究竟什么是虫洞？让我们用一个简单的例子来说明：大家知道，在一个苹果的表面上从一个点到另一个点需要走一条弧线，但如果有一条蛀虫在这两个点之间蛀出了一个虫洞，通过虫洞就可以在这两个点之间走直线，这显然要比原先的弧线来得近。把这个类比从二维的苹果表面推广到三维的物理空间，就是物理学家们所说的虫洞。
霍金认为，虫洞就存在于我们四周，当然，关于“虫洞”这一概念，早在霍金之前就有科学家提出——1916年，由奥地利物理学家路德维希·弗莱姆提出。20世纪30年代，纳森·罗森和爱因斯坦对“虫洞”进行了完善，因此“虫洞”又有“爱因斯坦—罗森桥”之称。简单地说，虫洞是连接时空隧道的“捷径”，人们可以通过虫洞进行瞬间的时空转移。但是，对于虫洞是否是真实客观的存在，包括爱因斯坦在内的很多科学家都一直持否定态度。直到1963年，数学家罗伊·克尔提出一个假说，他认为，如果恒星在死亡的时候保持一种旋转状态，那么就会形成一种“动态黑洞”。如果有物质突破黑洞中心，就会进入“镜像宇宙”，这一过程的实质其实就是一次时空穿越。克尔的假说让虫洞的存在重新获得了理论上的支持。
关于虫洞，科学界有以下几点说法：第一种说法认为，虫洞是空间中的隧道。假设我们所讨论的空间是一个球体，如果我们想从球上的一点到以球心为对称的另一端，那么就要沿着球面走很远，而如果我们走球内部的直径的话，就会近很多——而虫洞就相当于球的直径；第二种说法认为，虫洞是连接黑洞和白洞的通道。在物理学理论当中，黑洞可以产生一个势阱，白洞则可以产生一个反势阱。在三维的宇宙当中，我们可以将势阱看作第四维。那么它们的形态就如同一个克莱因瓶——黑洞是克莱因瓶的瓶口，瓶身和瓶颈的交界处是白洞，瓶颈就是虫洞；第三种观点认为，虫洞是我们日常所说的时间隧道。根据爱因斯坦的理论，人们可能借助虫洞来穿越时空。但是在时间旅行当中，我们只能以一个观众的身份出现，就像看电影一样。因为时间是一条直线，发生的事件就是穿在时间上的珠子，外来的旅行者无法改变它；第四种说法则比较抽象，说虫洞是由于固定方式受力而产生的空间搬运。举一个例子来说明：假设在一片水中，有一段真空，这段真空由于某种形式突然受到了水的填补。那么我们可以想象一下，巨大的水压所造成的压力会对这段真空的形态产生怎样的影响？虫洞则就是类似这样的一种存在。
天体物理学家认为，虫洞是一种天然的时间机器，如果能够持续维持虫洞的开放就可以回到过去或者进入未来——虽然超越虫洞的行为从没有出现过，而且虫洞本身是否真实存在也没有直接证据证实，只是根据爱因斯坦的广义相对论预言对这一奇特的时空进行研究。
1985年，美国著名天文学家萨根写了一部科幻小说《接触》。在这部小说当中，萨根讲述了这样一个故事：女科学家爱丽收到了一串来自外星球的电波信号，爱丽经过研究发现，她收到的信号当中包含了建造一种特殊设备的具体方法。这种特殊设备可以让地球人与外星的生命见面——这其实就是我们所说的时间机器。经过种种努力，爱丽和同事们终于建成了时间机器，并通过它实现了和外星生命的第一次接触。
故事的情节可以尽情地去想象，但是，按照外星智慧发送的电波所提供的方法，爱丽和同事们所制造出来的这台特殊的设备按照什么样的方式实现星际旅行，则是作者萨根需要仔细思考的难点。萨根不同于普通的科幻小说家，因为他本身就是一名科学家，所以在构想这部作品时，他首先想到的是利用黑洞。不过黑洞在很多地方还是和已知的物理学定律相矛盾，为此，他找到了自己的老朋友——加州理工大学引力理论专家索恩，让他来对自己的想法进行评价。索恩经过计算，很快告诉萨根黑洞无法成为时间旅行的工具，他建议萨根使用虫洞这个概念。萨根采纳了老朋友的建议，虫洞这个名词就这样第一次出现在了科幻作品当中。随着《接触》这部科幻小说的问世，越来越多的作品开始使用虫洞这一概念。虫洞可以在两个点之间形成最快捷的路径，只要有合适的虫洞存在，那么无论多么遥远的距离都可以变得近在咫尺。由此，虫洞也逐渐成为科幻故事当中存在的标准术语。
看过萨根的小说之后，索恩对虫洞开始产生了非常浓厚的兴趣，为此，他同自己的学生莫里斯对虫洞展开了深入的研究。可以说，萨根和索恩的那一次交流，不仅仅为科幻小说以及科幻影视作品界引入了一个全新术语，更是为虫洞的研究领域再次注入了活力和生机。利用虫洞进行时空旅行的课题成为科学家们研究的新领域，在一部关于宇宙的纪录片中，霍金就曾经指出，进入未来的方式大概有两种，利用虫洞就是其中之一。
霍金强调，虫洞就在我们的四周，只是它们很小，我们用肉眼很难看到，虫洞存在于空间和时间的缝隙当中。他说：“其实，虫洞无处不在，只是因为太小，我们用肉眼看不到罢了。虫洞非常小，存在于时空的隐蔽处和缝隙里。”为了更好地解释虫洞就存在于我们的四周，在一篇文章当中，霍金还作过这样的解释：“任何物质都不是平整无瑕和实心的，如果仔细观察，会发现它们上面都存在小孔和裂缝，这是一个基本的物理原理，同样适用于时间。即便是像台球一样的东西，上面也有裂缝、褶皱或空洞。现在容易说明这种情况也存在于第一个三维中，相信我，这一原理同样适用于第四维。时间也存在许多微小的裂缝、褶皱和空洞，在最小的刻度下——比分子甚至原子都小，我们来到一个称为量子泡沫的地方，这是虫洞存在之处。时空中的微小隧道或捷径不停地在这个量子世界中形成、消失和重新形成，它们可以连接两个隔离的空间以及两个不同的时间。”
不过，霍金也表示，现实生活中存在于我们周围的时光隧道非常狭小，即使有朝一日人们发现了它们，也没有办法进入到虫洞当中，更无法从这个缝隙穿越来进行时间旅行。但是也有一部分科学家认为，也许有一天，人们能够抓住一个虫洞，并且有办法将它无限地放大，或者人工建造一个无限巨大的虫洞，这样，人们就可以实现时空旅行的梦想了。