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性質(zhì)和黑洞完全相反,號稱只出不進(jìn)的白洞,究竟有多可怕?

北京時間12月9日中午兩點(diǎn),馬斯克的太空探索技術(shù)公司進(jìn)行了本年度的第28次發(fā)射,這次的發(fā)射任務(wù)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(yuǎn)鏡,旨在通過觀察黑洞等高能天體,探尋宇宙的起源和命運(yùn)。

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

1783年,劍橋教師約翰.米歇爾首次在《倫敦皇家學(xué)會哲學(xué)學(xué)報》中發(fā)表了關(guān)于“暗星”的論文,約翰提出,假如有一顆質(zhì)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(shí)了引力的確會影響光,隨后德國天文學(xué)家史瓦西給出了愛因斯坦的方程解,這個解表明當(dāng)大量物質(zhì)集中于一點(diǎn)時,周圍將會產(chǎn)生“視界”,進(jìn)入該界面后包括光在內(nèi)的所有物質(zhì)都將被吸進(jìn)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,并獲得了科學(xué)界的一致認(rèn)同。

在2019年4月10日,面向全世界公布的首張黑洞照片里,雖然黑洞看起來就像是燃燒的蜂窩煤里的窟窿,但它的本質(zhì)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(zhì)量恒星爆炸時殘余的產(chǎn)物:當(dāng)恒星的內(nèi)部停止熱核反應(yīng)后,在自身引力的影響下,外殼開始向核心施壓,質(zhì)量巨大的核心在外殼的重壓下發(fā)生坍縮。當(dāng)核心的大小坍縮到小于它自身的史瓦西半徑后,巨大的密度將導(dǎo)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(xué)家們研究黑洞,其實(shí)都是在黑洞之外研究的,并不知道被黑洞吞噬的物質(zhì)最后去哪了。

英國物理學(xué)家霍金生前認(rèn)為,黑洞在吸收物質(zhì)的同時也會釋放輻射,蒸發(fā)自身質(zhì)量。隨著時間推移,黑洞質(zhì)量越來越小,蒸發(fā)速度越來越快,最后在“反坍縮”的大爆炸中會形成白洞,源源不斷地向外噴射物質(zhì)。

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。

看到這里有人會想了,既然白洞與黑洞呈現(xiàn)完全相反的性質(zhì),并且兩者都存在著強(qiáng)大的時空扭曲,那么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(jìn)入黑洞的物質(zhì)從白洞出來,會不會抵達(dá)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(shè)其實(shí)也被廣義相對論允許了,因?yàn)閺V義相對論認(rèn)為宇宙時空是充滿曲率和彈性的,當(dāng)兩個質(zhì)量巨大的物體彎曲到時空的同一個點(diǎn)時,理論上它們可以通過橋接,在兩點(diǎn)之間建立蟲洞。

想象一下:我們?nèi)祟愂且粡埗S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(diǎn)與終點(diǎn)重合的地方戳個洞,這時我們只要跳下去,就到達(dá)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(wěn)定,崩塌和消失的速度會非?,目前的科技也不允許我們親身進(jìn)入黑洞內(nèi)一探究竟,雖然量子力學(xué)認(rèn)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平。

總體來說,雖然我們至今仍沒有發(fā)現(xiàn)蟲洞和白洞存在的確切證據(jù),但在物理學(xué)中還許多設(shè)想中的模型也都沒有被完全證實(shí),其實(shí)只要它的數(shù)學(xué)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?nèi)グl(fā)現(xiàn)而已。

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