虫洞不会自然存在，只能由高级文明创造出来

　　腾讯WE大会在北京举行，包括基普·索恩、丽莎·兰道尔、蒲慕明在内的著名科学家以精彩的演讲，为现场观众介绍了物理学、生命科学、人工智能等领域的重要进展。

　　1915年爱因斯坦提出了广义相对论，这实际上是一种物理学的定律，他告诉我们时空会被质量和能量弯曲。时空的弯曲会产生引力，也就是我们在地球上能够感知的引力。 

　　50年之后，我到了普林斯顿大学读博士，作为一个博士生，我被告知我们的世界、宇宙有可能有弯曲的一面。我们在时空当中有一系列不同的物体、事物，我会给大家介绍其中的一些，比如说体宇宙、虫洞、黑洞、奇点、时光旅行、引力波。 

　　作为一个年轻学生，我给自己设定了一个人生目标：要用理论和观察探寻弯曲的世界。在今天的演讲中，我将给大家介绍，在过去的50多年当中，我们用这种方法了解到了什么。 

　　虫洞由高级文明创造 

　　在过去的56年里，包括我自己、霍金、Lisa Randall以及其他很多的同事们，都在共同探寻。 

　　1962年，当时我们认为，这样的体宇宙并不存在，到了1999年，Lisa Randall告诉我们，这样的体宇宙有可能存在。 

　　如果我们看宇宙，一边是太阳系，另外一边是仙女座。如果我们要穿越体宇宙的话，我们把它折起来，会看到距离仅有几公里。 

　　从这样的虫洞当中，光线是可以穿越的，这样的图形也能够让我们计算，虫洞的另外一边是什么样子。 

　　我们不断地把虫洞打开，我们可以让土星的光线穿越、弯曲，我们就走到了仙女座，我们又用虫洞回去，这么长的距离，只要几分钟就可以过去。 

　　我们再看一下虫洞，虫洞往往会自毁，会自己崩塌，我们怎么样才能够避免这一点呢？我们就要用特殊材料去把它填充起来，它是一种反引力的效应，它能够修复虫洞的侧壁。而且可以说，虫洞并不会在宇宙当中自然产生，需要有高级文明有意识的去创造和维持，再填充特殊材料，虫洞才能存在。 

　　但有一个例外，尽管我们说虫洞是人为的，但是在非常小的尺度上比如说10-33厘米，在这个微观尺度上，一种新的物理学理论量子引力学，能够指导我们了解。这一点我后面还会多次提到，虽然我们对此并不是了解的那么清楚。 

　　与此相对照的是黑洞，跟虫洞不一样，黑洞是在宇宙当中切实存在的，黑洞就像失败了的虫洞一样，它是从奇点这边延伸出来，我们也想去了解一下到底黑洞是什么样子。在我们的宇宙当中，可以想象，在左上方有一个恒星，在右下方有一个摄像机，光从恒星射到右边的透镜当中，我们可以看到两边都有它的路径。 

　　另外，还有一个光线是穿过这个世界之后再进入到摄像机，那摄像机就能看到恒星不同的面貌，如果说有几百万个恒星的话就能看到几百万。 

　　时光机器一经启动即刻毁灭 

　　我再回到爱因斯坦关于时间弯曲的定律，地球的质量会扭曲时间，而这个时间的弯曲会产生引力，有这样的引力才让大家安坐在礼堂的座椅之上。 

　　我们能够感到，引力是很小的，它使得地球上的时间每100年才放慢一秒。第一次高精度侦测是在1976年，当时NASA放了一个距离地球一万公里远的卫星，用它的原子钟进行时间的计算，再与地面上测算的时间进行对比，它的准确性能够帮我们预测爱因斯坦的时间弯曲定律。 

　　越是临近黑洞，引力越强，时间越慢。大家可以看到，这是黑洞的视界。假设有这样一个飞船停在这边，在这样的飞船上，它测的时间就会比地球上要慢一半，如果它继续往下走，接近视界，那么最后时间会慢到停止（跟地球相比）。 

　　在黑洞之内，时间比停止还要慢，时间会倒流，一直会降到黑洞的中心，也就是奇点，在这个地方广义相对论会失败，会由量子引力学来替代，而这个现在我们还不太理解，虽然我们很想理解。 

　　说到底物理学告诉了我们，时间穿越回过去会是怎么样的。 

　　量子物理学告诉我们，你的旅行会导致一个时间机器的启动，但是这个时间机器在启动之后，一会儿向前，一会儿向后，有可能会因巨大的爆炸而毁灭。 

　　这个爆炸就是因为光线当中的真空不稳定所导致的爆炸。只有量子引力学才能够准确的告诉我们，实际上是怎么样的，这是霍金和我在90年代初的时候，我们一起来做的课题。 

　　引力波，探索宇宙弯曲 

　　我们再回到引力波，就爱因斯坦来看，它使得空间弯曲，以光速旅行。我们有这样的一个例子，它在宇宙当中自由运动，当引力波过来的时候会使得空间伸或者缩，这个时候我们就可以看到所谓伸缩的效应，它可能一个方向拉，另外一个方向压，都有可能。 

　　这就是爱因斯坦对于引力波的理解，在1972年的时候，我开始跟我的同事和学生一起创立了一个理论，我们能够侦测引力波，我们可以想象到引力波对于天文学的意义，我们可以对比电磁波和引力波，过去我们所使用的观测手段都是电磁波，而现在我们可以去用引力波观测宇宙。 

　　引力波是质量和能量的牵连运动的均匀释放，其中涉及到了大量的质量和能量，而电磁波是容易被灰尘或者其它的物质吸收或者分散。引力波即使临近了宇宙大爆炸，在非常热、密度非常大的地方也不会被大幅度的吸收或者是分散。 

　　这就告诉我们，引力波和电磁波有很大不同。 

　　第一，引力波由于它是由弯曲的空间所形成的，它是一种去探索弯曲宇宙的理想工具。第二，它很有可能会引发我们对于宇宙理解的革命，在1972年，我的同事们和我一起提出了这样的一个设想，之后麻省理工的教授们，他们发明了激光干涉引力波的观测手段。 

　　假如，我们有两组不同的激光各自观测，它会告诉我们引力波有一些什么样的作用，这个是Weiss提出的，我们后来又想去用激光器来进行测量。当我有了这个想法的时候，我非常激动，一旦我搞明白了，并且深刻理解了这个思想，以及它成功的可能性，我们就和麻省理工的团队一起去建设引力波的观测工具。 

　　现在，在引力波的探测工作中，有20个国家、1200名科学家一起来参与，包括中国。 

　　2015年9月14日，LIGO第一次侦测到了引力波，引力波终于降临了地球，他们从地球上空穿过，作用到了我们侦测器所在的路易斯安那，另外也作用到了华盛顿的观测站，这两边我们比较了引力波所导致的振动，然后再用计算机进行模拟，我们认为来源是两个黑洞，它们都要远重于太阳，它们在13亿年以前相互碰撞，在非常遥远的星系。 

　　它们的碰撞融合释放了大量的引力波，当碰撞发生的时候，它就像是一个巨大的风暴，就像在海里的风暴一样，出现了振荡，引力波就飞散出去了。我们可以看到，在今后的十年，还会由它来侦测到更多的碰撞。 

　　我们在意大利也曾经观测到了中子星的碰撞，每一个中子星大概直径20公里，大概100倍于太阳的质量，他们碰撞时会产生巨大的火球。其中会形成电磁波，世界天文学家都会去看中子星碰撞的后果，当然引力波在传播的时候会有几小时的时差。 

　　那么LIGO还能看到什么呢？我们可能会看到黑洞撕裂中子星，我们也能够探索宇宙的诞生。 

　　宇宙大爆炸在引力波当中所产生的东西，都是由量子物理学来控制的。在爆炸发生后，会有巨大的膨胀，这种膨胀是一种非常快速的宇宙膨胀，尤其是在宇宙形成的早期是这样的。我们可以看到，会有原初引力波，我们会从中了解到大爆炸以及量子引力学的一些知识。我们也可以知道宇宙膨胀的情况。 

　　400年前伽利略制造了第一个天文望远镜，他能够找到木星的四个卫星。在三年之前，LIGO第一次观测到了黑洞碰撞所形成的引力波，如果我们再追溯100年，我们可以看到电磁波带给我们多少变化。 

　　我想有请大家也跟我们一起推测一下今后的400年，我们将电磁波观测和引力波观测结合起来，我们还会有更多更大的发现，大家可以尽情想象！