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你听说过黑洞,但“白洞”可能会让你的小脑袋短路

2019-3-12@艾米

黑洞可能很容易成为宇宙中最引人注目的奥秘。这些奇怪的物体被认为是死星的塌缩核心,它们以一种特殊的性质而闻名——物质进入无法逃逸。

据我们所知,黑洞密度如此之大,没有任何东西可以逃脱它们的视界。但它们并不是太空中唯一的“洞”类型。

假设你在摆弄数字,探索黑洞周围的时空,并从计算中减去那颗坍塌的恒星 – 所有实际物质和质量。剩下的数学描述的是一个叫做“白洞”的东西 – 一个无质量的奇点。

白洞

顾名思义,白洞与黑洞截然相反。自20世纪70年代以来,天体物理学家一直在使用这一概念。

如果黑洞的视界是其引力阻止光达到逃逸速度的边界,那么白洞的视界则阻止任何物体进入。你无法逃脱黑洞。你不能进入白洞。因此,当一个黑洞吸入物质时,一个白洞就会喷涌而出。它们将异常明亮,能量惊人,以惊人的速度将辐射射入太空。

假设,这就像在黑洞上按下“倒回”按钮。

根据埃里克·库里尔为斯坦福大学哲学百科全书撰写的文章:“因为广义相对论的场方程没有选出一个优选的时间方向,如果时空和重力定律允许形成黑洞,那么那些定律也允许白洞。”

据我们所知,我们从未观察到一个白洞。物理学家认为它们不太可能存在于宇宙中,并且有几个原因。

一个大问题是,它们将如何形成?我们有合理的黑洞形成模型,但这并不是说我们能倒回宇宙中的时间,把它们变成白洞。你必须从奇点开始,然后向后,这个物体呕吐直到…pop!它将自己组装成一颗星星。这将需要降低熵,而这违反热力学第二定律。

从奇点开始本身也是一个问题。

天体物理学家卡伦马斯特斯解释道“在真实宇宙中建立奇点的唯一方法是从奇点存在开始。不知何故,宇宙必须形成现成的奇点。没有理由认为宇宙起源于现成的奇点。如果真是这样,那真的很奇怪。”

但是让我们暂时忽略所有这一切,并假设一个白洞确实存在。在包括黑洞在内的时空中,任何事物都可能存在。一旦物质进入该区域,无论斑点多么微小,它都不再包括白洞。因此,如果一个白洞已经存在,它可能很快就不复存在了。如果宇宙从一开始就有白洞,那么在地球上的生命开始在原始海洋的深处蠕动之前,它们将被扼杀数十亿年。

但是,虽然在这个阶段,白洞纯粹是理论上的,但曾经的黑洞也是如此,最近也是如此。

事实上,有一种科学家提出作为候选白洞的事件,那就是伽马射线爆发。这些是宇宙中最明亮和最有能量的事件,在10秒内发出的能量比太阳在100亿年内发出的能量还要多。

它们伴随着一道余辉,表明它们是由恒星爆炸产生的,在2017年,天文学家们看到了一次真正发生的余辉,这是由现在著名的两颗中子星GW170817碰撞造成的。

在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。然而,NASA的天文学家认为这可能是一个黑洞的形成过程。它实际上是一个白洞的几率可能很低。

还有一种看似狂野的想法, 那就是大爆炸本身就是一个超大质量的白洞。这个概念也在数学上得到了探究 – 但同样,它也是高度理论化的东西。

事实上,“大爆炸”一词在这方面可能有些误导。根据目前的主流理论,宇宙并没有从一个点爆发而存在 – 它膨胀而存在,在黑暗中度过了5亿年左右,在星际介质电离和灯打开之前并没有真正的膨胀。这与白洞模型不太一致。

但还有更多。有一种假说认为,在黑洞的寿命结束时,它会变成一个白洞。

黑洞看起来很长寿,所以宇宙有可能没有足够长的时间来进行这种演化。者它已经存在了,在我们看到它们之前,白洞就已经消失了。

或者它有,但是只有微小的原始黑洞变成了微小的白洞,现在它们构成了暗物质的一部分。

这些都是数学的可能性,但在我们实际生活的真实宇宙中,而不是纯粹的数学领域,我们仍然从来没有见过。

如果我们曾经这样做,这意味着我们将不得不认真地重新思考我们对宇宙的理解。

这不是很刺激吗?

本文源自 sciencealert ,由米粮仓 艾米 基于创作共用协议(CC BY-NC)发布。

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