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白洞是理论上的宇宙现象,其作用与黑洞相反:它没有因为巨大的引力而吸引物质进入无限密集的奇点,而是将物质和光挤出,阻止任何东西重新进入其事件视界。

白洞是理论上的宇宙现象,其作用与黑洞相反:它没有因为巨大的引力而吸引物质进入无限密集的奇点,而是将物质和光挤出,阻止任何东西重新进入其事件视界。

如果你曾经看过科幻电影,甚至对过去一个世纪的天文发现有模糊的了解,那么你肯定会遇到”黑洞”这个词。

黑洞的抽象插图(图片来源:埃文诺沃斯特罗/舒特斯托克)

这个概念仅仅出现了一个世纪,但它们已经成为宇宙中最迷人和最神秘的现象之一。然而,它们远不是最奇怪的;这种区别可能属于它们理论中的双胞胎——白洞。

什么是黑洞?

在我们开始解开白洞这个非常奇怪的概念之前,我们应该建立对黑洞的更好的理解。这些引力怪兽就像宇宙中的真空吸尘器,无情地吸走一切触手可及的东西;它们的引力是巨大的,以至于光一旦穿过黑洞的视界,即无法返回的点,就无法逃脱。

黑洞是看不见的,因为没有光或辐射能逃脱它们的引力,但我们可以通过它们对周围恒星天体的引力效应来确定它们的位置。例如,人们相信每个星系的中心都有一个超大质量的黑洞,它可能与星系本身同时形成。这些黑洞的质量可能超过100万个太阳,但却被压缩成一个太阳大小的球体!这个“球”被称为一个奇点,一个密度无穷大的集中点。

中等大小的黑洞被称为恒星黑洞,是在恒星生命的末期产生的,在经历了超新星的剧烈膨胀、收缩和爆炸之后。不是所有的恒星都会经历这种戏剧性的死亡,但最大的恒星总是这样。最后,最小的黑洞,通常被称为原始黑洞,理论上是在宇宙开始时形成的,在大爆炸后的最初几个瞬间。它们可能只有原子那么小,却包含了一整座山的质量。

1916年,阿尔伯特·爱因斯坦(Albert Einstein)首先提出了黑洞理论,研究黑洞的挑战使其成为一个宇宙之谜,但引力理论和量子力学的许多元素已被探索与黑洞的概念和奇怪物理有关。

20世纪70年代中期,著名物理学家史蒂芬·霍金提出了关于黑洞的一项更有趣的发展。就在那时,他建立了霍金辐射理论——一种从黑洞中“泄漏”出来的能量形式。这导致了黑洞最终会枯萎并“死亡”的猜测,这使得过去几十年关于白洞的讨论更加有趣和流行。

什么是白洞?

如上所述,白洞是理论上的黑洞的对立面。尽管我们还没有在宇宙中找到一个稳定的例子,但它们的存在是建立在与黑洞相同的数学和广义相对论概念基础上的。如果你从远处观察一个白洞,它看起来很像一个反向运作的黑洞,光和物质慢慢地从一个看起来像黑洞的地方向外喷射。它的理论是,没有任何东西能够穿透白洞的事件视界,就像没有任何东西可以逃离黑洞的事件视界。

巨大神秘的白洞(目前的理论),没有什么能影响白洞的内容,奇点,这意味着无限的过去的一些元素可能会影响我们,但是我们可以没有影响,无论我们如何努力。

在讨论黑洞时,时间、空间、质量和密度的概念变得更加复杂,因为它们仍然笼罩在神秘之中,这在很大程度上归因于广义相对论和爱因斯坦场方程中的预测和理论。人们相信,黑洞使时间和空间能够自我折叠,以至于它们完全剥夺了我们可接近的现实。

理论上,一个白洞可能与此相反,甚至可能存在于一个黑洞的“另一边”,散发出宇宙的其他地方(类似于虫洞),或进入一个完全不同的宇宙。在霍金揭示黑洞通过霍金辐射消散后,一个重要的问题被提了出来:如果宇宙中的物质/信息不能被毁灭,那么当黑洞消亡时会发生什么?一些理论认为,在黑洞生命的尽头——可能是未来的千万亿年——它会“反弹”成一个白洞。这是质量消失悖论的一个巧妙的转折。

其他研究人员关注的是原始黑洞,他们认为,由于时空在黑洞中是如此弯曲,许多这些原始黑洞可能会一直波动着变成白洞,持续时间很短的爆发,即使只有几秒钟。有些人认为,我们在宇宙深处探测到的超新星实际上可能就是这些白洞的散布物!

还有一些科学家提出,白洞与我们在宇宙中探测到的大量暗物质有关。我们无法解释这种物质的起源或构成,只能解释它对周围空间的引力作用。虽然暗物质和白洞(理论上释放出神秘的物质/能量)之间的直接联系仍然很松散,而且完全没有得到证实,但这是一个值得考虑的有趣联系。

然而,所有这些观点都只是理论上的,这是有原因的。“反向黑洞”的概念与统计证明的宇宙是熵的事实相反,熵意味着宇宙走向混乱,而不是有序。如果你把一个白洞推到它的自然终点,在它把它所包含的所有质量都推出去之后,它应该会重新形成最初爆炸形成黑洞的恒星。这与我们目前所知的物理学和宇宙本质相违背。

最后

虽然白洞是一个有趣的思想实验,似乎在理论计算中站得住,但我们不能说有任何证据证明它们存在于这个宇宙(或任何其他宇宙)。然而,对于天文学来说,这是一个令人兴奋的新时代,因为更大、更好的卫星和仪器不断在恒星之间发射,有望提供比人类以前知道的更多关于宇宙的信息和真相。就像之前许多其他“疯狂”的想法一样,也许白洞理论只是在等待被证明,真相就潜伏在我们宇宙的神秘之中。

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