虫洞传来平行宇宙的“声音”？！

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视频版 ↑ 文字版 ↓我们可能探测到了来自另一个宇宙的“声音”！
2019年5月21日，引力波探测器捕捉到了一个奇怪信号（GW190521）。不同于先前探测到的，这次的信号有很多不合常理的地方，尤其是它的持续时间极短（仅有0.1秒），感觉不像是一次完整的引力波事件，而更像是一个片段。

我们知道，大部分引力波事件来自黑洞的合并（当然也包括一些中子星）。两个黑洞相互环绕，最后撞在一起，形成了一个更大的黑洞。这个过程一般包含三个阶段：首先是“旋近阶段（Inspiral）”，就是两个黑洞相互环绕的同时不断靠近，越转越快。如果把这个阶段的引力波信号的波形转换成声音波形，听起来可能就是“嗡~~嗡~~嗡~嗡~嗡~嗡嗡嗡嗡……”欸，越来越快，频率越来越高。当频率高到一定程度后就是“并合阶段（Merger）”，两个黑洞“啪”就合并成了个大黑洞，很快啊。但是刚形成的大黑洞并不稳定，时空结构还在来回“震荡”，之后随着向外辐射引力波，新黑洞以及周围的时空才慢慢恢复“平静”。这个过程很像敲响的铃铛逐渐安静下来，所以人们称其为“铃宕阶段（Ringdown）”。

平时我们探测到的引力波，基本上是“嗡~~嗡~~嗡~嗡~嗡~嗡嗡嗡嗡——叮——”，但这次的引力波信号很奇怪，它直接上来就是一个“叮”，完全没有前面的旋近过程。此外它的铃宕过程也很短，总之给人一种“没头没尾”的感觉。
面对这样一个奇怪的信号，人们首先怀疑的就是——难道……“插头又松了”？（梗：2012年中微子超光速事件）之后，经过各种排查，排除了种种干扰因素后，最终科学家确认该信号没有问题，它确实就长这样。
既然信号没问题，那就带到模型里算算吧，看看到底是怎么个事。经过计算人们发现，合并前的这俩黑洞，一个质量85倍太阳质量，一个66倍太阳质量，它们最后合并成了一个142倍太阳质量的大黑洞。为什么少了9个太阳质量？这个其实不奇怪，不了解的可以往前翻两期，“引力波验证面积定律”那期里有过解释。真正奇怪的地方在哪呢？奇怪在这个体量的黑洞它就不应该存在。
为什么呢？我们知道，恒星级黑洞来源于大质量恒星死亡后的超新星爆发。不过也不是所有的大质量恒星都能坍缩成黑洞，当恒星质量介于130~250倍太阳质量时，这种恒星的内部会因为高能伽马射线与原子核作用，产生正负电子对，这个过程会降低恒星内部的辐射压。当辐射压一旦不足，它就无法对抗恒星向内的引力塌陷，于是核心在高压下就容易出现热失控，从而导致剧烈的超新星爆发。
普通的超新星爆发只是把恒星的外层物质炸飞，最终核心还是会残留下来，成为中子星或者黑洞。但是对于这种介于130~250倍太阳质量的恒星来说，它们的超新星爆发异常猛烈，直接会将整个恒星炸得“片甲不留”，它被称为“对不稳定超新星（Pair-instability supernova, PISN）”。按常理来说，这个质量区间的恒星最终残留的黑洞质量应该在60~130倍太阳质量。但是现实情况是，对不稳定超新星由于过于猛烈，它并不会留下残骸，所以60~130倍太阳质量这个区间对于黑洞来说是一个空档。所以，前面说的合并前的那俩黑洞（一个85倍，一个66倍），理论上来说它们不应该存在。
除非怎么样，除非这俩黑洞不是“初代黑洞”（不是恒星坍缩直接形成的），而是已经经历过合并的“二代黑洞”。科学家通过分析合并前那俩黑洞的自旋情况，发现它俩的自旋方向好像不一致。如果是普通的双星系统（两颗大质量恒星直接坍缩成了两个黑洞），那么它俩的自旋方向一般应该是一致的。这俩黑洞自旋不一致，说明它俩应该不是“原配”，要么是后来俘获的，要么是经历过多次合并。

不过这都不是最奇怪的，最奇怪的还是这个信号它太短了，短到没有“旋近”这个“前奏”（总不能这俩黑洞直接径直撞上吧）。于是科学家们也是脑洞大开，建立了各种模型去解释，什么原初黑洞、宇宙弦等等。不过要说脑洞最大的，我觉得还得是今天要说的这个“虫洞回声”模型！
2025年9月，预印本网站arXiv上的一篇文章中（《GW190521 是来自另一个宇宙的虫洞遗迹的引力波回声吗？》），来自中国科学院的一个研究团队提出了一个大胆的假设，他们认为：该引力波信号是两个黑洞的合并没有错，但这俩黑洞可能并不在我们的宇宙中，而是在虫洞对面的另一个宇宙中。发现没有，科学家的脑洞有时候不比科幻作家小。

“虫洞”并不是一个科幻概念，它在科学上确实有不少理论支撑。不少朋友都听过大名鼎鼎的“爱因斯坦-罗森桥（Einstein-Rosen bridge）”，它就是虫洞这一概念的早期雏形，被称为“史瓦西虫洞（Schwarzschild wormhole）”。当年爱因斯坦和他的助手罗森在求解引力场方程时，他们发现，当时空被黑洞引力严重扭曲时，它可能会出现“重叠”。如果把三维时空看作是一个二维平面的话，这种弯曲直接可以把时空平面“对折”。此时，平面上原本不相干的两个点（也就是三维时空中不相干的两个位置）就可以直接连通，连通这两点的通道就被称为虫洞。也就是说，史瓦西虫洞连接着两个完全不同的时空区域。注意：是不同的“时空”区域，不仅仅是空间位置不同，时间上也可能不同（比如连通了你的过去和未来）。大概就像《哆啦A梦》里的“任意门”+“时光机”。
是不是已经很神奇了？别急，还有更神的。
早期的史瓦西虫洞理论上极不稳定，任何微小的扰动都会让它坍塌，不管多小的东西（哪怕是一个粒子）都甭想穿过，所以它也叫“不可穿越虫洞”。但后来，1987年，基普·索恩和他的研究生麦克·莫里斯等人，他们提出了一种可以穿越的虫洞方案。他们证明，如果能找到某种具有负能量的物质，那么只要有足够多的这种物质，理论上就能让虫洞保持开放，这种可穿越的虫洞被称为“莫里斯-索恩虫洞（Morris-Thorne wormhole）”，简称“MT虫洞”。科幻作品里出现的虫洞，基本上都是这种MT虫洞。
不像传统虫洞外面包裹着事件视界，MT虫洞是一种没有视界面的虫洞。虽然没有视界面，但它仍然是个和黑洞类似的极端致密天体，引力依然很强。因此，MT虫洞外面可能也有黑洞那样的光子球（photon sphere）。所谓光子球，它指的是黑洞视界面外面的一个特定区域，这里的引力刚好能够让光子像卫星一样绕着黑洞转圈。但是这个光子轨道极不稳定，任何微小的干扰都会让光子脱离轨道，要么飞走，要么坠入黑洞。
对于MT虫洞来说，它的外面也有这么一层光子球，从外界看来可能和黑洞没两样，仅仅是内部结构不同。虫洞的内部没有奇点，取而代之的是一条通往未知世界的隧道。更有意思的是，假如你穿过隧道来到了虫洞的另一边，这里除了可能是我们宇宙的不同时空区域外，还有可能是一个完全独立于我们宇宙的另外的宇宙。平行宇宙！至于为什么，这个可以从克鲁斯卡尔坐标系的角度来解释，具体可以参看之前做过的“虫洞另一边”那期视频，这里就不赘述了。
好了，铺垫了这么一大堆，终于要说到正事了：为什么说这个引力波信号可能来自虫洞那边的宇宙呢？简单说就是——信号和理论模型对得上。
根据研究人员建立的模型，事情的经过可能是这样：在我们这个宇宙对面的另一个宇宙中，那里有两个黑洞发生了合并。但是这俩黑洞合并后，形成的并不是一个更大的黑洞，而是一个虫洞。虽然最终的产物不同，但是整个合并过程还是没太大区别，也有旋近、并合、铃宕三个阶段。旋近阶段由于虫洞还没生成，所以旋近信号只会在对面那个宇宙里传播，不会到我们这来。当并合发生后，虫洞形成，此时的铃宕信号一部分以光速向外传播，另一部分则进入了虫洞，通过虫洞的喉道传到了我们这边。由于虫洞没有被事件视界包裹，因此引力波信号可以穿过光子球屏障进入到我们的宇宙中，从而被我们捕捉到。

但是有一个问题：铃宕信号应该是一组持续衰减的信号，加上信号可能会在虫洞两边的光子球屏障间来回反射，所以我们应该能收到“一连串的回声”才对，为什么我们只捕捉到了非常短暂的一个“片段”呢？
有两种可能：一种可能是，该信号衰减得非常快，后续信号因为过于微弱，超出了探测器的灵敏度，所以没被我们识别到；另一种可能是，这个虫洞极不稳定（比如缺少足够的负能量），后续信号还没来得及传过来，虫洞就坍塌了。
这时候不少人开始摇头了：“虫洞存不存在这事都还两说呢，怎么就直接拿来用了呢？”
确实，“虫洞回声模型”只是个可行但没证据的假说模型，关于这个引力波信号目前的官方（LIGO）解释仍然是“双黑洞并合模型”。只是对于这次事件，黑洞模型没能给出较为合理的解释。

在科学研究中，当遇到无法用现有理论完美解释的异常现象时，人们经常会提出各种“假说模型”。比如这次的引力波信号，除了“虫洞回声”这种假说模型外，其他科学家还提出了“原初黑洞”、“宇宙弦”、“未知粒子”等等各种假说模型。这些模型不要求前提必须已经被证实，只要理论允许即可（不然就直接解释了，还要啥假说啊）。
当然，话说回来，对于“虫洞回声”模型，问题也是存在的。最大的问题就是：虫洞要能撑住、不坍塌，理论上需要大量的负能量物质来支撑。但是负能量这种东西，迄今为止除了量子层面的卡西米尔效应那种东西，在宏观天体尺度从来没有见过。而且，虫洞如果真的能连接两个独立宇宙的话，那宇宙中的信息就不守恒了，信息悖论的问题就又来了。不管真相是什么吧，极短引力波的存在无疑是打开了一扇窗，让我们得以窥见科学边界之外的可能性。
等一下
假如“虫洞回声”模型是正确的，那说明虫洞的存在并非偶然，那也就意味着这种特殊的引力波信号不会只出现一次。
2023年11月23日，引力波探测器LIGO捕捉到了一个72亿光年外的双黑洞并合信号。合并前两个黑洞的质量分别为137倍太阳质量和103倍太阳质量，两者最终并合成了一个225倍太阳质量的大黑洞，该事件也是迄今为止探测到的最大规模的黑洞并合事件。最关键的是，这次的信号和四年前的一样，也是持续时间极短，没有旋近阶段，至今没有完美的科学解释。

倘若这俩天体真是虫洞的话，或许未来，当我们找到这些通往另一个世界的桥梁时，人类就能突破光速甚至是宇宙边界的枷锁，彻底看见更加辽阔的全新图景。

[1] R. Abbott et al. GW190521: A Binary Black Hole Merger with a Total Mass of 150 M⊙. PHYSICAL REVIEW LETTERS. 125(10). 101102. (2020) [2] R. Abbott, T. D. Abbott, et al. Properties and Astrophysical Implications of the 150 M⊙ Binary Black Hole Merger GW190521. The Astrophysical Journal Letters. 900(1). L13. (2020) [3] Qi Lai, Qing-Yu Lan, et al. Is GW190521 a gravitational wave echo of wormhole remnant from another universe? arXiv preprint arXiv:2509.07831. (2025) [4] Morris, M. S., & Thorne, K. S. (1988). Wormholes in spacetime and their use for interstellar travel: A tool for teaching general relativity. American Journal of Physics, 56(5), 395-412.

诛仙九妹

这引力波信号太诡异，虫洞假说虽大胆但给科学探索开了新脑洞！

xuye004

有意思

ycp123

我居然看完了

weili0677

天外有天，人外有人。

pycome

我们能听到虫洞那边的声音？那么那边也能听到这边的声音吧？