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白洞 - 特殊天體

白洞 - 特殊天體 

廣義相對論所預(yù)言的一種性質(zhì)正好與黑洞相反的特殊天體。白洞目前還僅是一種理論模型,但尚未被觀測所證實。按照白洞理論,白洞和黑洞相似,也有一個封閉的邊界。聚集在白洞內(nèi)的物質(zhì),只可以經(jīng)邊界向外運動,而不能反向運動。因此這種天體外面的物質(zhì)不能進入。

白洞是宇宙中的噴射源,可以向外部區(qū)域提供物質(zhì)和能量,但不能吸收外部區(qū)域的任何物質(zhì)和輻射,所以白洞是一個只發(fā)射、不吸收的特殊宇宙天體,與黑洞正好相反。白洞是一個強引力源,其外部引力性質(zhì)均與黑洞相同,白洞可以把它周圍的物質(zhì)吸積到邊界上形成物質(zhì)層。白洞理論主要可用來解釋一些高能天體現(xiàn)象。

根據(jù)白洞理論,有人認(rèn)為類星體的核心可能是一個白洞。當(dāng)白洞內(nèi)超密態(tài)物質(zhì)向外噴射時,就會同它周圍的物質(zhì)發(fā)生猛烈的碰撞,從而釋放出巨大能量。由此推斷,有些X射線、宇宙線、射電爆發(fā)、射電雙源等現(xiàn)象,可能會與白洞的這種效應(yīng)有關(guān)。白洞的力是排斥力與黑洞的吸引力相反的力。                                         

原理

由于白洞周圍具有很強的引力場,它把附近的塵埃、氣體和輻射吸引到邊界上來,產(chǎn)生很高的加速度,從而與從白洞內(nèi)高速向外噴射的物質(zhì)微粒相碰撞,產(chǎn)生巨大的能量輻射。X射線、宇宙射線、射電爆發(fā)及雙射電源等高能現(xiàn)象,都可看成是白洞與其周圍吸積物質(zhì)相互作用的結(jié)果。用白洞模型解釋宇宙背景X射線和γ射線的來源,也得到了與觀測結(jié)果相近的能譜。

白洞

白洞內(nèi)膨脹物質(zhì)所發(fā)出的輻射具有紫移特征,尤其在最初膨脹階段,這種紫移表現(xiàn)得特別明顯。對于白洞的起源,一種看法認(rèn)為,白洞內(nèi)的超密物質(zhì)由引力塌縮形成黑洞時獲得,它們經(jīng)過某種內(nèi)部的矛盾運動,轉(zhuǎn)變成膨脹狀態(tài),而又從中心奇點向外拋射出來;比較流行的看法認(rèn)為,白洞來源于整個宇宙的大爆炸。當(dāng)宇宙由超高密態(tài)爆炸時,由于爆炸的不均勻性,有些超密態(tài)物質(zhì)在拋出后仍處于奇點狀態(tài),它們可以等待一定的時間以后才開始膨脹和爆發(fā),而成為新的局部膨脹核心。有些核心的爆發(fā)時間已延遲了10年(10000000000年,合100億年)左右,它們一旦爆發(fā)就形成了今天所能觀察到的類星體或其他高能天體,故白洞又稱為"延遲核"。隨著宇宙學(xué)的發(fā)展,人們將進一步揭開它的奧秘。

折疊編輯本段性質(zhì)

從定義上來說,白洞與黑洞是物理學(xué)家們根據(jù)黑洞在愛因斯坦的廣義相對論上所提出的"假想"物體,或一種數(shù)學(xué)模型。物理學(xué)界

和天文學(xué)界將白洞定義為一種超高度致密物體,其性質(zhì)與黑洞完全相反。白洞并不是吸收外部物質(zhì),而是不斷地向外圍噴射各種星際物質(zhì)與宇宙能量,是一種宇宙中的噴射源。簡單來說,白洞可以說是時間呈現(xiàn)反轉(zhuǎn)的黑洞,進入黑洞的物質(zhì),最后應(yīng)會從白洞出來,出現(xiàn)在另外一個宇宙。由于具有和"黑"洞完全相反的性質(zhì),所以叫做"白"洞;又因為黑洞的引力使得光也無法逃脫,而白洞和黑洞是完全相反的(連光也會被排斥掉),所以呈現(xiàn)為白色,叫做白洞。它有一個封閉的邊界,聚集在白洞內(nèi)部的物質(zhì),只可以向外運動,而不能向內(nèi)部運動。因此,白洞可以向外部區(qū)域提供物質(zhì)和能量,但不能吸收外部區(qū)域的任何物質(zhì)和輻射。白洞是一個強引力源,其外部引力性質(zhì)與黑洞相同。

在量子力學(xué)中,黑洞發(fā)出霍金輻射,因此可以通過輻射氣體達到熱平衡(不是強制性的)。由于熱平衡態(tài)是時間反轉(zhuǎn)不變量,Stephen Hawking認(rèn)為熱平衡黑洞的時間反轉(zhuǎn)仍然是熱平衡中的黑洞,這可能意味著黑洞和白洞是同一物體。從一個普通的黑洞發(fā)出的霍金輻射可以通過白洞的輻射得到確認(rèn)。

白洞可以把它周圍的物質(zhì)吸積到邊界上形成物質(zhì)層。白洞學(xué)說主要用來解釋一些高能天體現(xiàn)象。當(dāng)前天文學(xué)家還沒有實際找到白洞,還只是個理論上的名詞。白洞是理論上通過對黑洞的類比而得到的一個十分"學(xué)者化"的理論產(chǎn)物,更多的表現(xiàn)為一種數(shù)學(xué)模型。

克爾黑洞與白洞

和黑洞完全不一樣,白洞不會吸收任何物體,相反的,白洞會不斷釋放出物質(zhì),包括基本粒子和場。

白洞和黑洞一樣,有一個封閉的"視界"。不過和黑洞不一樣,時空曲率在這里是負(fù)無窮大,也就是說,在這里,白洞對外界的斥力達到無窮大,即使是光筆直向白洞的奇點沖去,會被其彈回,所以它不可能進入白洞一步。

理論上,白洞也可以根據(jù)是否旋轉(zhuǎn),是否帶有電荷而區(qū)分類型,但是理論物理學(xué)家們認(rèn)為,白洞的無窮大的斥力會迫使白洞不帶有任何電荷,因為電荷很容易就被趕到了視界外。而旋轉(zhuǎn),也被認(rèn)為是不可能的。不過白洞看來只可能是一種想象中的產(chǎn)物。因為如果白洞不吸收任何物體而僅僅是噴射物質(zhì)(能量),那么無論這個白洞的質(zhì)量有多大,它的物質(zhì)也會很快地被噴射光。

當(dāng)然,物理學(xué)家們也為白洞提供了幾個存在的想法,其中有的人認(rèn)為白洞和黑洞通過蟲洞連接,從而使母宇宙嬰兒宇宙之間獲得聯(lián)系。關(guān)于這種機制,可以參考關(guān)于"時間蟲洞"的概述(詳見霍金的《果殼中的宇宙》)。

折疊編輯本段提出過程

白洞其實就是黑洞的反演,而黑洞與白洞之間有三維以上的一個通道,從黑洞里面進去,從白洞里面出來,因為這些物質(zhì)從黑洞那邊被吸進去時有很大的速度,所以從白洞里噴發(fā)出來也有很大的速度,但是他們的速度一般相等。黑洞作為事物的一個發(fā)展終極,必然引致另一個終極,就是白洞。其實膨脹的大爆發(fā)宇宙論中,早就碰到了原初火球

黑洞的奇點問題,這個問題其實一直困擾著科學(xué)家們。這個奇點的最大質(zhì)量與密度和黑洞的奇點是相似的,但他們的活動機制卻恰恰相反。高能量超密物質(zhì)的發(fā)現(xiàn),顯示黑洞存在的可能,自然也顯示白洞存在的可能。如果宇宙物質(zhì)按不同的路徑和時間走到終極,那么也可能按不同的時間和路徑從原始出發(fā),亦即在大爆發(fā)之初的大白洞發(fā)生后,仍可能出現(xiàn)小爆發(fā)小白洞。而且,流入黑洞的物質(zhì)命運究竟如何呢?是永遠(yuǎn)累積在無窮小的奇點中,直到宇宙毀滅,還是在另一個宇宙涌出呢?

1960年以來, 由于空間探測技術(shù)在天文觀測中的廣泛應(yīng)用,人們陸陸續(xù)續(xù)發(fā)現(xiàn)了許多高能天體物理現(xiàn)象,例如宇宙X射線爆發(fā)、宇宙γ射線爆發(fā)、超新星爆發(fā)、星系核的活動和爆發(fā)以及類星體、脈沖星,等等。

這些高能天體物理現(xiàn)象用人們已知的物理學(xué)規(guī)律已經(jīng)無法解釋。就拿類星體來說吧,類星體的視大小與一般恒星相當(dāng),而它的亮度卻比普通星系還亮幾萬倍。類星體這種個頭極小、亮度極大的獨特性質(zhì),是人們從未見到過的,這就使科學(xué)家們想到類星體很可能是一種與人們已知的任何天體都迥然不同的奇異天體。

如何解釋類星體現(xiàn)象呢?科學(xué)家們提出了各種各樣的理論模型。1964年,前蘇聯(lián)宇宙學(xué)家Igor Novikov提出白洞存在的可能性 ,以色列的尼也曼提出的白洞模型,引起了大家的注意。白洞概念就這樣橫空出世了。

折疊編輯本段起源爭論

白洞學(xué)說出現(xiàn)已有一段時間,1970年捷爾明便提出它們存于類星體,劇烈活動的星系中的可能性。相對論和宇宙論學(xué)者早已明白此學(xué)說的可能性,只是這與一般正統(tǒng)的宇宙觀不同,較不易獲得承認(rèn)。某些理論認(rèn)

為,由于宇宙物體的激烈運動,或者星系一部噴出的高能小物體,它們遵守著克卜勒軌道運動。這是一種高度理想化的推測,亦即一個地方有幾個白洞,在星系核心互相旋轉(zhuǎn),偶然噴出滿天星斗。噴出的白洞演化成新星系。而從星系團的照片中可觀察到一系列的星系由物質(zhì)連接起來。這顯示它們是由一連串劇烈噴射所形成的.照此來說,白洞可能會像阿米巴原蟲一樣分裂生殖,由分裂而形成星系,進而形成星域。然而這又和當(dāng)前的理論相違背。

從此看來,就是星系生成也有不同見解。有的天文學(xué)家便提出并接受宇宙之初便有不均勻物質(zhì)的結(jié)塊,而其中便包含了白洞。宇宙向最初奇點收縮,星系、星系群都同一動作,這當(dāng)然和黑洞的奇點相似。宇宙的不同區(qū)域,其密度皆不同,收縮時首先在高密度的地方,達到了黑洞的臨界密度,從此消失在視界之后,宇宙不斷收縮,使不斷出現(xiàn)高密奇點。宇宙成為大量黑洞及周圍物質(zhì)的集合體。然而事實上,宇宙是膨脹而非收縮的,因此它是白洞而不是黑洞。在宇宙整體性源始的大奇點中存在著密度高的小質(zhì)點,它們隨著膨脹向四面八方擴散,大白洞大量爆發(fā)生出小白洞。星系等不均勻物體,正是由它生成的。不均勻物體之所以易和黑洞拉上關(guān)系,皆是因為它和膨脹現(xiàn)狀相對稱的宇宙中局部收縮的過程。當(dāng)前宇宙中黑洞和白洞的存在是并行不悖的,是過程的兩個端點而已。黑洞奇點是物質(zhì)末期塌縮的終點,白洞物質(zhì)的起點是星系的始端。只不過各過程不是同時,而是先后交錯的。

白洞科學(xué)家們普遍認(rèn)為,自從大爆炸以來,我們的宇宙在不斷膨脹,密度在不斷減少。因此,正在膨脹著的天體和氣體乃至整個宇宙,在200多億年(一說137億年)以前,是被禁錮在一個"點"(流出奇點)上,原始大爆炸后,開始向外膨脹,當(dāng)它們沖出"視界"的外面,就成為我們看得見的白洞。

與上述相反的一種觀點認(rèn)為,由于原始大爆炸的不均勻性,一些尚未來得及爆炸的致密核心可能遺留下來,它們被拋出以后仍具有爆炸的趨勢,不過爆炸的時間推遲了,這些推遲爆發(fā)的核心--"延遲核"就是白洞。

也有人認(rèn)為,白洞可能是黑洞"轉(zhuǎn)化"而來。就是說,當(dāng)黑洞的坍縮到了"極限",就會經(jīng)過內(nèi)部某種矛盾運動質(zhì)變?yōu)榕蛎洜顟B(tài)--反坍縮爆炸,這時它便由向內(nèi)積吸能量,轉(zhuǎn)變?yōu)閺闹行南蛲?a rel="noreferrer" target="_blank" style="color: rgb(19, 110, 194); text-decoration: none;">輻射能量了。

最富吸引力的一種觀點認(rèn)為,像宇宙中有正負(fù)粒子一樣,宇宙中也一定存在著與黑洞(負(fù)洞)相同,而性質(zhì)相反的白洞(正洞)。它們對應(yīng)地共生在某個宇宙膨脹泡的泡壁上,分屬兩個不同的宇宙。

由于我們的宇宙中存在著10萬多個黑洞,同樣也可能存在著數(shù)目相等的白洞。于是,在宇宙繼續(xù)膨脹過程中,白洞周圍一些質(zhì)量稍許密集區(qū)域就變得更加密集;黑洞周圍的一些質(zhì)量稍微稀薄的區(qū)域就變得更加空虛。這些大片空虛的區(qū)域就是空洞。

折疊編輯本段噴發(fā)

輻射若是由白洞產(chǎn)生,這現(xiàn)象就很自然了。輻射能愈高,藍(lán)移也愈大,所以最初可見光也都移到紫外區(qū)了。他還計算了銀河系中偶然的小規(guī)模爆發(fā)現(xiàn)象,說明了銀河內(nèi)小白洞隨時爆發(fā)的可能性,例如短期間活動的銀河內(nèi)X-ray,劇烈的最高能量最先到達,其后能量下降,整體按冪函數(shù)遞減在光譜中顯示出來。這和白洞理論計算是一致的。各X-ray之間,光譜不盡相同,不過這差異可從白洞對自己產(chǎn)生的電磁輻射產(chǎn)生畸變說明.因為白洞內(nèi)產(chǎn)生的輻射可能有黑體輻射(微波以下噪音),同步輻射(帶電粒子在強磁中通過而產(chǎn)生)等不同形態(tài)。人造衛(wèi)星偶然觀測到的突發(fā)r射線,可以白洞影響說明;宇宙射線背景高能粒子的生成,也可以認(rèn)定是白洞噴發(fā)的物體。但是一個天體的引力會大過天體的斥力,那白洞噴發(fā)的一切東西又會被吸回白洞里才對。

白洞圖集

折疊編輯本段是否存在

到目前為止,"白洞"還只是個理論名詞,科學(xué)家并未實際發(fā)現(xiàn)。在技術(shù)上,要發(fā)現(xiàn)黑洞,甚至超巨質(zhì)量黑洞,都比發(fā)現(xiàn)白洞要容易的多。也許每一個黑洞都有一個對應(yīng)的白洞!但我們并不確定是否所有的超巨質(zhì)量的"洞"都是"黑"洞,也不確定白洞與黑洞是否應(yīng)成對出現(xiàn)。但就重力的觀點來看,在遠(yuǎn)距離觀察時兩者的特性則是相同的。

當(dāng)人們有了很復(fù)雜的數(shù)學(xué)工具來分析這些相關(guān)方程式,他們發(fā)現(xiàn)了更多。在這個簡單的情形下時空結(jié)構(gòu)必須具備時間反演對稱性,這意味著如果你讓時間倒流,所有一切都應(yīng)該沒什么兩樣。因此如果在未來某個時刻光只能進不能出,那過去一定有個時刻光只能出不能進。這看上去就像是黑洞的反轉(zhuǎn),因此人們稱之為白洞,雖然它只是黑洞在過去的一個延伸。(更奇怪的是:在世界里面似乎應(yīng)該還有一個宇宙,雖然這里用"里面"可能不太確切。)時間在白洞里面是存在的,但既然你不能進去,那你只有出生在里面才能知道了。

但在現(xiàn)實中,白洞可能并不存在,因為真實的黑洞要比這個廣義相對論的簡單解所描述的要復(fù)雜得多。他們并不是在過去就一直存在,而是在某個時間恒星坍塌后所形成的。這就破壞了時間反演對稱性,因此如果你順著倒流的時光往前看,你將看不到這個解中所描述的白洞,而是看到黑洞變回坍塌中的恒星。

我們知道,由于黑洞擁有極強的引力,能將附近的任何物體一吸而盡,而且只進不出。如果,我們將黑洞當(dāng)成一個"入口",那么,應(yīng)該就有一個只出不進的"出口",就是所謂的"白洞"。黑洞和白洞間的通路,也有個專有名詞,叫做"灰道"(即"蟲洞"別名"硅洞")。雖然白洞尚未發(fā)現(xiàn),但在科學(xué)探索上,最美的事物之一就是許多理論上存在的事物后來真的被人們發(fā)現(xiàn)或證實。因此,也許將來有一天,隨著科學(xué)技術(shù)的進步和人類的不斷探索,天文學(xué)家會真的發(fā)現(xiàn)白洞的存在呢!

與黑洞的關(guān)系 白洞與黑洞是相輔相成的,是對立統(tǒng)一的。沈葹在《黑洞、白洞交相襯映》一文中對黑洞與白洞的相互關(guān)系作了如下論述:"霍金著眼于黑洞,但他的假說或可給予黑洞、白洞相互轉(zhuǎn)化之設(shè)想以便宜。當(dāng)然此設(shè)想主要還是出于黑洞、白洞之對稱性的思考;因為物質(zhì)坍縮成一個中心奇點、與物質(zhì)從一個中心奇點里爆發(fā)出來,本是相反相成的兩個過程,所以從黑洞瞬即轉(zhuǎn)化成白洞,似乎還是可能實現(xiàn)的。對于宇宙演化,我們且作如下嘗試性解釋。從廣義相對論演繹得出的一種演化模式,把宇宙假設(shè)為從原始火球的大爆炸中誕生,接著便膨脹,脹到最大,再轉(zhuǎn)變成坍縮,縮到最小;爾后又發(fā)生第二次爆炸及其脹、縮過程;如此循環(huán)反復(fù)。對此模式,可否把每次爆炸的原始火球看作為一個原始白洞,而它是上一次坍縮過程的終止黑洞瞬即轉(zhuǎn)化來的。起始點和終止點就是這白洞和黑洞的中心奇點。"這段論述包含了深刻的辯證邏輯思想。

根據(jù)上述情況,可以得出以下結(jié)論:

第一,黑洞是宇宙間吸引的一種極端現(xiàn)象和形式,它的直接結(jié)果是"大坍縮",與之相反,白洞則是宇宙間排斥的一種極端現(xiàn)象和形式,它的直接結(jié)果是"大爆炸"或"大膨脹"。兩者缺一不可,緊密相聯(lián),相輔相成,相互轉(zhuǎn)化,對立統(tǒng)一。

第二,黑洞與白洞是通過某種"極變機制"(蟲眼機制等)相互轉(zhuǎn)化的,由于這種相互轉(zhuǎn)化的存在,使得量子階梯中的所有物質(zhì)現(xiàn)象得以產(chǎn)生、發(fā)展和消亡。在這個過程中,既沒有一成不變的永恒事物,也沒有只出現(xiàn)一次就永遠(yuǎn)絕滅的東西。產(chǎn)生了的東西會消亡,消亡了的東西又會產(chǎn)生,如此循環(huán)不止。

第三,黑洞與白洞的相互轉(zhuǎn)化是宇宙演化最根本、最重要的動力根源。它們兩者的存在和轉(zhuǎn)化,是"吸引和排斥這一個古老的兩極對立"的生動體現(xiàn),是萬物變化最深層次的總根源。

黑洞就象宇宙中的一個無底深淵,物質(zhì)一旦掉進去,就再也逃不出來。根據(jù)我們熟悉的"矛盾"的觀點,科學(xué)家們大膽地猜想到:宇宙中會不會也同時存在一種物質(zhì)只出不進的"泉"呢?并給它取了個同黑洞相反的名字,叫"白洞"。

科學(xué)家們猜想:白洞也有一個與黑洞類似的封閉的邊界,但與黑洞不同的是,白洞內(nèi)部的物質(zhì)和各種輻射只能經(jīng)邊界向邊界外部運動,而白洞外部的物質(zhì)和輻射卻不能進入其內(nèi)部。形象地說,白洞好像一個不斷向外噴射物質(zhì)和能量的源泉,它向外界提供物質(zhì)和能量,卻不吸收外部的物質(zhì)和能量。

白洞到目前為止,還僅僅是科學(xué)家的猜想,還沒有觀察到任何能表明白洞可能存在的證據(jù)。在理論研究上也還沒有重大突破。不過,最新的研究可能會得出一個令人興奮的結(jié)論,即:"白洞"很可能就是"黑洞"本身!也就是說黑洞在這一端吸收物質(zhì),而在另一端則噴射物質(zhì),就像一個巨大的時空隧道。

科學(xué)家們證明了黑洞其實有可能向外發(fā)射能量。而根據(jù)現(xiàn)代物理理論,能量和質(zhì)量是可以互相轉(zhuǎn)化的。這就從理論上預(yù)言了"黑洞、白洞一體化"的可能。

要徹底弄清楚黑洞和白洞的奧秘,還為時過早。但是,科學(xué)家們每前進一點,所取得的成績都讓人激動不已。我們相信,打開宇宙之謎大門的鑰匙就藏在黑洞和白洞神秘的身后。

折疊編輯本段形成之謎

關(guān)于白洞是怎樣形成的,當(dāng)前科學(xué)家們持有兩種不同的見解。

一種得到多數(shù)天文學(xué)家贊同的觀點認(rèn)為,當(dāng)宇宙誕生的那一時刻,即當(dāng)宇宙由原初極高密度、極高溫度狀態(tài)開始大爆炸時,由于爆炸的不完全和不均勻,可能會遺留下一些超高密度的物質(zhì)暫時尚未爆炸,而是要再等待一定的時間以后才開始膨脹和爆炸,這些遺留下來的致密物質(zhì)即成為新的局部膨脹的核心,也就是白洞。

有些致密物質(zhì)核心的爆炸時間已經(jīng)延遲了大約100億年或200億年(這要看宇宙的年齡是100億年還是200億年,而宇宙年齡當(dāng)前也是一個未解之謎)。它們的爆炸,就導(dǎo)致了我們今天所觀測到的宇宙中各種高能天體物理現(xiàn)象。為此,白洞又有"延遲核"之稱。按照延遲核理論,100億或200億年之前,我們的宇宙就是一個巨大的白洞。

除了延遲核理論之外,另一種觀點認(rèn)為,白洞可直接由黑洞轉(zhuǎn)變過來,白洞中的超高密度物質(zhì)是由引力坍縮形成黑洞時獲得的。

傳統(tǒng)的黑洞理論認(rèn)為,黑洞只有絕對的吸引而不向外界發(fā)射任何物質(zhì)和輻射。70年代,有一位卓越的英國天體物理學(xué)家霍金,根據(jù)廣義相對論和量子力學(xué)理論,對黑洞作了進一步的研究,并對傳統(tǒng)的黑洞理論作了重大的修正?;艚饘诙吹囊娊廪Z動了科學(xué)界,他因此獲得了 1978年的愛因斯坦獎金。

霍金認(rèn)為,黑洞具有一定的溫度,會以類似于熱輻射的方式穩(wěn)定地向外發(fā)射各種粒子,這就是所謂的"自發(fā)蒸發(fā)"。黑洞的蒸發(fā)速度與黑洞的質(zhì)量有關(guān),質(zhì)量越大的黑洞,溫度越低,蒸發(fā)得越慢;反之,質(zhì)量越小的黑洞,溫度越高,蒸發(fā)得越快。譬如,質(zhì)量與太陽相當(dāng)?shù)囊粋€黑洞,約需10年才能夠完全蒸發(fā)完,而一些原生小黑洞,卻能在10秒之內(nèi)蒸發(fā)得一干二凈。

黑洞的蒸發(fā)使黑洞的質(zhì)量減小,從而使黑洞的溫度升高,這樣又促使自發(fā)蒸發(fā)進一步加劇。這種過程繼續(xù)下去,黑洞的蒸發(fā)便會越演越烈,最后以一種"反坍縮"式的猛烈爆發(fā)而告終。這個過程正好就是不斷向外噴射物質(zhì)的白洞了。

當(dāng)前,這種白洞是由黑洞直接轉(zhuǎn)變過來的觀點,也越來越引起各國科學(xué)家們的關(guān)注。

由于白洞概念提出之后,用它可以解釋一些高能天體物理現(xiàn)象,所以引起了不少天文學(xué)家對白洞的興趣,繼而他們也對白洞問題作了一些探討和研究。

盡管如此,科學(xué)家們對白洞的興趣還遠(yuǎn)遠(yuǎn)比不上像對黑洞的興趣那樣濃,對白洞的研究工作也遠(yuǎn)遠(yuǎn)比不上像對黑洞的研究那樣廣泛和深入 ,并且在觀測證認(rèn)工作方面,也不像黑洞那樣取得了很大的進展。

總而言之,白洞學(xué)說當(dāng)前還只是一種科學(xué)假說,宇宙中是否真的存在白洞這種天體?白洞是怎樣形成的?我們的宇宙在它誕生之前是否就是一個白洞?等等,有關(guān)白洞的這一系列問題,還都是等待人們?nèi)ソ议_的宇宙之謎。

折疊編輯本段高能天體

既然白洞概念是在解釋高能天體物理現(xiàn)象時提出來的,那么白洞與高能天體究竟存在什么聯(lián)系呢?

白洞是一個物質(zhì)只出不進的天體,但是,對于外部區(qū)域來說,白洞也是一個強引力源。它能把周圍的塵埃、氣體和各種輻射不斷地吸引到它的邊界上來,只不過這些物質(zhì)并不能進入白洞的內(nèi)部,只能在邊界外形成一個包圍白洞的物質(zhì)層。

白洞內(nèi)部,中心奇點附近所聚集的物質(zhì)是一種超高密態(tài)的物質(zhì),其中包含各種基本粒子,甚至引力子,并且還聚集著極其巨大的能量。起初,這些物質(zhì)是處于某種平衡狀態(tài),但它們具有向外膨脹的趨勢。當(dāng)由于某種原因引起膨脹時,物質(zhì)密度就會在膨脹過程中不斷降低。降低到某一程度, 就會引起粒子的衰變過程,從而將各種高能粒子、光子、中微子等發(fā)射出來。

從白洞內(nèi)部發(fā)射出來的物質(zhì)都具有很高的速度,而被白洞吸引到其邊界上的物質(zhì)也具有很高的速度。不難想象,這進進出出,又都是高速度,它們在白洞邊界上的碰撞該有多么猛烈。隨著猛烈的碰撞,必然就會有異常巨大的能量釋放出來。

假若類星體或活動星系核的中心有大質(zhì)量白洞存在的話,那么,它們所釋放的巨大能量就可以看成是白洞向外噴射物與其邊界上吸積物相互作用的結(jié)果,這也就是白洞對高能天體物理現(xiàn)象能源之謎的解釋,廣義相對論所預(yù)言的一種與黑洞相反的特殊天體。"白洞"學(xué)說主要用來解釋一些高能天體現(xiàn)象,叫白洞現(xiàn)象。

折疊編輯本段觀點提出

與黑洞在同一空間的白洞

黑洞作為一個發(fā)展終極,必然引致另一個終極,就是白洞。其實膨脹的大爆發(fā)宇宙論中,早就碰到了原初火球的奇點問題,這個問題其實一直困擾著科學(xué)家們。這個奇點的最大質(zhì)量與密度和黑洞的奇點是相似的, 但他們的活動機制卻恰恰相反。高能量超密物質(zhì)的發(fā)現(xiàn),顯示黑洞存在的可能,自然也顯示白洞存在的可能.如果宇宙物質(zhì)按不同的路徑和時間走到終極,那么也可能按不同的時間和路徑從原始出發(fā),亦即在大爆發(fā)之初的大白洞發(fā)生后,仍可能出現(xiàn)小爆發(fā)小白洞。而且,流入黑洞的物質(zhì)命運究竟如何呢是永遠(yuǎn)累積在無窮小的奇點中,直到宇宙毀滅,還是在另一個宇宙涌出呢?

如果黑洞從有到無,那白洞就應(yīng)從無到有。60年代的蘇聯(lián)科學(xué)家開始提出白洞的概念,科學(xué)家做了很多工作,但這概念不像黑洞這么通行,看來白洞似乎更虛幻了。

與黑洞呈正反空間的白洞問題是我們已經(jīng)對引力場較為熟悉,從恒星、星系演化為黑洞有數(shù)理可循,但白洞靠什么來觸發(fā),當(dāng)前卻依然茫然無緒。無論如何宇宙至少觸發(fā)過一次,所以白洞的研究顯然與宇宙起源的研究更有密切的關(guān)系,因而白洞學(xué)說通常與宇宙學(xué)及結(jié)合起來。人們努力的方向不在于黑白洞相對的哲學(xué)辯論,而在于它的物理機制問題。

有人認(rèn)為,類星體的核心就可能是一個白洞。當(dāng)白洞內(nèi)中心點附近所聚集的超密態(tài)物質(zhì)向外噴射時,就會同它周圍的物質(zhì)發(fā)生猛烈碰撞,而釋放出巨大的能量。因此,有些X射線、宇宙線、射電爆發(fā)、射電雙源等現(xiàn)象,可能與白洞的這種效應(yīng)有關(guān)。

宇宙就如同我們的房間,白洞就是自來水,只出不進,黑洞就是下水道只進不出。星星如同灰塵般漂浮在房間里。那房間之外是什么呢?

折疊編輯本段與黑洞相遇

有科學(xué)家猜測白洞與黑洞相撞會形成蟲洞。蟲洞連接黑洞和白洞,在黑洞與白洞之間傳送物質(zhì)。在這里,蟲洞成為一個阿爾伯特·愛因斯坦-羅森橋,物質(zhì)在黑洞的奇點處被完全瓦解為基本粒子,然后通過這個蟲洞(即阿爾伯特·愛因斯坦-羅森橋)被傳送到白洞并且被輻射出去。

蟲洞的概念最初產(chǎn)生于對史瓦西解的研究中。物理學(xué)家在分析白洞解的時候,通過一個阿爾伯特·愛因斯坦的思想實驗,發(fā)現(xiàn)宇宙時空自身可以不是平坦的。如果恒星形成了黑洞,那么時空在史瓦西半徑,也就是視界的地方與原來的時空垂直。在不平坦的宇宙時空中,這種結(jié)構(gòu)就意味著黑洞視界內(nèi)的部分會與宇宙的另一個部分相結(jié)合,然后在那里產(chǎn)生一個洞。這個洞可以是黑洞,也可以是白洞。而這個彎曲的視界,就叫做史瓦西喉,它就是一種特定的蟲洞。

那么,"蟲洞"是什么呢?簡單地說,"蟲洞"是連接宇宙遙遠(yuǎn)區(qū)域間的時空細(xì)管。它可以把平行宇宙和嬰兒宇宙連接起來,并提供時間旅行的可能性。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,新的研究發(fā)現(xiàn),"蟲洞"的超強力場可以通過"負(fù)質(zhì)量"來中和,達到穩(wěn)定"蟲洞"能量場的作用??茖W(xué)家認(rèn)為,相對于產(chǎn)生能量的"正物質(zhì)","反物質(zhì)"也擁有"負(fù)能量",可以吸去周圍所有能量。像"蟲洞"一樣,"負(fù)能量"也曾被認(rèn)為只存在于理論之中。不過,當(dāng)前世界上的許多實驗室已經(jīng)成功地證明了"負(fù)質(zhì)量"能存在于現(xiàn)實世界,并且通過航天器在太空中捕捉到了微量的"負(fù)能量"。

宇航學(xué)家認(rèn)為,"蟲洞"的研究雖然剛剛起步,但是它潛在的回報,不容忽視。科學(xué)家認(rèn)為,如果研究成功,人類可能需要重新估計自己在宇宙中的角色和位置。人類被"困"在地球上,要航行到最近的一個星系,動輒需要數(shù)百年時間,是當(dāng)前人類不可能辦到的。但是,未來的太空航行如使用"蟲洞",那么一瞬間就能到達宇宙中遙遠(yuǎn)的地方。.[1]

折疊編輯本段新的研究進展

2012年一篇論文認(rèn)為大爆炸本身就是一個白洞。它進一步認(rèn)為一個被稱為"小爆炸"的白洞的出現(xiàn)是自然產(chǎn)生的,小爆炸噴出的所有物質(zhì)都是單脈沖噴射出來的。因此,與黑洞不同,白洞不能連續(xù)被觀測到,它們產(chǎn)生的效果也只能在事件周圍檢測到。這篇論文甚至提出了利用白洞證認(rèn)新的伽瑪射線暴群的想法。 此外,在2014年發(fā)表的馬德里茲.阿圭拉和莫雷諾、貝里尼等人的論文中探討了五維真空框架下大爆炸由一個白洞爆炸產(chǎn)生的想法 。 

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