什麼是白洞白洞是否存在

General 更新 2024年11月25日

  白洞是宇宙中的噴射源,可以向外部區域提供物質和能量,但不能吸收外部區域的任何物質和輻射,所以白洞是一個只發射、不吸收的特殊宇宙天體,與黑洞正好相反。以下是由小編整理關於什麼是白洞的內容,希望大家喜歡!

  白洞的原理

  由於白洞周圍具有很強的引力場,它把附近的塵埃、氣體和輻射吸引到邊界上來,產生很高的加速度,從而與從白洞內高速向外噴射的物質微粒相碰撞,產生巨大的能量輻射。X射線、宇宙射線、射電爆發及雙射電源等高能現象,都可看成是白洞與其周圍吸積物質相互作用的結果。用白洞模型解釋宇宙背景X射線和γ射線的來源,也得到了與觀測結果相近的能譜。

  白洞內膨脹物質所發出的輻射具有紫移特徵,尤其在最初膨脹階段,這種紫移表現得特別明顯。對於白洞的起源,一種看法認為,白洞內的超密物質由引力塌縮形成黑洞時獲得,它們經過某種內部的矛盾運動,轉變成膨脹狀態,而又從中心奇點向外拋射出來;比較流行的看法認為,白洞來源於整個宇宙的大爆炸。當宇宙由超高密態爆炸時,由於爆炸的不均勻性,有些超密態物質在丟擲後仍處於奇點狀態,它們可以等待一定的時間以後才開始膨脹和爆發,而成為新的區域性膨脹核心。有些核心的爆發時間已延遲了1010年***10000000000年,合100億年***左右,它們一旦爆發就形成了今天所能觀察到的類星體或其他高能天體,故白洞又稱為“延遲核”。隨著宇宙學的發展,人們將進一步揭開它的奧祕。

  白洞的性質

  從定義上來說,白洞與黑洞是物理學家們根據黑洞在愛因斯坦的廣義相對論上所提出的“假想”物體,或一種數學模型。物理學界

  和天文學界將白洞定義為一種超高度緻密物體,其性質與黑洞完全相反。白洞並不是吸收外部物質,而是不斷地向外圍噴射各種星際物質與宇宙能量,是一種宇宙中的噴射源。簡單來說,白洞可以說是時間呈現反轉的黑洞,進入黑洞的物質,最後應會從白洞出來,出現在另外一個宇宙。由於具有和“黑”洞完全相反的性質,所以叫做“白”洞;又因為黑洞的引力使得光也無法逃脫,而白洞和黑洞是完全相反的***連光也會被排斥掉***,所以呈現為白色,叫做白洞。它有一個封閉的邊界,聚集在白洞內部的物質,只可以向外運動,而不能向內部運動。因此,白洞可以向外部區域提供物質和能量,但不能吸收外部區域的任何物質和輻射。白洞是一個強引力源,其外部引力性質與黑洞相同。

  白洞可以把它周圍的物質吸積到邊界上形成物質層。白洞學說主要用來解釋一些高能天體現象。當前天文學家還沒有實際找到白洞,還只是個理論上的名詞。白洞是理論上通過對黑洞的類比而得到的一個十分“學者化”的理論產物,更多的表現為一種數學模型。

  和黑洞完全不一樣,白洞不會吸收任何物體,相反的,白洞會不斷釋放出物質,包括基本粒子和場。

  白洞和黑洞一樣,有一個封閉的“視界”。不過和黑洞不一樣,時空曲率在這裡是負無窮大,也就是說,在這裡,白洞對外界的斥力達到無窮大,即使是光筆直向白洞的奇點衝去,會被其彈回,所以它不可能進入白洞一步。

  理論上,白洞也可以根據是否旋轉,是否帶有電荷而區分型別,但是理論物理學家們認為,白洞的無窮大的斥力會迫使白洞不帶有任何電荷,因為電荷很容易就被趕到了視界外。而旋轉,也被認為是不可能的。不過白洞看來只可能是一種想象中的產物。因為如果白洞不吸收任何物體而僅僅是噴射物質***能量***,那麼無論這個白洞的質量有多大,它的物質也會很快地被噴射光。

  當然,物理學家們也為白洞提供了幾個存在的想法,其中有的人認為白洞和黑洞通過蟲洞連線,從而使母宇宙和嬰兒宇宙之間獲得聯絡。關於這種機制,可以參考關於“時間蟲洞”的概述***詳見霍金的《果殼中的宇宙》***。

  白洞是否存在

  到目前為止,“白洞”還只是個理論名詞,科學家並未實際發現。在技術上,要發現黑洞,甚至超巨質量黑洞,都比發現白洞要容易的多。也許每一個黑洞都有一個對應的白洞!但我們並不確定是否所有的超巨質量的“洞”都是“黑”洞,也不確定白洞與黑洞是否應成對出現。但就重力的觀點來看,在遠距離觀察時兩者的特性則是相同的。

  當人們有了很複雜的數學工具來分析這些相關方程式,他們發現了更多。在這個簡單的情形下時空結構必須具備時間反演對稱性,這意味著如果你讓時間倒流,所有一切都應該沒什麼兩樣。因此如果在未來某個時刻光只能進不能出,那過去一定有個時刻光只能出不能進。這看上去就像是黑洞的反轉,因此人們稱之為白洞,雖然它只是黑洞在過去的一個延伸。***更奇怪的是:在世界裡面似乎應該還有一個宇宙,雖然這裡用“裡面”可能不太確切。***時間在白洞裡面是存在的,但既然你不能進去,那你只有出生在裡面才能知道了。

  但在現實中,白洞可能並不存在,因為真實的黑洞要比這個廣義相對論的簡單解所描述的要複雜得多。他們並不是在過去就一直存在,而是在某個時間恆星坍塌後所形成的。這就破壞了時間反演對稱性,因此如果你順著倒流的時光往前看,你將看不到這個解中所描述的白洞,而是看到黑洞變回坍塌中的恆星。

  我們知道,由於黑洞擁有極強的引力,能將附近的任何物體一吸而盡,而且只進不出。如果,我們將黑洞當成一個“***”,那麼,應該就有一個只出不進的“出口”,就是所謂的“白洞”。黑洞和白洞間的通路,也有個專有名詞,叫做“灰道”***即“蟲洞”別名“矽洞”***。雖然白洞尚未發現,但在科學探索上,最美的事物之一就是許多理論上存在的事物後來真的被人們發現或證實。因此,也許將來有一天,隨著科學技術的進步和人類的不斷探索,天文學家會真的發現白洞的存在呢!

  與黑洞的關係 白洞與黑洞是相輔相成的,是對立統一的。沈葹在《黑洞、白洞交相襯映》一文中對黑洞與白洞的相互關係作了如下論述:“霍金著眼於黑洞,但他的假說或可給予黑洞、白洞相互轉化之設想以便宜。當然此設想主要還是出於黑洞、白洞之對稱性的思考;因為物質坍縮成一箇中心奇點、與物質從一箇中心奇點裡爆發出來,本是相反相成的兩個過程,所以從黑洞瞬即轉化成白洞,似乎還是可能實現的。對於宇宙演化,我們且作如下嘗試性解釋。從廣義相對論演繹得出的一種演化模式,把宇宙假設為從原始火球的大爆炸中誕生,接著便膨脹,脹到最大,再轉變成坍縮,縮到最小;爾後又發生第二次爆炸及其脹、縮過程;如此迴圈反覆。對此模式,可否把每次爆炸的原始火球看作為一個原始白洞,而它是上一次坍縮過程的終止黑洞瞬即轉化來的。起始點和終止點就是這白洞和黑洞的中心奇點。”這段論述包含了深刻的辯證邏輯思想。

  根據上述情況,可以得出以下結論:

  第一,黑洞是宇宙間吸引的一種極端現象和形式,它的直接結果是“大坍縮”,與之相反,白洞則是宇宙間排斥的一種極端現象和形式,它的直接結果是“大爆炸”或“大膨脹”。兩者缺一不可,緊密相聯,相輔相成,相互轉化,對立統一。

  第二,黑洞與白洞是通過某種“極變機制”***蟲眼機制等***相互轉化的,由於這種相互轉化的存在,使得量子階梯中的所有物質現象得以產生、發展和消亡。在這個過程中,既沒有一成不變的永恆事物,也沒有隻出現一次就永遠絕滅的東西。產生了的東西會消亡,消亡了的東西又會產生,如此迴圈不止。

  第三,黑洞與白洞的相互轉化是宇宙演化最根本、最重要的動力根源。它們兩者的存在和轉化,是“吸引和排斥這一個古老的兩極對立”的生動體現,是萬物變化最深層次的總根源。

  黑洞就象宇宙中的一個無底深淵,物質一旦掉進去,就再也逃不出來。根據我們熟悉的“矛盾”的觀點,科學家們大膽地猜想到:宇宙中會不會也同時存在一種物質只出不進的“泉”呢?並給它取了個同黑洞相反的名字,叫“白洞”。

  科學家們猜想:白洞也有一個與黑洞類似的封閉的邊界,但與黑洞不同的是,白洞內部的物質和各種輻射只能經邊界向邊界外部運動,而白洞外部的物質和輻射卻不能進入其內部。形象地說,白洞好像一個不斷向外噴射物質和能量的源泉,它向外界提供物質和能量,卻不吸收外部的物質和能量。

  白洞到目前為止,還僅僅是科學家的猜想,還沒有觀察到任何能表明白洞可能存在的證據。在理論研究上也還沒有重大突破。不過,最新的研究可能會得出一個令人興奮的結論,即:“白洞”很可能就是“黑洞”本身!也就是說黑洞在這一端吸收物質,而在另一端則噴射物質,就像一個巨大的時空隧道。

  科學家們證明了黑洞其實有可能向外發射能量。而根據現代物理理論,能量和質量是可以互相轉化的。這就從理論上預言了“黑洞、白洞一體化”的可能。

  要徹底弄清楚黑洞和白洞的奧祕,還為時過早。但是,科學家們每前進一點,所取得的成績都讓人激動不已。我們相信,開啟宇宙之謎大門的鑰匙就藏在黑洞和白洞神祕的身後。

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