「蟲洞」，一個令人著迷的科幻概念，通常被稱為「愛因史坦-羅森橋」，在諸多科幻巨作中頻繁亮相。在那些作品中，蟲洞成為實作星際旅行，甚至是瞬移的途徑，穿越光速的限制。
然而在量子的微觀世界，所謂的蟲洞也稱作量子泡沫，它們在不斷的生成與消失中上演著微觀劇，對懷揣星際遨遊夢想的人類來說，幾乎毫無實用價值，不只因其壽命短暫，還因尺度之微小，只夠基本粒子透過，人體顯然無法涉足。
若要打造宏觀尺度的蟲洞，並使其保持長久的穩定狀態，關鍵何在？答案即是：負能量。
這裏的「負能量」並非日常生活中所指的帶有惡意的能量，而是一個物理學概念，是能量的反面，一種非常奇特的存在。
首先需要明確的是，負能量既非反物質，也非暗能量。反物質與正物質相遇會化作能量湮滅，但負能量並不會如此。暗能量則填充在宇宙各處，正是它推動了宇宙的膨脹。
那麽，到底何為負能量？
通常認為的真空是空無一物的，這在宏觀層面上是對的。但若用放大鏡細看真空，你會看到那裏並非一片死寂，反而熱鬧非凡，甚至比宏觀世界更加活躍。
你會發現，真空非但不空，反而是一片活躍的量子海洋，那裏，正反虛粒子對不斷湧現，隨即迅速消失，就如同沸騰的海面，不斷湧現的「量子泡沫」。
正反虛粒子對的短暫出現意味著在極短時間內，能量並不守恒。大自然對守恒與否並不在意，只要過程足夠短暫。
也就是說，虛粒子對可以透過向真空「借款」能量的方式產生，然後瞬間消失，將能量「還給」真空，只要時間足夠短，大自然對此並不計較。
這也表明，真空其實蘊含了能量，也被稱為「真空零點能」，理論上這是最低的能量值。只要能讓「沸騰的量子海洋」歸於平靜，便可獲得低於此最低能量值的能量，即「負能量」。
那麽，我們能否獲取負能量？
答案是肯定的。科學家們已經在實驗中獲得了負能量，盡管量很小。著名的卡西米爾效應中，我們便目睹了負能量的誕生。
實驗過程並不復雜。在真空中放置兩片非常薄的金屬片，逐漸讓它們接近，當接近到一定距離時，兩片金屬片會因相互吸重力而靠近，仿佛有外力在推動。
實際上，金屬片外側確實有「量子波動」造成的力在推動它們。
如前所述，真空中會上演「量子泡沫」，也就是「量子波動」，當金屬片足夠接近，波長會受擠壓而產生，造成金屬片內側的量子波動比外側小，於是形成「壓力差」，推動金屬片相互靠近，仿佛有吸重力一般。
如果我們假設真空中原有的能量密度為零，那金屬片內側的能量即為負的。
也就是說，科學家們已經在實驗室中制造出負能量，但數量甚微，實用價值不大。然而，大自然早已能制造出負能量，在黑洞附近就常有負能量產生。
20世紀70年代，霍金提出「霍金放射線」理論，指黑洞附近的真空會不斷衍生正反虛粒子對，隨即湮滅消失。
然而，黑洞強大的重力有時會打亂這一過程。偶然情況下，衍生出的虛粒子對之一會被黑洞吞噬，另一個粒子就無法與之湮滅，轉而成為純能量，亦即實體粒子逃逸至太空。
這個粒子的能量從何而來？答案是來自黑洞，相當於黑洞自身在蒸發能量。逃逸的粒子帶有能量，那麽掉入黑洞的粒子就帶有負能量，等同於負品質，說明黑洞的品質確實在減少。
關於負能量，我們回到蟲洞話題。為何要維持蟲洞穩定需要負能量？
之前提到，蟲洞是連線不同時空的通道，其實就是時空的劇烈彎曲，它會在巨大重力作用下很快塌陷。
而重力由品質產生，負能量等同於「負品質」，可產生與重力相反的排斥力，利用這一特性將負能量置於蟲洞周圍，便能防止蟲洞因重力作用而塌陷，使其保持長時間的穩定。
實際上，不僅蟲洞，科幻小說和電影中常見的曲速引擎也需要負能量的幫助。
簡而言之，曲速引擎透過壓縮飛船前方的時空，同時擴充套件飛船後方的時空，從而形成一個時空「泡泡」，飛船相對於「時空泡」靜止，只需讓「時空泡」快速移動即可。
要持續讓飛船周圍的時空彎曲，就需大量負能量。
無論是蟲洞還是曲速引擎，都需要巨量的負能量。那麽，我們如何才能獲取大量負能量，實作人類星際旅行的夢想？
實際上，負能量在宇宙中並不稀缺，大自然其實無時無刻不在制造負能量。負能量並不像我們想象的那麽罕見。真正的難題是，我們需要把能量與負能量分離出來，單獨提取負能量並儲存。但這樣做非常困難，為什麽？
雖然在自然界，能量與負能量是共存的，但兩者的混合狀態意味著一種極端混亂的狀態，也就是高熵值。而要把兩者分開，相當於降低了真空的熵值。這就像，我們可以利用從真空中獲得的能量（負能量）來驅動機器做工，實際上相當於利用真空能量驅動的永動機，也就是第二類永動機。這明顯違反了熱力學第二定律。
我們獲取能量（負能量）的過程，就相當於一個普朗克長度大小的馬克士威妖，它可以在正反虛粒子對剛產生時，把兩者分開，並帶走其中一個。
而大自然的常態是，負能量必須與能量混合在一起，緊密相連。如果我們想獲取更多密度更大的負能量，它存在的範圍就變得很小。
以卡西米爾效應為例，當兩金屬片靠得越近，其中的負能量密度就越高。這意味著，利用卡西米爾效應制造出的負能量存在的範圍很小，建立的蟲洞可能連一個電子都無法透過，這樣的蟲洞就失去了實際意義。
此外，負能量與能量分離越遠，我們獲得的負能量就越小。這意味著，即使我們付出了巨大的能量代價，得到的負能量可能依然很小。
理論上，人類可以扮演「馬克士威妖」來實作能量與負能量的分離。比如，用一個盒子來捕捉負能量，我們知道負能量總是會和能量混合在一起，可以設法在負能量進入盒子後、能量進入盒子前關上盒子，實作兩者的分離。
但按照熱力學第二定律或者熵增原理來理解，「關上盒子」這個看似簡單的動作，會生成一個相當大的能量，足以抵消剛剛分離出來的負能量，讓我們白費力氣。
從熵增原理來看，能量與負能量的混合體熵很高，很混亂。兩者分離之後熵變低，更有序。而我們都知道，熵不會自發從高到低，要想讓一個系統的熵變低，一定會釋放出能量。
這就像一個雜亂無章的房間，在我們辛苦打掃後變得整潔有序，房間的「熵」降低了。但我們在打掃時一定會向周圍環境釋放能量，這些能量會制造更多的無序，使得熵變得更大。
總的來說，負能量並不遙不可及，甚至可以說無處不在。我們並不缺負能量，最大的問題在於如何在宏觀層面獲取更多的負能量，足夠維持蟲洞和曲速引擎的穩定。
科學家們透過計算發現，要讓一個足以讓人穿越的蟲洞保持穩定，需要的負能量驚人，與一顆大品質行星蘊藏的能量相當，如此龐大的負能量對現今人類科技而言是遙不可及的。
這也是為何蟲洞和曲速引擎科技如今只出現在科幻小說和電影中，而且在可預見的未來仍將如此。人類要想突破蟲洞和曲速引擎科技，還有很長的路要走。
但無論如何，大自然並不反對蟲洞和曲速引擎的存在，我們只需耐心等待。
