不同理解。

与其将其理解为穿越空间的隧道，不如将其视为量子态的两个互补组成部分：其中一个时间正向流动；另一个则从其镜像对称位置出发，时间反向流动。

这种对称性并非一种哲学偏好。一旦排除无穷大，量子演化在微观层面必须始终保持完备性和可逆性——即使在引力存在的情况下。

桥梁表明，要完整描述一个物理系统，必须同时考虑时间的两个方向。在通常情况下，物理学家通过选取单一的时间箭头而忽略时间反演分量。

但在黑洞附近，或在膨胀与收缩的宇宙中，必须同时包含两个方向，才能得到自洽的量子描述。正是在此情形下，爱因斯坦–罗森桥自然出现。

解决信息悖论

在微观层面，该桥梁允许信息穿越看似事件视界——即不可返回之点——的区域。信息并未消失，而是持续演化，但沿相反的、镜像的时间方向进行。

该框架为著名的黑洞信息悖论提供了一种自然的解决方案。1974年，斯蒂芬霍金指出，黑洞会辐射热量并最终蒸发，似乎会彻底抹除落入其中的所有信息——这与量子力学中演化过程必须保持信息守恒的基本原理相矛盾。

这一悖论仅在我们坚持用单一的、单向的时间箭头来描述视界并将其外推至无穷远时才会产生——而量子力学本身并不要求这种假设。

如果完整的量子描述同时包含时间的两个方向，那么就没有任何东西真正丢失。信息会离开我们所处的时间方向，并在相反的时间方向上重新出现。完备性和因果性均得以保持，且无需引入任何新奇的物理理论。

这些概念之所以难以理解，是因为我们是宏观尺度的生命体，日常体验到的时间只朝单一方向流动。在日常尺度上，无序程度——即熵——往往趋于增加。高度有序的状态会自然演变为无序状态，而不会自发地反向进行。这便形成了时间之箭。

但量子力学允许更为微妙的行为。有趣的是，这种隐含结构的证据可能早已存在。宇宙微波背景辐射——大爆炸的余晖——呈现出一种微小却持续存在的不对称性：在空间取向上对某一方向表现出轻微偏好，而非其镜像方向。

这一异常现象长期困扰着宇宙学家。标准模型为其赋予了极低的概率——除非引入镜像量子组分。

先前宇宙的回响？

这张图片自然地引向一种更深层的可能性：我们所称的大爆炸或许并非宇宙的绝对起点，而是一次反弹——即宇宙演化过程中两个时间反向相续阶段之间的一次量子跃迁。

在这种情形下，黑洞或许不仅能够充当连接不同时间方向的桥梁，还能成为连接不同宇宙学时期的通道。我们所处的宇宙，可能正是另一个母宇宙中某个黑洞的内部区域。这一过程或许源于母宇宙中某块封闭的时空区域发生坍缩，随后发生反弹，并开始膨胀，最终演化为我们今天所观测到的宇宙。

如果这张图是正确的，它还提供了一种通过观测来加以验证的途径。来自反弹前阶段的遗迹——例如质量较小的黑洞——可能在宇宙相变过程中幸存下来，并重新出现在我们当前的膨胀宇宙中。我们目前归因于暗物质的那部分不可见物质，或许正是由这类遗迹构成的。

在这种观点中，大爆炸源自先前收缩阶段的条件。虫洞并非必需：这座桥梁是时间性的，而非空间性的——大爆炸因而成为一个通道，而非起点。

这种对爱因斯坦—罗森桥的重新诠释，并不提供跨越星系的捷径，也不支持时间旅行，更不涉及科幻意义上的虫洞或超空间。它所揭示的，是更为深刻的图景：一种自洽的量子引力图像，在其中时空体现为两个相反时间流向之间的平衡；而我们的宇宙，或许在大爆炸之前便已拥有其自身的历史。

它并未推翻爱因斯坦的相对论或量子物理——而是对其加以完善。物理学的下一次革命或许不会让我们实现超光速航行，却可能揭示：在微观世界深处以及在振荡演化的宇宙中，时间在本质上是双向流动的。

爱因斯坦–罗森桥的新理解

改编自《对话》杂志上发表的一篇文章。

BY: Enrique Gaztanaga, University of Portsmouth

FY: AI

如有相关内容侵权，请在作品发布后联系作者删除

转载还请取得授权，并注意保持完整性和注明出处