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什么是“虫洞”?““黑洞”？区别？
“黑洞”很容易让人望文生义地想象成一个“大黑窟窿”，其实不然。
所谓“黑洞”，就是这样一种天体：它的引力场是如此之强，就连光也不能逃脱出来。
根据广义相对论，引力场将使时空弯曲。
当恒星的体积很大时，它的引力场对时空几乎没什么影响，从恒星表面上某一点发的光可以朝任何方向沿直线射出。
而恒星的半径越小，它对周围的时空弯曲作用就越大，朝某些角度发出的光就将沿弯曲空间返回恒星表面。
等恒星的半径小到一特定值（天文学上叫“史瓦西半径”）时，就连垂直表面发射的光都被捕获了。
到这时，恒星就变成了黑洞。
说它“黑”，是指它就像宇宙中的无底洞，任何物质一旦掉进去，“似乎”就再不能逃出。
实际上黑洞真正是“隐形”的，等一会儿我们会讲到。
那么，黑洞是怎样形成的呢？其实，跟白矮星和中子星一样，黑洞很可能也是由恒星演化而来的。
我们曾经比较详细地介绍了白矮星和中子星形成的过程。
当一颗恒星衰老时，它的热核反应已经耗尽了中心的燃料（氢），由中心产生的能量已经不多了。
这样，它再也没有足够的力量来承担起外壳巨大的重量。
所以在外壳的重压之下，核心开始坍缩，直到最后形成体积小、密度大的星体，重新有能力与压力平衡。
质量小一些的恒星主要演化成白矮星，质量比较大的恒星则有可能形成中子星。
而根据科学家的计算，中子星的总质量不能大于三倍太阳的质量。
如果超过了这个值，那么将再没有什么力能与自身重力相抗衡了，从而引发另一次大坍缩。
这次，根据科学家的猜想，物质将不可阻挡地向着中心点进军，直至成为一个体积趋于零、密度趋向无限大的“点”。
而当它的半径一旦收缩到一定程度(史瓦西半径)，正象我们上面介绍的那样，巨大的引力就使得即使光也无法向外射出，从而切断了恒星与外界的一切联系——“黑洞”诞生了。
与别的天体相比，黑洞是显得太特殊了。
例如，黑洞有“隐身术”，人们无法直接观察到它，连科学家都只能对它内部结构提出各种猜想。
那么，黑洞是怎么把自己隐藏起来的呢？答案就是——弯曲的空间。
我们都知道，光是沿直线传播的。
这是一个最基本的常识。
可是根据广义相对论，空间会在引力场作用下弯曲。
这时候，光虽然仍然沿任意两点间的最短距离传播，但走的已经不是直线，而是曲线。
形象地讲，好像光本来是要走直线的，只不过强大的引力把它拉得偏离了原来的方向。
在地球上，由于引力场作用很小，这种弯曲是微乎其微的。
而在黑洞周围，空间的这种变形非常大。
这样，即使是被黑洞挡着的恒星发出的光，虽然有一部分会落入黑洞中消失，可另一部分光线会通过弯曲的空间中绕过黑洞而到达地球。
所以，我们可以毫不费力地观察到黑洞背面的星空，就像黑洞不存在一样，这就是黑洞的隐身术。
更有趣的是，有些恒星不仅是朝着地球发出的光能直接到达地球，它朝其它方向发射的光也可能被附近的黑洞的强引力折射而能到达地球。
这样我们不仅能看见这颗恒星的“脸”，还同时看到它的侧面、甚至后背！ 旋转的或带有电荷的黑洞内部连接一个相应的白洞，你可以跳进黑洞而从白洞中跳出来。
这样的黑洞和白洞的组合叫做虫洞。
白洞有可能离黑洞十分远；实际上它甚至有可能在一个“不同的宇宙”--那就是，一个时空区域，除了虫洞本身，完全和我们在的区域没有连接。
一个位置方便的虫洞会给我们一个方便和快捷的方法去旅行很长一段距离，甚至旅行到另一个宇宙。
或许虫洞的出口停在过去，这样你可以通过它而逆着时间旅行。
总的来说，它们听起来很酷。
但在你认定那个理论正确而打算去寻找它们之前，你因该知道两件事。
首先，虫洞几乎可以肯定不存在。
正如我们上面我们说到白洞时，只因为它们是方程组有效的数学解并不表明它们在自然中存在。
特别的，当黑洞由普通物质坍塌形成（包括我们认为存在的所有黑洞）并不会形成虫洞。
如果你掉进其中的一个，你并不会从什么地方跳出来。
你会撞到奇点，那是你唯一可去的地方。
还有，即使形成了一个虫洞，它也被认为是不稳定的。
即使是很小的扰动（包括你尝试穿过它的扰动）都会导致它坍塌。
最后，即使虫洞存在并且是稳定的，穿过它们也是十分不愉快的。
贯穿虫洞的辐射（来自附近的恒星，宇宙的微波背景等等）将蓝移到非常高的频率。
当你试着穿越虫洞时，你将被这些X射线和伽玛射线烤焦。
虫洞的出现，几乎何以说是和黑洞同时的。
物 理 学 家 一 直 认 为 ， 虫 洞 的 引 力 过 大 ， 会 毁 灭 所 有 进 入 它 的 东 西 ， 因 此 不 可 能 用 在 宇 宙 旅 行 之 上 。
黑洞和黑洞之间也可以通过虫洞连接，当然，这种连接无论是如何的将强，它还是仅仅是一个连通的“宇宙监狱”。
虫洞不仅可以作为一个连接洞的工具，它还开宇宙的正常时空中出现，成为一个突然出现在宇宙中的超空间管道。
虫洞没有视界，踏有的仅仅是一个和外界的分解面。
虫洞通过这个分解面和超空间连接，但是在这里时空曲率不是无限大。
就好比在一个在平面中一条曲线和另一条曲线相切，在虫洞的问题中，它就好比是一个四维管道和一个三维的空间相切，在这里时空曲率不是无限大。
因而我们现在可以安全地通过虫洞，而不被巨大的引力所摧毁。
虫洞的存在，依赖于一种奇异的性质和物质，而这种奇异的性质，就是负能量。
只有负能量才可以维持虫洞的存在，保持虫洞与外界时空的分解面持续打开。
根据参照系的不同，负能量是十分容易实现的。
在物体以近光速接近虫洞的时候，在虫洞的周围的能量自然就成为了负的。
因而以接近光速的速度可以进入虫洞，而速度离光速太大，那么物体是无论如何也不可能进入虫洞的。
这个也就是虫洞的特殊性质之一。
我们先来看在黑洞中的虫洞，也就是史瓦西喉和奇点周围形成的子宇宙。
黑洞周围的量子真空涨落在黑洞巨大引力的作用下，会被黑洞的引力能“喂”大，成为十分的能量辐射。
这种能量会毫不留情地将一切形式的虫洞摧毁。
在没有黑洞包围的虫洞中，由于同样的没有黑洞巨大引力的“喂养”，虫洞本身也不可能开启太久。
虫洞有很大几率被随机打开，但是有更大的几率突然消失。
虫洞打开的时间十分短，仅仅是几个普朗克时间。
在如此短的“寿命”中，即使是光也不可能走完虫洞的一半旅途，而在半路由于虫洞的消失而在整个时空中消失，成为真正的四维时空组旅行者。
而且，在没有物体通过虫洞的时候，虫洞还比较“长寿”，而一旦有物体进入了虫洞，如果这个物体是负能量的，那么还好，虫洞会被撑开；但是如果物体是正能量的，那么虫洞会在自己“自然死亡”以前就“灭亡”掉。
而在宇宙中，几乎无时无刻不存在能量辐射通过宇宙的每一个角落，而这些辐射都是正能量的，因此几乎可以肯定，在自然情况下是不存在虫洞的。
虫洞的自然产生机制有两种： 其一，是黑洞的强大引力能； 其二，是克尔黑洞的快速旋转，其伦斯——梯林效应将黑洞周围的能层中的时空撕开一些小口子。
这些小口子在引力能和旋转能的作用下被击穿，成为一些十分小的虫洞。
这些虫洞在黑洞引力能的作用下，可以确定它们的出口在那里，但是现在还不可能完全完成，因为量子理论和相对论还没有完全结合
什么是拉尼亚凯亚超星系团？它到底算不算宇宙中的超级结构？
当我们抬头仰望夜空，漫天的繁星无处不在，点缀着黑暗的天空。
在良好的观测条件下，人类的肉眼可以看到大约7000颗左右的星星。
而我们看到的大部分星星都是银河系内的恒星，如果没有大口径望远镜，遥远恒星微弱的光线肉眼无法看到，但在这些恒星之外，是距离我们数百万甚至数十亿光年更加遥远的星系。
虽然宇宙星系是相对独立的存在，被称为宇宙中独立的星星岛屿，但我们也可以看到星系大量聚集所形成的更大结构。例如：星群（团），超星系团，拉尼亚凯亚超星系团（超超星系团）！是不是看到陌生的名词了？所以今天就了解下什么是拉尼亚凯亚超星系团？这个超超星系团算不算宇宙中的结构？宇宙中有没有比超星系团更大的结构？
宇宙星系群（团）尺度下的结构
在我们银河系所在的本地星系群（团），星系聚集起来的密度通常都比较低，在本星系群中仙女座和银河系是两个最大的星系，接着是小得多的三角座星系，还有几十个更小、更不规则的星系，比如麦哲伦星云。
比这些小而孤立的星系群更大的星系集合是巨大的星系团，成千上万个银河系大小或更大的星系都集中在同一空间区域内，由于引力的作用，在未来这些星系会结合在一起，最终合并成一个超大星系。在宇宙中某些星系团中的星系正在合并，它们逐渐会演化成宇宙中的终极怪！
Abell 2029星系群
虽然星系团在规模上非常庞大，密度也非常大，通常包含了超过1千万亿颗恒星，或者说1万亿的太阳质量，跨越了数千万甚至数亿光年，但是在比星系团更大的尺度上观察宇宙，宇宙的结构还是会变得很清晰。
如果我们把一个空间区域里的所有星系都画出来，我们会发现一小群星系（例如：银河系身处的本星系群）会排列成类似于卷须或细丝的结构。
在两条细丝相互交叉的地方，我们可以看到星系团，或者更密集的星系区域。
细丝聚集最多的地方，也是星系团聚集最多的地方。
那么细丝中间的区域呢？那是巨大的宇宙空洞，几乎空无一物的巨大区域。
那里很可能有一些很小，很稀疏的星系，体积和密度低于我们的探测阈值。
在大尺度上，下图就是宇宙星系团的样子。
下图中每一个白点都是一个星系，你离远了看，就能看到星系聚集在一起形成的细丝结构，细丝结构的中间就是宇宙空洞。
但是比星系团更大的宇宙结构呢？
宇宙在超星系团尺度下的结构
相信你肯定耳闻过超星系团这个词，我们的银河系所在的本星系群是一个更大宇宙结构中的一部分，这个结构包括附近的其他星系群和邻近的巨型室女座星系团，组成了我们的本（室女座）超星系团。而本超星系团只是众多超星系团中的一个，超星系团自身也会排列在一起，形成一个更大的宇宙结构！
这个和星系团也是类似的，在更大的尺度上，超星系团的丝状结构，也会相连相交，细丝之间也有巨大的空洞，总体就构成了一个更大的宇宙网。
我们认为这（宇宙的大规模结构）是宇宙的终极形态（结构）。
什么样的结构才能算“真正的结构”
通过我们对引力最佳的模拟，包括正常物质、暗物质和暗能量的正确添加混合，并以任意精度再现了我们实际观察到的宇宙，精确的模拟告诉我们：我们在正确的物理理论上理解了我们所生活的宇宙。
但问题是：仅仅因为某个东西看起来像一个结构，并不一定意味着它就是一个结构。
现在考虑一下宇宙中最简单的结构之一：一个质子和一个电子，相距仅100皮米左右。
我们说质子和电子构成的这个结构就是一个氢原子，没有问题。
前提是质子和电子的动能要足够小，它们才可以在电磁力的作用下结合在一起！如果这个电子以接近光速的速度运动，质子和电子就会迅速地分开，根本不会结合在一起！也就是说被束缚在一起的才能算结构。
在讨论宇宙中最大的尺度时，我们为什么要提出像原子那样小的东西呢？因为同样的原则也适用于宇宙结构。
拉尼亚凯亚超星系团（超超星系团）
上图是拉尼亚凯亚超星系团（超超星系团）的地图，一个包含了室女座超星系团、长蛇-半人马座超星系团和孔雀-印地安超星系团的更大的超超星系团。
其中有大大小小的星系团近300到500个。
上图中这个橙色线内团状物直径约为5亿光年，包含大约100千万亿太阳质量，大约是银河系质量的10万倍。我们银河系就唯一其中某一条絮状物的“流苏”上！
但拉尼亚凯亚超星系团究竟是一种结构吗?
事情是这样的。
如果宇宙只由物质组成， 那么宇宙就没有加速膨胀来对抗内部所有结构的引力。
只要时间足够长，不仅是星系团，超星系团甚至是更大的丝状结构都会在引力的作用下塌缩，并随着时间的推移逐渐形成越来越大的束缚实体和结构。
这些形成的结构不仅会包含成千上万甚至数十亿个星系，跨越数十亿甚至数百亿光年；在引力的作用下最终通过收缩、合并形成一个星系，这个星系的规模之大足以与目前可观测到的宇宙相匹敌！
但是我们并不是生活在一个完全由物质构成的宇宙中，无论这些物质是正常的还是黑暗的。
而我们生活在一个由暗能量主导的宇宙中，暗能量是空间自身固有的能量。
如果有暗能量的存在就足以改变宇宙中的结构。
换句话说，有暗能量，宇宙的结构大小就有界限。
因为在宇宙存在的最初80亿年间，在引力作用下各种各样的结构不断地生长。
星系形成并束缚在一起，星群和星团形成相互吸引，束缚在一起，甚至更大尺度的结构开始形成，因为万有引力开始将这些结构相互吸引，以对抗宇宙的膨胀。
但是大约60亿年前，暗能量掌控宇宙并开始加速。
这意味着，在前80亿年间还没有被引力束缚在一起的结构，以后都不会结合在一起。
相反，宇宙的加速膨胀会让这些结构互相分离。
现在来看下我们的拉尼亚凯亚超星系团，虽然我们可以看到超超星系团中的星系群、星系团和超星系团的牵引力效应，而且当我们考虑星系数量和相对密度时，它们看起来确实像一个超超星系团，但事实是，它们并不是引力束缚结构，超超星系团的大小永远不会在引力的作用下缩小，在未来超超星系团的成员也不会合并在一起。
总结：宇宙中没有比超星系团更大的结构
这就要说到上文提到的原子的，质子和电子结合称为结构，是因为电磁力的束缚。
没有电磁力的束缚，单个质子和电子我们也不会把它们称为一个原子。
这和超超星系团的道理一样。
因此由于暗能量的存在，我们现在称之为的“超超星系团”通常不受引力束缚，所以它们也不是宇宙中的类似星系、星系群（团）和超星系团的结构。
所以拉尼亚凯亚超星系团中所有的星系团成员，既不与我们的星系群相连，彼此之间也不会相连，虽然它们的距离和质量足以影响我们在太空中的运动速度，但这又不足以改变我们的宇宙命运，或让我们在未来结合到一起。我们仍然可以称它们为超超星系团，但它们并不是真实的宇宙结构，因此并不那么“超级”!
红移巡天如何揭示宇宙的大尺度结构？
在宇宙的观测中，一个显著的发现是大尺度的均匀性和各向同性，这个尺度大约是一亿秒差距（三亿光年）。
在这个范围内，超星系团和星系纤维在宏观上呈现出平滑的分布，但在微观上则显得随机。
这种大规模结构的完整呈现，得益于1990年代红移巡天的完成。
莱曼α森林，作为大尺度结构的又一证据，出现在类星体光谱中，表现为一系列吸收谱线，这些谱线揭示了空间中存在大量稀薄但庞大的氢气云，它们被认为与新星系的形成密切相关。
然而，描述宇宙结构时必须谨慎，因为重力对光线的影响并非表面可见。
重力透镜效应，正如广义相对论所预测的，会扭曲光线路径，使得我们看到的图像与实际方向有所不同。
尽管强大的重力透镜有时能帮助我们放大遥远星系，使得观测更为容易，但弱透镜的微小影响也会微妙地改变我们对宇宙大尺度结构的理解。
2004年的研究通过观察这种微妙的重力切变，为宇宙模型的验证提供了关键信息。
与仅依赖红移测量距离的星系不同，星系团周围的星系会因为引力吸引而产生微小的蓝移，而星系团内部的星系则因为不规则运动和红移效应，呈现出拉长的假象，这被称为“上帝的手指”现象，是宇宙结构复杂性的直观展示。
宇宙大尺度结构在物理宇宙学中是描述可观测宇宙在大范围内（典型的尺度是十亿光年）质量和光的分布特征。
巡天和各种不同电磁波辐射波长的调查和描绘，特别是21公分辐射，获得了许多宇宙结构的内容和特性。
结构的组织看起来是跟随着等级制度的模型，以超星系团和纤维状结构的尺度为最上层，再大的似乎就没有连续的结构了，这所指的就是伟大的结局现象。
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