黑洞是已知宇宙中引力場(chǎng)最極端的天體,一旦進(jìn)入了其“視界”之內(nèi),連光都無(wú)法逃逸,實(shí)際上,早在人類(lèi)發(fā)現(xiàn)宇宙中真實(shí)存在的黑洞之前,科學(xué)家就已經(jīng)通過(guò)《廣義相對(duì)論》預(yù)言了這種天體的存在。 根據(jù)《廣義相對(duì)論》,引力的本質(zhì)是時(shí)空的彎曲,而時(shí)空的彎曲程度如何與物質(zhì)和能量的分布相互作用,則可以通過(guò)“愛(ài)因斯坦場(chǎng)方程”來(lái)進(jìn)行描述。 1916年,物理學(xué)家卡爾·史瓦西通過(guò)求解愛(ài)因斯坦場(chǎng)方程,得出了一個(gè)特殊解,這個(gè)解表明,如果一個(gè)具有足夠質(zhì)量的球?qū)ΨQ(chēng)星體的半徑縮小到一個(gè)特定值以下,那么它就將會(huì)極端彎曲其周?chē)臅r(shí)空,進(jìn)而形成一個(gè)完全封閉的時(shí)空區(qū)域,而這也成為了科學(xué)家后來(lái)預(yù)言黑洞存在的重要依據(jù)。 時(shí)至今日,黑洞的存在早已在實(shí)際觀測(cè)中得到證實(shí),但或許你不知道的是,根據(jù)《廣義相對(duì)論》,還可以推測(cè)出一種比黑洞還要神秘和可怕的天體——白洞。下面我們就來(lái)了解一下白洞究竟是什么。 簡(jiǎn)單來(lái)講,由于愛(ài)因斯坦場(chǎng)方程具有對(duì)稱(chēng)性,因此理論上存在一個(gè)與黑洞相反的解,而這個(gè)解就是白洞存在的理論依據(jù),這也就意味著,如果白洞真的存在,那么它們內(nèi)部的性質(zhì)就會(huì)與黑洞截然相反。 我們可以簡(jiǎn)單地將其理解為,白洞也是一個(gè)完全封閉的時(shí)空區(qū)域,它們也像黑洞一樣具有一個(gè)單向的“視界”,但與黑洞不同的是,白洞的“視界”是由“內(nèi)向外的”,也就是說(shuō),任何物質(zhì)和能量都無(wú)法進(jìn)入白洞的“視界”之內(nèi)。 如果說(shuō)黑洞是吞噬一切的深淵,那白洞就是深淵的另一面,因?yàn)閺睦碚撋蟻?lái)講,白洞會(huì)將其內(nèi)部的物質(zhì)和能量源源不斷地噴射出來(lái),也正是因?yàn)槿绱?,白洞才顯得比黑洞更可怕。為什么這么說(shuō)呢?我們接著看。 盡管黑洞的引力場(chǎng)極強(qiáng),但其作用范圍卻是很有限的,只要距離遠(yuǎn)一點(diǎn),黑洞也就不那么可怕了。舉個(gè)例子,在蛇夫座方向,距離我們大約1560光年的位置上,就存在著一個(gè)被稱(chēng)為“蓋亞BH1”(Gaia BH1)的黑洞,科學(xué)家發(fā)現(xiàn),有一顆恒星正在圍繞著這個(gè)黑洞運(yùn)行,兩者之間的平均距離只有大約1個(gè)天文單位,而在這么近的距離上,它們彼此都“相安無(wú)事”。 正如前文所言,白洞會(huì)不斷地向外噴射物質(zhì)和能量,而根據(jù)理論上的推演,白洞是極不穩(wěn)定的,在短時(shí)間之內(nèi)它們就會(huì)瓦解,在此過(guò)程中,白洞會(huì)以極高的能量向外釋放大量的輻射和物質(zhì)(甚至還可能導(dǎo)致極端條件下的物質(zhì)涌現(xiàn)),并以超高速度將物質(zhì)噴射到宇宙空間中,從而對(duì)周?chē)暮阈恰⑿行堑雀鞣N天體造成大范圍的、極具毀滅性的破壞。 但問(wèn)題是,如果說(shuō)白洞會(huì)在短時(shí)間內(nèi)瓦解,那它們又是怎么來(lái)的呢?對(duì)此,科學(xué)家也只能進(jìn)行一些猜測(cè),例如有一種理論認(rèn)為,白洞與黑洞可能存在共生關(guān)系,兩者通過(guò)蟲(chóng)洞相連,在這種情況下,物質(zhì)和能量通過(guò)黑洞進(jìn)入其“視界”后,又會(huì)在宇宙的某個(gè)區(qū)域被白洞噴射出來(lái)。 也有理論認(rèn)為,白洞的形成可能與量子效應(yīng)下的“時(shí)空泡沫”有關(guān),這種“時(shí)空泡沫”是指在量子尺度上,由于時(shí)空結(jié)構(gòu)的極端波動(dòng)而產(chǎn)生的短暫現(xiàn)象,也就是說(shuō),白洞并不是穩(wěn)定的天體,而是一種瞬態(tài)結(jié)構(gòu),它們?cè)谛纬珊缶蜁?huì)迅速變得極不穩(wěn)定,無(wú)法長(zhǎng)期維持自身的存在。 甚至還有一種理論認(rèn)為,138億年前的“宇宙大爆炸”可能并不是一個(gè)“從無(wú)到有”的事件,而是一次短暫而極端的白洞噴發(fā),根據(jù)該理論的猜測(cè),這個(gè)“超級(jí)白洞”可能形成于更高維度的空間之中,它在極短的時(shí)間內(nèi)將多得難以計(jì)量的物質(zhì)和能量噴射出來(lái),進(jìn)而逐漸演化成了我們今天所看到的宇宙。 值得一提的是,這種理論還試圖解釋“宇宙大爆炸”之后的均勻宇宙結(jié)構(gòu)和快速膨脹現(xiàn)象(即宇宙暴漲),認(rèn)為這些現(xiàn)象可能是由白洞噴發(fā)時(shí)的初始條件所決定的,因?yàn)榘锥瘁尫懦龅哪芰亢臀镔|(zhì)可能在噴發(fā)初期就具有極高的對(duì)稱(chēng)性和均勻性,從而合理地解釋了我們所看到的宇宙為什么在足夠大的尺度上是均勻的。 可以看到,白洞確實(shí)比黑洞還要神秘和可怕,不過(guò)就目前的情況來(lái)看,白洞還只是一種假想的天體,雖然它們?cè)诶碚撋峡梢源嬖?,但在?shí)際觀測(cè)中,科學(xué)家并沒(méi)有在宇宙中發(fā)現(xiàn)可以證明白洞存在的確鑿證據(jù)。 |
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