黑洞很就已經(jīng)很難理解了,，但白洞還要更難理解。

白洞也被稱(chēng)為“不可能的可能性”,，它是一種假想的天體,，以一種時(shí)間反演黑洞(在時(shí)間上顛倒的黑洞)的方式釋放能量。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō),，白洞就是黑洞的反義詞,，一個(gè)黑洞會(huì)吸噬所有穿過(guò)它視界的物質(zhì)，而一個(gè)白洞會(huì)爆炸性地將最初被黑洞吸噬的所有物質(zhì)吐出來(lái),。

白洞是一個(gè)假設(shè)的概念,，并且有時(shí)候很難理解。但希望在看完這篇文章之后,，我們能對(duì)這個(gè)迷人的現(xiàn)象有更多的了解,。

10. 黑洞的反義詞

黑洞是時(shí)空中的一個(gè)區(qū)域，有著無(wú)限大的密度和引力,，以至于任何東西,，甚至連光都無(wú)法逃離它。一旦一個(gè)物體穿過(guò)黑洞的視界,，它就會(huì)經(jīng)歷一個(gè)聽(tīng)起來(lái)很可怕的過(guò)程,，這個(gè)過(guò)程被稱(chēng)為“面條化”，然后最終被湮滅,。例如，如果一個(gè)發(fā)光粒子穿過(guò)黑洞的視界,，它的波長(zhǎng)會(huì)變得越來(lái)越長(zhǎng),，并且會(huì)失去能量，直到它無(wú)法被探測(cè)到為止,。此外,，黑洞中強(qiáng)大的引力會(huì)讓遠(yuǎn)處的觀察者覺(jué)得時(shí)間似乎變慢了，以至于到達(dá)視界似乎都要花費(fèi)無(wú)限的時(shí)間,。

因此,，如果一個(gè)黑洞就像一個(gè)通向湮滅的單向入口，那我們有沒(méi)有可能從另一端進(jìn)入這個(gè)入口,，并朝相反的方向移動(dòng)呢?從理論上講,，這一想法是完全行得通的，因?yàn)閺V義相對(duì)論和牛頓物理學(xué)都是時(shí)間對(duì)稱(chēng)的概念,。而這個(gè)相反的通道正是被稱(chēng)為白洞的一個(gè)理論概念,。白洞可以被認(rèn)為是黑洞的時(shí)間倒轉(zhuǎn)等價(jià)物。

由于其難以捉摸的性質(zhì),，白洞被人們稱(chēng)為“數(shù)學(xué)上的怪胎”,，他通常被認(rèn)為與龍和北海巨妖一樣都是虛構(gòu)和幻想的東西,，白洞甚至還被認(rèn)為是“跨越神話與現(xiàn)實(shí)界限的宇宙生物”。

9. 白洞的概念

用加州理工學(xué)院物理學(xué)家肖恩·卡羅爾( Sean Carroll)的話來(lái)說(shuō),，“黑洞是一個(gè)你可以進(jìn)去但永遠(yuǎn)無(wú)法逃脫的地方;白洞是一個(gè)你可以離開(kāi),，但你永遠(yuǎn)不能回去的地方?！币虼?，白洞也是單向通道——不過(guò)是只能出去不能進(jìn)去。然而,，黑洞白洞這兩種結(jié)構(gòu)都具有相同的數(shù)學(xué)和幾何特征(因?yàn)槔碚撋纤鼈冎皇潜舜说膶?duì)立面),，所以它們的幾何本質(zhì)上都由奇點(diǎn)(在無(wú)限小的空間中包含一個(gè)巨大質(zhì)量的一維點(diǎn))和視界(一個(gè)概念邊界)組成，雖然有大量的證據(jù)支持黑洞的存在,，但可以證明白洞存在的證據(jù)卻少之又少,。此外，即使白洞是廣義相對(duì)論方程的解,，“它們也是不現(xiàn)實(shí)的,，”天體物理學(xué)家安德魯·漢密爾頓(Andrew Hamilton)說(shuō)。事實(shí)上,，現(xiàn)在關(guān)于白洞的討論的確也是圍繞著“不現(xiàn)實(shí)的”,、“假設(shè)的”和“想象的”這些詞。

8. 白洞的形成

大多數(shù)黑洞是在超新星爆炸中恒星坍塌形成的,。然而,，有人認(rèn)為黑洞在終結(jié)生命的時(shí)候會(huì)轉(zhuǎn)化成白洞，而白洞會(huì)爆炸般地釋放出被黑洞吞噬的所有信息,。根據(jù)這個(gè)模型(由馬賽大學(xué)的Carlo Rovelli和Hal Haggard開(kāi)發(fā)),，黑洞在形成后不久就會(huì)轉(zhuǎn)變?yōu)榘锥础?/p>

當(dāng)黑洞形成時(shí)，它是被它的視界所屏蔽的(在視界之內(nèi)沒(méi)有任何東西可以逃離黑洞的引力);然而,，在某一時(shí)間點(diǎn)上,，在自身重力作用下坍縮的恒星將互達(dá)到一個(gè)臨界點(diǎn)，超過(guò)這個(gè)臨界點(diǎn)之后它就不能再收縮了,，在這一刻,，它就會(huì)經(jīng)歷一個(gè)叫做量子彈跳的向外壓力——正式地從一個(gè)黑洞變成了一個(gè)白洞。根據(jù)團(tuán)隊(duì)的計(jì)算,，黑白洞的轉(zhuǎn)換應(yīng)該是瞬時(shí)的,，然而，黑洞似乎存在了數(shù)十億年,，這是由于它們強(qiáng)大的引力使得時(shí)間在觀察者看來(lái)似乎變慢了,。

正如《自然》雜志所寫(xiě)，“如果黑洞可以變成白洞，并再次釋放出所有的內(nèi)部結(jié)構(gòu),，它將為基礎(chǔ)物理中最棘手的問(wèn)題之一(更具體地說(shuō),，是信息悖論)提供一個(gè)解決方案?！比欢?，在這句話中，“如果”這個(gè)詞是至關(guān)重要的,，因?yàn)樗嵝盐覀?，白洞在很大程度上仍然是假設(shè)的概念，而這個(gè)建議只是一個(gè)理論,。

7. 流行文化中的白洞

是的,，這些現(xiàn)象也激發(fā)了作家和電影制片人的想象力。在道格拉斯·亞當(dāng)斯所著的《銀河系漫游指南》中,，有一顆行星上居住著一群外星人——他們利用從白洞中噴射出來(lái)的物質(zhì)和信息創(chuàng)造了世界!在瓊·斯洛切夫斯基(Joan Slonczewski)的小說(shuō)《兒童之星》(the Children Star)中,，一個(gè)組織計(jì)劃利用一個(gè)白洞消滅行星上現(xiàn)存的生命，這樣它們就可以將行星地球化,，改造成適合人類(lèi)殖民者居住的星球,。

此外，在《變形金剛》的一集中(“The Killing Jar”),，幾個(gè)角色被傳送到了一個(gè)黑洞——在那里他們發(fā)現(xiàn)自己被困在了一個(gè)由反物質(zhì)組成的負(fù)宇宙中,，后來(lái)他們通過(guò)一個(gè)白洞才逃離了這個(gè)負(fù)宇宙(這個(gè)白洞將他們彈回他們自己的宇宙)。在電影《黑洞》(1979)中,，一艘宇宙飛船被黑洞吞噬,，然后被一個(gè)白色的洞吐出，被吐出之后,，飛船上的人們發(fā)現(xiàn)自己身處的地方與此前的完全不同!

這些都是一些有趣的描述,，非常準(zhǔn)確地反映了一些科學(xué)推測(cè)。不知何故,，盡管這些都是虛構(gòu)的描述，但它們讓白洞的概念對(duì)我們來(lái)說(shuō)更真實(shí)……因?yàn)楹诙炊家呀?jīng)被證明存在了,，那為什么白洞就不能存在呢?

6. 熱力學(xué)第二定律

根據(jù)熱力學(xué)第二定律,，宇宙的熵(系統(tǒng)缺乏秩序或可預(yù)測(cè)性的度量標(biāo)準(zhǔn))總是在增加的。而正是這一普遍規(guī)律使存在白洞的可能性陷入危機(jī),。因?yàn)槿绻娴拇嬖诎锥吹脑?，它們就違反了熱力學(xué)第二定律。因?yàn)檫@個(gè)定律表明,，作為一個(gè)孤立的系統(tǒng),，整個(gè)宇宙的熵總是隨著時(shí)間的推移而增加的。

黑洞這種宇宙天體完美地遵循著這條定律——因?yàn)楹诙纯梢栽诤荛L(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)吞噬天體，從而將它們的物質(zhì)擴(kuò)散到更大的空間,，并增加它們周?chē)h(huán)境的混亂程度,。但另一方面，從理論上講,，白洞所做的卻恰恰相反——它們會(huì)使物體或分散的材料排列有序,，這就違反了熱力學(xué)第二定律。當(dāng)然,，任何違反這一普遍規(guī)律的現(xiàn)象肯定是極其不穩(wěn)定的,，因此也不可能存在超過(guò)幾秒鐘的時(shí)間。那么,，白洞存在的可能性是怎么來(lái)的呢?

5. 永恒黑洞理論

白洞出現(xiàn)在永恒黑洞理論中——永恒黑洞是物理學(xué)家和宇宙學(xué)家斯蒂芬·霍金提出的有趣的概念,。人們普遍認(rèn)為，物質(zhì)一旦進(jìn)入黑洞就是永久丟失的了,，完全沒(méi)有逃脫的可能,。然而，霍金預(yù)言黑洞應(yīng)該會(huì)通過(guò)輻射逐漸失去能量(這符合熱力學(xué)第二定律),，因此,，黑洞會(huì)不斷地向視界外輻射能量，最終失去所有能量,，黑洞本身也不復(fù)存在,。

但一個(gè)黑洞可不可以永遠(yuǎn)存在，并扮演著宇宙保險(xiǎn)箱的角色?簡(jiǎn)單地說(shuō),，一個(gè)永恒的黑洞是一個(gè)可以吸收物質(zhì),、而不會(huì)通過(guò)輻射失去物質(zhì)的黑洞?；旧?，一個(gè)永恒的黑洞可以永遠(yuǎn)吞噬信息，然而,，這違反了熱力學(xué)第二定律——因?yàn)樗砻饔钪娴撵卦跍p少,。

正如《新科學(xué)家》雜志所寫(xiě)，“這個(gè)不太可能存在的物體(永恒的黑洞)是通過(guò)觀察一個(gè)更深?yuàn)W的實(shí)體——白洞而發(fā)現(xiàn)的,?！睆睦碚撋现v，一個(gè)永恒的黑洞與一個(gè)白洞是相反的：一個(gè)白洞噴出物質(zhì)而不讓任何東西進(jìn)入,，而一個(gè)永恒的黑洞則吸入物質(zhì)而不讓任何信息逃逸,。因此，當(dāng)把一個(gè)永恒的黑洞(這個(gè)黑洞有可能儲(chǔ)存極其敏感的信息)概念化時(shí),，白洞就有了理論上的應(yīng)用,。

4. 白洞和宇宙大爆炸

我們大多數(shù)人對(duì)大爆炸理論都有一個(gè)大致的概念：大約137億年前,，宇宙中的物質(zhì)被壓縮成一個(gè)無(wú)窮小的點(diǎn)，這個(gè)點(diǎn)在一次熱爆炸后不斷擴(kuò)大,，直至今天仍然在擴(kuò)大,。這個(gè)宇宙大爆炸理論有大量的證據(jù)支持，其中就包括我們觀測(cè)到所有的星系都在遠(yuǎn)離我們這一事實(shí),。

然而,，物理學(xué)家和宇宙學(xué)家圍繞著白洞的概念提出了一個(gè)有趣的想法。有人認(rèn)為,，大爆炸的原因可能是一個(gè)白洞——因?yàn)榘锥纯梢越忉屪园l(fā)出現(xiàn)如此巨大的能量和物質(zhì)的現(xiàn)象,。甚至有人在《5D真空中一個(gè)假白洞的原始爆炸》(The primordial explosion of a false white hole from a 5D vacuum)這篇論文中提出，宇宙大爆炸是由一個(gè)白洞爆炸產(chǎn)生——據(jù)推測(cè),，這次白洞爆炸噴射出了之前被黑洞吞噬的所有物質(zhì)和信息,。當(dāng)然了，這個(gè)理論正確與否我們無(wú)從得知,，但話又說(shuō)回來(lái),，一想到我們都是從一個(gè)白洞里鉆出來(lái)的真的很令人著迷。

3.我們發(fā)現(xiàn)白洞了嗎?

在2006年6月14日的一次難忘發(fā)現(xiàn)之后,，白洞似乎不再只是理論了,。在這一天，美國(guó)宇航局的雨燕號(hào)衛(wèi)星發(fā)現(xiàn)了一個(gè)異常強(qiáng)大的伽馬射線暴;這個(gè)現(xiàn)象被稱(chēng)為GRB 060614,。然而,，這次伽馬射線暴并不符合這些現(xiàn)象的正常范疇和參數(shù)，因?yàn)檫@種射線暴通常發(fā)生在低恒星生成區(qū)域,，或者通常與超新星有關(guān),。

此外，雖然典型的伽馬射線暴只持續(xù)幾秒鐘,，但2006年6月探測(cè)到的那次伽馬射線暴卻持續(xù)了102秒,，其強(qiáng)度是我們恒星的數(shù)萬(wàn)億倍!由于這次突然的巨大爆發(fā)并非源自超新星，天文學(xué)家和天體物理學(xué)家只能得出這樣的結(jié)論：它是憑空出現(xiàn)的,，或者它來(lái)自一個(gè)極其微小的斑點(diǎn),，在那102秒結(jié)束后，它就自行坍縮了,。

2006年伽馬射線暴的特征與人類(lèi)對(duì)白洞掌握的稀少信息完全吻合：白洞會(huì)在湮滅之前的幾分鐘里會(huì)噴射出大量的物質(zhì),。當(dāng)然，這一驚人的現(xiàn)象并不能證實(shí)白洞的存在,，但它確實(shí)引發(fā)了一些有趣的猜測(cè),。

2. 黑洞,，白洞,，蟲(chóng)洞

令人驚訝的是，有人推測(cè)，在黑洞的另一端都有一個(gè)白洞：因此,，被黑洞吞噬的物質(zhì)和信息會(huì)被白洞噴射到另一個(gè)宇宙中,。奧地利物理學(xué)家路德維希·弗拉姆(Ludwig Flamm)也提出,，時(shí)空中的這兩個(gè)區(qū)域可以通過(guò)時(shí)空管道連接起來(lái),，黑洞的“入口”和白洞的“出口”可以位于兩個(gè)完全不同的宇宙中!這些推測(cè)實(shí)在是太有趣了，以至于愛(ài)因斯坦和內(nèi)森·羅森都進(jìn)一步探索了這些想法,，最終在1935年達(dá)成了一個(gè)被稱(chēng)為愛(ài)因斯坦-羅森橋(或洛倫茲蟲(chóng)洞或史瓦西蟲(chóng)洞)的解決方案,。蟲(chóng)洞可以被定義為一個(gè)假想的扭曲時(shí)空區(qū)域，它具有足夠的能量在時(shí)空結(jié)構(gòu)中創(chuàng)建出一個(gè)隧道,。

因此,，完整的史瓦西幾何包括一個(gè)黑洞，一個(gè)白洞,，和在黑洞和白洞的視界上通過(guò)蟲(chóng)洞連接的兩個(gè)不同的宇宙;蟲(chóng)洞是愛(ài)因斯坦方程的精確解,。史瓦西度規(guī)有兩個(gè)解，正平方根和負(fù)平方根,。后者代表一個(gè)白洞,，即一個(gè)在時(shí)間上倒退的黑洞。

說(shuō)實(shí)話,，科學(xué)世界中的理論和方程式多到令人震驚……誰(shuí)會(huì)想到在黑洞的另一邊,，在另一個(gè)宇宙中，會(huì)有一個(gè)白洞不斷噴射出已經(jīng)丟失的信息呢?

1.時(shí)間旅行的可能性

白洞的存在和概念是否會(huì)導(dǎo)致時(shí)間旅行領(lǐng)域的進(jìn)步?據(jù)推測(cè),，在某些特殊情況下,，蟲(chóng)洞(或愛(ài)因斯坦-羅森橋)并不是連接空間上的兩個(gè)點(diǎn)，而是連接時(shí)間上的兩個(gè)點(diǎn),。因此,，一個(gè)掉進(jìn)黑洞的物體可以穿過(guò)蟲(chóng)洞，再被白洞噴射出另一個(gè)空間或時(shí)間!然而,，這個(gè)想法有幾個(gè)缺陷：首先,，蟲(chóng)洞非常不穩(wěn)定，它會(huì)立即自行坍塌,，其次,，任何進(jìn)入黑洞的物體都會(huì)被黑洞巨大的引力撕裂。

加州理工學(xué)院的基普·索恩(Kip Thorne)提出了另一種可能性,，他提出的蟲(chóng)洞具有以下特征：蟲(chóng)洞的一端在地球上,，另一端位于宇宙飛船中(飛船目前位于地球上)。我們暫且不談他的提議的技術(shù)細(xì)節(jié),，其他宇宙學(xué)家和物理學(xué)家已經(jīng)假設(shè)了許多其他時(shí)空旅行的情形……其中大多數(shù)包括黑洞,、蟲(chóng)洞和白洞,。我們永遠(yuǎn)也不知道——也許在幾百年后，這三種現(xiàn)象(其中兩種目前是假設(shè)的)可能真的可以允許人類(lèi)進(jìn)行時(shí)間旅行!

盡管白洞只存在于“理論上”,，但這種情況可能不會(huì)持續(xù)太久,。畢竟，它們是廣義相對(duì)論方程的有效解……而且還有令人興奮和難忘的2006年的那次發(fā)現(xiàn)呢!我們不能忘記：黑洞曾經(jīng)也是理論上的假設(shè),。在天體物理學(xué)的世界里,，有非常多的現(xiàn)象曾經(jīng)也只是理論性的!白洞可能存在也可能不存在,，但這并不會(huì)阻礙著我們停止質(zhì)疑,、并試圖解開(kāi)它們背后的秘密。一旦一個(gè)謎題出現(xiàn)在人類(lèi)面前,，人類(lèi)的自然本能就是永不放棄……希望我們能很快解開(kāi)這個(gè)白洞之謎,。