除了黑洞還有白洞?愛因斯坦:白洞是黑洞的反演,能穿梭時間

宇宙是有限的,但人們對宇宙的探索之心卻是無限的。

12月9日中午兩點,馬斯克的太空探索技術公司進行了本年度的第28次發射,這次的發射任務是把NASA的一枚成像X射線偏振器送上太空,它搭載了由三個特殊探測器組成的太空望遠鏡, 旨在通過觀察黑洞等高能天體,探尋宇宙的起源和命運。

從2019年第一張黑洞照片問世開始,近些年來有關黑洞的研究可謂熱度不減,但黑洞的歷史其實遠比我們想象中的長。

1783年,劍橋教師約翰.蜜雪兒首次在《倫敦皇家學會哲學學報》中發表了關于「暗星」的論文,約翰提出, 假如有一顆質量和密度都足夠大的恒星,它將會有足夠大的引力,以至于連光都無法逃脫,這便是黑洞的雛形。

1915年,愛因斯坦通過廣義相對論證實了引力的確會影響光,隨後德國天文學家史瓦西給出了愛因斯坦的方程解,這個解表明當大量物質集中于一點時,周圍將會產生「視界」,進入該介面後包括光在內的所有物質都將被吸進去。

不過這時的黑洞還叫「暗星」,直到1967年,約翰.惠勒才正式確定了 黑洞這一名稱,並獲得了科學界的一致認同。

在2019年4月10日,面向全世界公佈的首張黑洞照片裡,雖然黑洞看起來就像是燃燒的蜂窩煤裡的窟窿,但它的本質和太陽、地球一樣, 都是天體,或者說球體。

唯一不同的是,黑洞是大質量恒星爆炸時殘餘的產物:當恒星的內部停止熱核反應後,在自身引力的影響下,外殼開始向核心施壓,質量巨大的核心在外殼的重壓下發生坍縮。當核心的大小坍縮到小于它自身的史瓦西半徑後,巨大的密度將導致時空扭曲,直到連光也無法向外射出時,黑洞就誕生了。

由于連光都飛不出黑洞的視界范圍,所以長期以來物理學家們研究黑洞, 其實都是在黑洞之外研究的,並不知道被黑洞吞噬的物質最後去哪了。

英國物理學家霍金生前認為,黑洞在吸收物質的同時也會釋放輻射,蒸發自身質量。隨著時間推移,黑洞質量越來越小,蒸發速度越來越快,最後在「反坍縮」的大爆炸中會形成白洞,源源不斷地向外噴射物質。

也就是說,白洞是黑洞的反演,這個同樣脫胎于愛因斯坦廣義相對論中的天體,有著和黑洞完全相反的特性: 黑洞的引力無窮大,白洞則是斥力無窮大,即便是一束筆直的光線射入白洞,也會一個粒子不少的反彈回來。

看到這裡有人會想了,既然白洞與黑洞呈現完全相反的性質,並且兩者都存在著強大的時空扭曲,那麼黑洞到白洞會不會就是一場穿越蟲洞的時空旅行呢?

也許黑洞和白洞正是蟲洞的入口與出口,進入黑洞的物質從白洞出來,會不會抵達宇宙的另一端,甚至是另一個宇宙?

以上這個異想天開的假設其實也被廣義相對論允許了,因為廣義相對論認為宇宙時空是充滿曲率和彈性的,當兩個質量巨大的物體彎曲到時空的同一個點時, 理論上它們可以通過橋接,在兩點之間建立蟲洞。

想象一下:我們人類是一張二維紙上的螞蟻,要從一頭到另一頭,除過直線距離最短,我們還可以把紙折疊一下, 在起點與終點重合的地方戳個洞,這時我們只要跳下去,就到達了另一端。

把上面這個想象代入三維的宇宙中,就是蟲洞的本來面目和作用,即用最短的時間跨越千萬光年的距離。

但通常來講

扭曲時空所形成的蟲洞極不穩定,崩塌和消失的速度會非常快,目前的科技也不允許我們親身進入黑洞內一探究竟,雖然量子力學認為在微觀世界也存在蟲洞,但我們很顯然不可能把人縮小到量子水準。

總體來說,雖然我們至今仍沒有發現蟲洞和白洞存在的確切證據,但在物理學中還許多設想中的模型也都沒有被完全證實, 其實只要它的數學模型理論自洽,就意味著它們可能是存在的,只是在等待我們去發現而已。

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