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白洞:理论的极限、世界的终极

时间:2018-08-05 12:22:59 浏览量:
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我们知道黑洞是广义相对论所预言的一种天体,而现在的天文观测也表明,虽然我们还无法直接探测黑洞,但种种的间接证据无一例外地表明,黑洞在宇宙中是广泛存在的。而在根据广义相对论推导出关于恒星内部,和周围的引力强度的计算公式时,分析公式的物理含义,发现其中除了黑洞之外,广义相对论也预言了另外一种更加神奇的天体,这就是白洞。

白洞:理论的极限、世界的终极白洞:理论的极限、世界的终极

而且在这个引力强度的计算公式中,黑洞和白洞在时间上互为“反演关系”,什么叫反演关系呢,打个比方,我们用摄像机在录像带上,拍摄下一个球的上抛和下落的运动过程,然后将录像带反向重放,这就是反演关系。虽然我们看到的反向重放出来的球的运动,与实际的运动过程截然相反,但这并不违背任何的物理定律,这就告诉了我们一个深刻的道理,那就是同某一过程相对应的,还存在着只是时间发生反转的另一种过程的现象。而且在物理世界中,这也应该是十分普遍的,于是根据这种时间反演的关系,我们便可以由黑洞的性质来推测出白洞的性质。

黑洞我们都很熟悉,它是一种没有任何东西可以从其内部逃出的一种天体,那么与之相反,白洞就是没有任何东西可以被限制在其内部的一种天体。

根据我们上面说到的反演关系我们也可以合理推测,白洞也存在一个和黑洞一样的奇点,只不过具体发生的事情是与黑洞相反的,所以白洞会将集中在这一奇点上的质量,以物质和光的形式源源不断地向外吐出,另外同黑洞有一个界面一样,白洞也有一个界面,物质和光可以从白洞界面的内侧移动到界面的外侧,但是即使是光,也不可能从界面的外侧进入到内侧,那么问题就来了。由于黑洞吞噬一切,所以我们很难观测到,但是白洞是释放一切的,所以理论上来看,白洞的观测就要容易的多,那么在现实的宇宙中到底存不存在着这样一种奇怪的天体呢?

可以说在黑洞刚刚被提出的时代,科学家对于黑洞的理论上的孪生兄弟白洞的兴趣,要小得多,因为在那个黑洞还没有多少人相信的年代,你再去研究白洞,这不是疯了么。所以几乎没有人相信存在着这样一种不可思议的天体,但是伟大的苏联人民从来都是不信邪的,1964 年苏联科学家诺维科夫提出了自己的看法,它认为在1960 年,人类所发现的那种不知道是什么玩意儿的“类星体”其实就是白洞,类星体距离太阳系都十分遥远,它们会一直释放出巨大的能量。

其亮度可以超过银河系亮度的1000 倍以上,可以说类星体这种不断喷射物质的性质,确实很像理论中对于白洞的描述,在当时也没有人可以对类星体进行很好的解释,人们很难想象究竟是怎样的一种天体。会释放出如此巨大的能量,所以诺维科夫将白洞与类星体联系在一起,有一定的合理性。那么这个类星体会是所谓的白洞吗?

遗憾的是,诺维科夫的观点并没有得到主流科学界的认同,通过对类星体研究的不断深入,现在的主流观点认为,类星体是活动十分激烈的星系的中心部分,这些星系的中心不是白洞,而更可能是一个黑洞。

当有大量的物质向星系中心的黑洞坠落时,会形成一个吸积盘,圆盘内摩擦产生了大量的热量,从而释放出了巨大的能量,另外还有一部分没有被黑洞吞噬的物质,会以高能喷流的形式向外喷出,这便是我们所观察到的类星体,那么为什么类星体都距离我们那么遥远呢?这是因为在宇宙越遥远就代表着越过去,而在距离我们比较近,也就是比较接近现在的宇宙空间中,处在这里的类星体。随着时间的推移,聚集在超大型黑洞周围并向黑洞坠落的物质,基本已经被吞噬殆尽了,所以喷射大量物质的类星体是很难存在于近处,而大多发生于远古的宇宙之中,这么看来类星体基本不会是白洞了。

那么还有没有其他可能呢,遗憾的是到目前为止,科学家还没有实际观测到一个,可以直接肯定是白洞的天体,甚至连间接的证据人们都还没有掌握,一些比较悲观的科学家甚至认为,别的宇宙咱不知道,但至少在我们这个宇宙中,是不可能存在白洞的。

还有一种较为悲观的观点认为,在宇宙中是可能存在白洞的,但是我们无论如何也是无法观测的,这一观点是由美国天文学家道格拉斯-阿德里在1974 年提出的,那么既然存在为什么无法观测呢?

之前我们说了,白洞是只能从内部向外吐出物质的一种天体,所以很多人乍一听到白洞的这一性质,都会以为白洞具有的不是引力而是斥力,但是理论研究表明,白洞其实仍然具有引力。而且白洞的引力应该和黑洞一样巨大,在白洞的周围,应该存在从它内部吐出的物质,也应该有原来就存在于其周围的物质,这些物质会吸引住从白洞新喷出的物质和光的一部分,同时这些物质还受到白洞的引力作用而向白洞靠近,但是白洞的性质不允许它门再前进一步。所以不论引力多大,这些物质是死活进不到白洞内部的,这就使得这些物质沉积在了白洞的表面,它们和白洞加在一起。从总体上看,不断地增加着白洞的质量,刚才我们说了,白洞应该具有和黑洞一样大的引力,也就是说它们的质量也是一样量级的,达不到某种量级就谈不上白洞,这样一来原本质量就很大的白洞,再加上沉积在其表面上的物质,整体质量就进一步增大,而质量的增大,我们也都知道意味着什么?所以白洞整体所呈现出的结果,便是一个质量比原来白洞还要大的黑洞,所以由此可见,如果真的有白洞存在的话,那么在白洞界面外侧紧靠界面处,还应该有一层具有黑洞性质的区域,也就是说这是一种二重结构,或者说白洞总是被黑洞包裹,并隐藏在其内部的。所以即便从白洞内部释放出大的难以想象的能量,我们也是无法观测到的,不过现在观测不到,并不代表着以后观测不到,我们也不必过于悲观,一种更大胆的理论认为,白洞的存在也许正意味着时空之门。传统上人们认为,被吸入黑洞的物质将向位于中心的奇点坠落,最后也会变成黑洞质量的一部分,但一些科学家认为,在黑洞有自转的情况下,也许这不是被吸入黑洞的物质的最终归宿。通过理论分析人们得知,对于自转的黑洞来说,它的奇点应该是具有苹果的形状,就和我们上面说到的黑洞包裹白洞的情形一样,这个苹果内部,也许就是白洞,所以在这种情况下,被黑洞吸入的物质有可能不是坠落到奇点,而是从位于另一空间的一个白洞中冒出来。

你可能觉得这是我瞎编的,但这真不是,这是理论物理学家利用广义相对论,分析自转黑洞内部空间的性质,所得到的一个结论,而且这个结论还有一个大名鼎鼎的衍生品,这个衍生品的名气可要比白洞高多了。这就是“虫洞”,正是虫洞将一处空间中的黑洞与另一处空间中的白洞连接了起来,通过虫洞我们便可以前往另一个不同的宇宙,但是在出发前你一定要慎重,因为白洞只能吐出物质不能吸入物质,黑洞只能吸入物质不能吐出物质。所以这种虫洞并非名副其实的,而是一个有去无回的单向通道,如果你要是觉得这个宇宙真的没有可留恋的话,那么白洞的大门向你敞开。好走不送,不过还有一种观点认为,你的计划也许难以顺利成行,因为理论上虽然物质和光可以通过这种虫洞,但是在物质和光实际进入时,由此而产生的能量涨落将被放大,它们的影响会立即扰乱引力,从而使得虫洞瓦解立即关闭,变回了奇点。实际上这种连接是难以实现的,所以不论这个宇宙好与坏,在没有确定的答案之前,还是好好待着吧。

总之在目前的宇宙看来。白洞难以存在,即便存在也观测不到,而我们想要通过黑洞走出白洞,进入到另外一个宇宙空间中,目前的理论也是不支持的,就让白洞继续存在于我们浪漫的想象中吧。

如果我们换一个角度,也许关于白洞的思索会豁然开朗,虽然这种观点更具有颠覆性,但也许这可能真的就是事实的真相,在大部分还处于未知的前提下,任何结论其实都是有可能的,那么这种颠覆性的观点是什么呢?

我们在知道宇宙诞生于大爆炸,初期的宇宙是一个极端环境,小火球,此后宇宙不断膨胀,才产生出了各种各样的基本粒子与物质并最终造就了亿万星系,现在我们再看一下这个情节,宇宙初期从一个狭小区域喷出物质的这种现象。其实就非常像一个白洞,也就是说我们的宇宙本身也许就是一个白洞,日月星辰和我们人类都来自于这个白洞,我们还可以这样设想,当初的大爆炸,也许在某一区域发生的要稍晚一些,那么在这个区域周围的大爆炸全都结束以后,在这个区域中,仍然会有大量的基本粒子被释放出来。

从某种意义上说,这也是白洞,但是直到目前,科学家也没有观测到以白洞形式出现的“迟晚发生的大爆炸”。为什么呢?也许根本不可能存在这样的区域,就是我们瞎JB 猜的,也有可能是这样的区域距离我们太过遥远,随着宇宙膨胀的加速,在那里白洞发出的光永远也无法到达我们这里,还有可能是我们现在所掌握的观测方法和观测精度,还不足以观测到这种大爆炸的区域,具体是怎样的,现在谁也不知道。

编辑:时雨
关键词: 白洞
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