什么是白洞?
黑洞是宇宙中最惊人的奥秘之一。它被认为是死星坍塌的核心。这些奇怪的物体以一个特殊的属性而闻名:物质进入其中,永远不能出来。
据我们所知,黑洞密度如此之大,以至于没有任何东西可以逃离它们的事件视界。但是黑洞并不是空间中唯一的“洞”。
假设你研究一个黑洞周围的时间和空间的数量,从计算中减去坍缩的恒星(所有实际的物质和质量)。剩下的数学描述了一个叫做白洞的东西,一个无质量的奇点。
白洞是一种理论推测出来的时空区域,物质与光线无法进入这个区域中,但是可以从这个区域中向外出现。白洞的性质与黑洞相反,光与物质可以进入黑洞中,但是无法从黑洞中离开.这一理论最早是由伊戈尔德米特里耶维奇诺维科夫在1964年基于史瓦西解的计算提出的。目前有很多证据表明黑洞的存在,但没有证据表明白洞的存在,所以白洞仍然只是一个理论推导出来的假设恒星。
顾名思义,白洞是黑洞的对立面。天体物理学家从20世纪70年代就开始使用这个概念。
如果黑洞的事件视界是其引力强度阻止甚至光达到逃逸速度的边界,那么白洞的事件视界将阻止任何物体进入。
你逃不出黑洞。你不能进入白洞。所以黑洞吸入物质,就会喷出白洞。它们应该非常明亮和不可思议,以非常快的速度向太空发射辐射。
可以假设白洞就像黑洞里的“倒带”按钮。
根据埃里克库里尔(eric courier)为斯坦福大学哲学百科全书写的文章:“因为广义相对论的场方程并不选择一个偏好的时间方向,如果时空和引力定律允许黑洞的形成,那么那些定律也允许白洞的形成。”
据我们所知,人类从来没有观察过白洞。物理学家认为它们不太可能存在于宇宙中,原因有几个。
其中一个主要原因是白洞是如何形成的。关于黑洞是如何形成的,我们有一个合理的模型,但这并不意味着我们真的可以把它们变成宇宙中的白洞。
白洞的存在也违背了热力学定理,因为热力学认为熵不是不变就是不断增加,但是白洞会降低熵。你必须从奇点开始,然后往回走,这就需要降低熵,这就违反了热力学第二定律。
从奇点出发,本身也是个问题。
天体物理学家卡伦马斯特斯解释说:“在真实宇宙中建立奇点的唯一方法就是从奇点开始。宇宙一定是用现成的奇点形成的,但没有理由认为宇宙是从现成的奇点开始的。如果是这样,那就相当奇怪了。”
但是,让我们暂时忽略这一切,假设白洞确实存在。根据数学计算,黑洞可以包含在时空中。一旦物质进入这个区域,无论它有多小,它都不再包含白洞。
所以,如果一个白洞已经存在,可能很快就不复存在了。如果宇宙从一开始就有一个白洞,那么在地球上的生命开始之前,它就不会存在几十亿年。
事实上,科学家提出了一个事件作为候选白洞,这是一个伽马射线爆发。这些是宇宙中最明亮、最活跃的事件。它们能在10亿年内10秒内释放出比太阳更多的能量。
伽马射线爆发伴随着余辉,说明是恒星爆款产生的。2017年,天文学家看到了两颗中子星gw170817碰撞引起的实际伽马射线爆发。
2011年,两位天体物理学家提出具有不寻常特性的伽马射线爆发可能是一个白洞.
nasa的天文学家认为它在形成过程中可能是一个黑洞,实际上是一个白洞的概率可能很低。
然后还有一个看似疯狂的想法,就是大爆款本身就是一个巨大的白洞。这个概念在数学上也有探索,但也是一个理论性很强的东西。
事实上,“大爆款”一词在这方面可能会产生误导。根据目前的主流理论,宇宙不是从一个点爆款的——它膨胀到现在的状态,在黑暗中度过了大约5亿年。这与白洞模型并不完全一致。
另一个假设是白洞是在生命周期结束时形成的。
黑洞似乎寿命很长,所以宇宙可能没有足够的时间进行这种演化。或者宇宙可以存在这么久,但在我们看到它们之前,白洞就会消失。
或者有一个白洞存在,但它只是一个微小的原始黑洞,已经变成了微小的白洞,现在形成了暗物质的一部分。
这些都是数学上的可能,但是在现实宇宙中,我们还没有看到白洞。
如果它真的存在,就意味着我们将不得不认真反思我们对宇宙的理解。