虫洞，这种由广义相对论预言的奇特结构，是连接时空中相距遥远的两个区域的捷径，因此寄托了很多人实现时空旅行的梦想。不过，目前科学家从未证实过虫洞的存在，更不用说从虫洞中穿越了。近日，加州大学圣芭芭拉分校的付子操、Brianna Grado-White和Donald Marolfa在预印本文库网站发了两篇论文，他们构造了一个可穿越虫洞的新模型。
根据他们的研究，这样的虫洞可以在宇宙学常数等于0的时空中存在。
在Grado-White等人的论文中，他们首先论证了可穿越虫洞在一般的时空中是不存在的，而这背后用到的物理原理是“拓扑宇宙监督原理”（Topological censorship）。
早在1993年，物理学家J. L. Friedman、K. Schleich和D. M. Witt等人就发表了拓扑宇宙监督原理的论文，这一原理可以认为是1969年相对论专家彭罗斯提出的“宇宙监督猜想”（cosmic censorship hypothesis）的延续。
根据拓扑宇宙监督原理，如果宇宙中的物质的能量动量张量不破坏类光能量条件，那么时空不能有特殊的拓扑结构。也就是说，时空在拓扑上应该等价于四维欧氏空间、四维球面等简单的几何体，而不应该出现类似自行车内胎这样的奇怪拓扑结构。而可穿越虫洞，就属于一种奇怪的拓扑。所以，根据拓扑宇宙监督原理，在正常的时空中，可穿越虫洞不会存在。必须违反类光能量条件。
虫洞作为一种时空的拓扑结构，是受到爱因斯坦引力场方程限制的。爱因斯坦引力场方程的左边是空间曲率，而右边是能量动量张量。可穿越虫洞的存在，有一个基本原则，那就是物质场的能量动量张量必须违反类光能量条件。任何一个的可穿越虫洞，必须有违反类光能量条件的“负能量”来支撑。
换句话说，如果一群光子想要穿越虫洞，那么这群光子对应的测地线不能在虫洞里汇聚，这需要用到印度的著名物理学家瑞查德符里（Amal Kumar Raychaudhuri）提出的方程。
在Grado-White等人的论文，他们就在此基础上，构造了一个可穿越的虫洞。首先，他们需要有两个带电黑洞，而且这两个黑洞的电荷是相反的。也就是说，其中一个黑洞带正电，另一个黑洞带负电。为什么要让黑洞携带电荷？
这是因为带电黑洞内部的奇点可以被拉伸扭曲，从而形成一座通向另一个带电黑洞的桥，这个桥就是科学家梦寐以求的虫洞的雏形。但是，有了虫洞的雏形还是不够的。因为带电黑洞之间存在万有引力和电磁力，这些力都是相互吸引的，它们会让两个黑洞相互靠近，这就不能构造出一个稳定的虫洞。
那么，如何才能让虫洞稳定下来呢？他们想到了宇宙弦。宇宙弦是一个来自弦论的理论模型，可以被看成是大爆炸以后的时空结构被冰冻时形成的奇异物体，具有很强大的张力（弹性）。早期宇宙中出现的弦如果随宇宙膨胀而放大，那么就可能成为尺度很大的宇宙弦。这种宇宙弦可以长达几万光年，成为连接两个黑洞的管道。在Grado-White等人的论文中，他们用到了两根宇宙弦。
如下图所示，蓝色的宇宙弦是一个闭弦，可以振动起来产生负能量。他们计算了这些负能量对时空几何的影响，发现它的确可以防止虫洞坍塌。而黑色的宇宙弦是一个开弦，它连接了两个带电黑洞的端口，依靠宇宙弦巨大的张力阻止两个黑洞相互靠拢。这个解决方案使得虫洞不但稳定，而且可以被穿越。穿越这个虫洞所要花费的时间，大致与距离与光速的商在同一个量级，所以，这是一个“不快不慢”的虫洞。
而在马尔达西纳等人提出的永久虫洞里，穿越的时间则要长很多，这样的永久虫洞并不适合星际旅行，只适合用来躲避星际战争。