文／郭詠澧

電影《星際效應》中出現一個稱為「蟲洞」（Wormhole）的名稱，位置在土星軌道附近，像一個發光的球形水晶體，是做為連接太陽系與遙遠另一個星系的時空捷徑；劇情暗示由進化到五維時空的未來人類所建造的，被用來拯救身處困境的地球人類而存在。同學問，到底什麼是蟲洞？宇宙真可能存在蟲洞嗎？

讓我們用最簡單的比喻來介紹蟲洞：想像你有一張紙，上面畫了兩個點，分別代表地球與遙遠的星系；平常我們從這點走到那點，必須沿著紙面走很長的路。但如果把這張紙對摺，讓兩個點靠近，然後在兩點之間戳一個洞，這個洞就是「蟲洞」。

1935年，愛因斯坦和數學家羅森（Nathan Rosen）研究廣義相對論方程式，發現一個驚人的數學現象：如果空間中存在極度彎曲的區域，理論上可能會出現一條「橋」，連接兩個原本相距遙遠的地方。這條橋被稱為「愛因斯坦-羅森橋」，就是我們說的蟲洞。愛因斯坦並非「找到」蟲洞，而是從數學方程式中推論出：宇宙允許蟲洞這樣的結構存在。

「蟲洞」被定義為一種連接時空中不同點的理論結構，是基於「愛因斯坦場方程式」的一個特殊解釋。我們可以把蟲洞想像成宇宙中的「時空隧道」，兩端各有洞口，分別位於宇宙不同的地方，甚至不同的時間，中間喉部是連接兩個洞口的通道，走蟲洞比穿越正常空間快得多，甚至有瞬間到達的捷徑效果。

蟲洞宇宙 關係密切？

理論上存在，現實中未被證實

廣義相對論方程式「允許」蟲洞存在，但至今為止，天文學家還沒有觀測到任何蟲洞的證據。理論上，一個「蟲洞」可能連接十億光年這樣的極遠距離，也可能連接幾米這樣的短距離，或者連結不同的時間點，甚至不同的宇宙，但它仍是理論物理學的預測。

與黑洞的關係

愛因斯坦-羅森橋最初是從黑洞的數學模型

中推導出來的。「黑洞」是一種類星體，簡單來說「恆星」（太陽）在「死亡」後會成為「黑洞」，所有跟太陽一樣的「恆星」皆如此；當那顆恆星核反應的燃料耗盡後，就會造成「重力塌縮」（Gravitational collapse），會吸引周邊物質拉進塌縮其中，呈現一個「完全黑暗」的「物體」，稱作黑洞。理論上，黑洞可能是蟲洞的一端，另一端可能是「白洞」（只吐出不吸進東西）。但這只是數學上的可能性。

時間旅行的可能性

如果蟲洞連接的不只是空間上的兩點，還包括時間上的不同點，那麼理論上可能實現時間旅行。但這也引發了許多物理學的悖論，例如「祖父悖論」（自相矛盾的邏輯迴圈所形成邏輯漏洞的理論），因此讓科學家對時間旅行的論點非常謹慎。

電影《星際效應》中的蟲洞在諾貝爾物理學獎得主基普·索恩（Kip Thorne）指導下，首次以球體而非平面圓圈的科學正確面貌呈現在大銀幕上；傳統科幻常把蟲洞畫成平面的洞，但依據愛因斯坦廣義相對論，真正的蟲洞入口是三維的球體。蟲洞因電影《星際效應》而廣為人知，但現實中的蟲洞面臨一個大問題：穩定性，要維持蟲洞的穩定不容易。根據理論，天然的蟲洞會在瞬間崩塌，除非有某種「負能量物質」來撐住它，而這種物質目前只存在於理論中。

宇宙捷徑 未被證實

蟲洞是愛因斯坦從數學中發現的宇宙「捷徑」，理論上能讓我們瞬間跨越遙遠距離，甚至穿越時間，但至今仍是未經證實的宇宙奧祕。對我們來說，蟲洞最重要的意義在於：它讓我們看見，宇宙的空間和時間遠比日常經驗更奇特、更富可能性，這正是物理學最迷人的地方。