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在虫洞的研究中，图15所示的虫洞被称为“宇宙内虫洞”（intra-universe wormhole），它连接的是同一个宇宙中两个不同的空间区域。除此之外，在理论上还有一类所谓的“宇宙间虫洞”（inter-universe wormhole），所连接的是两个不同的宇宙。科幻小说中的虫洞通常属于前一类。不过由于这两类虫洞的差别仅在于空间的大范围拓扑结构，对于讨论虫洞本身的结构来说，它属于哪一类并不重要。
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图16 另一种虫洞
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在进一步讨论虫洞之前，我们先来澄清一个或多或少存在于文献中的概念误区（或者说即便在文献作者的心中并无误区，却特别容易在读者之中造成误会的概念），那就是虫洞的存在并不意味着它们就一定是空间中的捷径（short-cut）。换句话说，虫洞的存在并不意味着它们就一定能提供一种有意义的星际旅行路径。仔细观察图15不难发现，虫洞之所以成为连接A和B之间的捷径，完全是由于空间弯曲成了倒U字形所致。按照广义相对论，空间（确切地说是时空）的弯曲是由物质分布决定的，因而图15所表示的虫洞除了虫洞本身外，还对远离虫洞的背景空间中的物质分布作了十分苛刻的假定。如果不做这种相当人为的苛刻假定，虫洞的结构更有可能类似于图16所示。在图16中，由虫洞所形成的连接A和B的路径（即虚线路径）要比普通空间中的路径更长。很明显，利用图16所示的虫洞进行A和B之间的星际旅行是很不明智的。因此在概念上，虫洞并不等同于星际旅行的捷径。
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因为星星在那里：科学殿堂的砖与瓦 三、萨根式的问题
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尽管如此，虫洞无论对于物理学家、天文学家，还是星际旅行家来说，都依然是一个极富魅力的概念。前面提到的行星天文学家萨根对星际旅行所涉及的许多问题有一种很独特的提法，即从一个无限发达的文明（infinitely advanced civilization）的角度来看待星际旅行问题的可行性。对于虫洞，一个“萨根式”的问题可以表述为：
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一个无限发达的文明是否有可能利用虫洞作为星际旅行的工具？
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萨根所谓的“无限发达的文明”指的是在物理规律许可的情况下拥有一切能力的智慧生命。对于这样的智慧生命来说，图15和图16所示的虫洞或许并无实质区别。只要虫洞存在，即便其结构如图16所示，他们或许也有能力通过改变背景空间的曲率使之变为图15的形式。因此在这种“萨根式”的问题中，背景空间的具体结构有可能并不重要。
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要利用虫洞作为星际旅行的工具当然首先得要有虫洞。宇宙间究竟有没有虫洞呢？这归根结底是一个观测问题。但起码到目前为止的答案是令人失望的，那就是迄今并未发现任何有关虫洞存在的直接或间接证据。因此现阶段我们对虫洞的探讨仅限于理论范畴。自莫里斯和索恩以来，物理学家们在对虫洞的研究上又获得了一些重要结果。这些结果主要是在有关引力和时空的经典理论——广义相对论——的框架内获得的。经过近一个世纪的研究，物理学家们对广义相对论的数学结构已经了解得相当透彻。尤其是自20世纪60年代以来，随着现代微分几何手段的应用，许多非常普遍的命题被相继证明，其中的一些对于虫洞研究有着十分重要的意义。
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为了获得可作为星际旅行工具的虫洞，一个无限发达的文明可作两方面的努力：
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（1）如果宇宙中不存在虫洞，他们可以试图“创造”虫洞。
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（2）如果宇宙中存在虫洞，他们可以试图“改造”虫洞，使之适合于星际旅行的需要。
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下面我们就分头介绍一下这两方面的努力。
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因为星星在那里：科学殿堂的砖与瓦 四、虫洞的“创世记”——恼人的因果律
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先来谈谈第一方面的努力，即“创造”虫洞。
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所谓“创造”虫洞，指的是在原本没有虫洞的空间区域中产生出虫洞来。我们已经知道，虫洞是空间中的一种“柄”状结构，在拓扑学上具有这种“柄”状结构的空间被称为是复连通的，没有“柄”状结构（即没有虫洞）的普通空间则是单连通的。因此从拓扑学的角度讲，“创造”虫洞意味着使空间的拓扑结构发生变化。
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那么空间的拓扑结构有可能发生变化吗？物理学家们对此进行了一系列的研究。1992年，著名英国理论物理学家霍金（Stephen Hawking）证明了这样一个定理。
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[定理] 在广义相对论中，如果空间的拓扑结构在一个有界的区域内发生了变化，那么在这个变化所发生的时空范围内存在闭合类时曲线。
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不熟悉相对论的朋友可能不知道什么叫做“类时曲线”（timelike curve）。在相对论中，类时曲线是物理上可以实现的有质量物体在时空中的运动轨迹。一个物体在空间中的运动轨迹闭合是十分寻常的事情，比如钟摆的运动，行星的运动，其在空间中的运动轨迹在适当的参照系中都是（近似）闭合的。但一个物理上可以实现的运动在时空中的运动轨迹闭合（即形成所谓“闭合类时曲线”）却是非同小可的事情。因为时空中的轨迹不仅记录了运动所经过的所有空间位置，而且还记录了它经过各空间位置的时刻。因此时空轨迹的闭合意味着不仅在空间上回到原点，而且在时间上也回到原点。换句话说，时空轨迹的闭合意味着时间失去了实际意义上的单向性，或者说构造时间机器成为了可能！
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