חור תולעת הוא תופעה פיזיקלית משוערת שמאפשרת קיצור הדרך בין שתי נקודות מרוחקות במרחב-זמן. יש חוקרים הסבורים שחורים תולעת יכולים גם לאפשר מסע בזמן.
תופעה כזו עשויה להתרחש באופן ספונטני עבור חלקיקים נקודתיים כמו אלקטרונים. אך בפועל לא נראה שיש חור תולעת גדול מספיק למעבר אטומים או חפצים רגילים.
לפי תורת היחסות הכללית (התיאוריה של הכבידה), מרחב-הזמן מתעקם בגלל משקל ועצמים כבדים. בעקמום חזק נקודות רחוקות יכולות להתקרב זה לזה עד שייראו כ"במרחק נגיעה". דימוי פשוט: קו מקווקו שמקפלים בצורת U מקצר את המרחק בין שני הקצוות, למרות שאורך הקו נשאר זהה.
בתורת היחסות הזמן תלוי בתנועה ובשדה הכבידה. גוף שנע מהר או קרוב למקור כבידה חזק חווה האטה של הזמן יחסית לאחרים. אם קצה אחד של חור התולעת נע במהירות גבוהה יותר מהקצה השני, הזמן יקפוץ ביניהם. כך מעבר דרך חור תולעת כזה עלול להוביל גם לשינוי בזמן: תנועה מקצה "רגיל" לקצה שנע מהר יכולה להראות כחזרה אחורה בזמן, ולהיפך.
כדי שחור תולעת לא יקרוס צריך משהו שימנע ממנו להתמוטט, דוגמה לכך היא אנרגיה שלילית. בתורת היחסות הקלאסית זה נראה בלתי אפשרי, אך בתיאוריות קוונטיות יש התחזיות לזוגות חלקיקים וירטואליים ואפקטים כמו קרינת הוקינג, שמייצרים מצבים דמויי אנרגיה שלילית.
במדיום הבדיוני חורי תולעת משמשים פורטלים שמקשרים כוכבים, גלקסיות ועולמות שונים בזמן קצר מאוד. לעתים מקשרים אותם לחורים שחורים, אך בפועל חורים שחורים ישריסו וי"ספגו" עצמים גדולים ברצועת כוחות חזקה (ספגטיפיקציה).
בספר "נעלמת בזמן" מוזכר מטאור שממנו עוברים בזמן.
נושא זה מופיע רבות בסדרות ובסרטים כדרך להגיע למקומות וזמנים אחרים.
חור תולעת הוא מעבר קצר שמחבר שתי נקודות רחוקות בחלל-וזמן. "מרחב-זמן" הוא השילוב של מקום וזמן.
לפעמים חלקיקים קטנים יכולים להופיע דרך חור תולעת. חפצים גדולים בדרך כלל לא עוברים.
הכבידה מעקמת את החלל. אם העקמום חזק, שתי נקודות רחוקות יכולות להתקרב. דמיינו קו שמקפלים בצורת U, הקצוות מתקרבים.
כשגוף נע מהר או קרוב לכוח משיכה חזק, הזמן אצלו זז לאט יותר. אם קצה אחד של חור תולעת נע מהר יותר מהקצה השני, אפשר לעבור גם בזמן. כך אפשר לנסוע אחורה או קדימה בזמן בהתאם לכיוון.
פשוט לשמור חור תולעת פתוח קשה. מדענים מדברים על "אנרגיה שלילית", סוג של אנרגיה שמקשה למצוא.
בסיפורים וסרטים חורי תולעת משמשים כפתח למקומות רחוקים. לעתים קושרים אותם לחורים שחורים. אמת היא, שחורים שחורים יפרקו גופים גדולים.
בספר "נעלמת בזמן" יש מטאור שממנו עוברים בזמן.
הרעיון מופיע הרבה בטלוויזיה ובקולנוע.