新研究！物理学家模拟了两个虫洞的碰撞，结果很诡异

两个虫洞相撞会发生什么？

最近一项基于广义相对论的三维数值相对论模拟给出了一个答案，相关研究于26年10月9日发表在预印本平台。

我们能很多人对虫洞的印象基本都是来自科幻情节：一条贯穿宇宙的隧道，进去就能瞬间到达几万光年外。

其实这不全是幻想，它是爱因斯坦广义相对论里自然推导出的可能：既然引力能把时空压弯，那理论上也能把两个相隔很远的地方对折，中间连一条通道，这就是虫洞。

不过虫洞和虫洞也不一样。

最早提出的爱因斯坦-罗森桥，是无法穿越的虫洞，通道会在任何物质穿过前就自行坍缩，根本实现不了穿越。

后来科学家又提出了一种新模型--埃利斯-布隆尼科夫虫洞模型：这种虫洞靠一种假想的特殊力场撑住隧道最狭窄的喉部，不让它坍缩，支撑喉部的这种力场是一种奇异的负能量物质，它能抵消引力的收缩，让通道保持敞开，从而让物质可以穿过去。

但这种可穿越虫洞有个致命的缺陷：极不稳定。

哪怕只有极其微小的扰动，喉咙要么会坍缩成一个黑洞，要么会不受控制地膨胀开。

因此单个虫洞本身就很难长期稳定存在，而两个虫洞相遇，这就更让天文学家好奇它们相遇之后会发生什么。

在这次研究中，研究团队用数值相对论方法，模拟了一对埃利斯-布隆尼科夫虫洞的各种情况：两个虫洞初始距离远还是近，是迎头撞还是擦肩而过，撑住它们的力场性质一样还是相反。

最终模拟的结果远比想象更加奇特，它们远不是简单的相撞合并或者互相弹开。

首先它们遵循一个很像磁铁的规律：撑住虫洞的力场性质相同的两个虫洞，会互相排斥；性质相反的，会互相吸引。

如果是两个互相排斥的虫洞擦肩而过，它们不会撞在一起，只会在离得最近的时候互相挤一下。

这一挤，两个虫洞的喉部都会明显变大，同时向外发出一波强烈的引力波，离得越近，爆发的强度越高，整个过程很快，没有什么拉扯的过程，就留下一个短促的脉冲信号，接触完两个虫洞就各自分开，继续自己的演化。

如果是两个互相吸引的虫洞迎头撞上，更奇怪的事就发生了。

它们不会合并成一个更大的虫洞，按照相对论的规律，时空的连接方式不能凭空改变，两条隧道没法拼成一条，相反，会在两个虫洞的外面，形成一层类似黑洞边界的时空外壳，把它们整个包在里面，远远看去就像形成了一个黑洞，而在这层外壳内部，两个虫洞的通道还暂时保持着开放。

但接下来的事情，和普通黑洞完全相反：这层外壳的面积，居然越变越小，最多的时候缩小了28%。

黑洞呢，有一条定律：黑洞的表面积只会越来越大，这是霍金提出的黑洞面积定律。

但这个定律有个严格的前提：黑洞周围的物质和能量都满足非负的常规条件。

而撑住虫洞的是负能量的力场，当这些负能量被外壳吞掉，外壳就会收缩，这不是推翻了物理定律，只是这种特殊场景不满足定律的适用前提。

到最后，整个系统会持续收缩，越来越接近一个普通的黑洞。

那这种虫洞碰撞与黑洞碰撞产生的引力波信号，到底哪里不一样？

它们最核心的区别是：黑洞碰撞有漫长的前奏，而虫洞没有。

两个黑洞撞之前，会绕着对方转很多圈，越转越快，越靠越近，它们发出的引力波频率就会越来越高、振幅越来越大，就像鸟叫的啁啾声，最后才撞在一起，这是我们最熟悉的引力波波形。

但虫洞根本走不到这一步。

原因有两个：

第一，虫洞寿命太短了，哪怕是30倍太阳质量的虫洞，从出现到坍缩也就几毫秒，就算是十亿倍太阳质量的超大质量虫洞，寿命也只有3.5天左右，根本没有时间慢慢绕圈。

第二，虫洞辐射出的负能量波动，不但不会消耗轨道的能量让它们越转越近，反而会给轨道提供能量，把它们往外推，所以两个虫洞要么一出生就挨在一起直接撞，要么就是擦肩而过分开，永远不会有慢慢旋近的过程。

所以虫洞碰撞的引力波信号，都是短促、干脆的一下爆发，没有逐渐升高的啁啾前奏。

除此之外，还会伴随一种和引力波性质不同的空间波动，这也是普通黑洞碰撞没有的特征。

那我们现在能探测到这种信号吗？

研究人员说，如果虫洞是宇宙早期诞生的，那它们碰撞的信号会被宇宙的膨胀不断拉长，频率会变得特别低，不管是现在的地面引力波探测器，还是未来计划里的空间探测器，都测不到。

除非虫洞是宇宙诞生很久之后才形成的，但目前我们还不知道有什么自然机制能做到。

不过这项研究依然很有意义。

现在我们的引力波数据库里，还有不少解释不清的短脉冲信号，以前我们都默认是黑洞的某种特殊碰撞。

现在我们知道了，虫洞相撞也会留下类似的痕迹，所以反过来，如果未来我们抓到一个没有前奏的短脉冲，还带着特殊的波动特征，那它说不定就是人类找到的第一个虫洞存在的证据。

当然，这一切现在都还只是理论计算。

这种能穿越的虫洞本身，就建立在假想的负能量力场上，这种场到底存不存在，科学界还没有定论。

但这项研究给了我们一把标尺：如果宇宙里真的有虫洞，它们撞起来会是什么样，会发出什么样的信号。

等未来我们的探测器越来越灵敏，就能拿着这把尺子，在宇宙的背景噪音里，寻找这种最奇特时空结构的蛛丝马迹。