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​星空中的白洞是如何回事

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摘要:星空中的白洞是如何回事 白洞 white hole是个假设的宇宙特性。 被视为相反于黑洞的天体。 黑洞表面让所有物质无从逃跑,而白洞则是物质和能量的爆发,因此任何物质都无法进入白洞

星空中的白洞是如何回事

白洞 white hole是个假设的宇宙特性。

被视为相反于黑洞的天体。

黑洞表面让所有物质无从逃跑,而白洞则是物质和能量的爆发,因此任何物质都无法进入白洞。

白洞可能是解决广义相对论 general relativity的方案之一。

此定律意味着如果在宇宙中存在着永恒的黑洞,那么白洞应该也存在。

白洞就是反转时间的黑洞,具有重力,所以它们会吸引物质,但任何东西与白洞碰撞过程中是永远无法到达白洞。

理论上如果搭乘宇宙飞船接近白洞时,极有可能会被足以毁掉宇宙飞船的巨大的能量所覆盖,即使宇宙飞船能够承受伽玛射线,光速本身就会让宇宙飞船放慢速度,就像在地球时空气阻力会让行驶的车辆减速一样。

即使宇宙飞船构造能不受能量发射的影响,时空在白洞周围会怪异扭曲现象;接近白洞会像上坡,当你越动越慢,所需要的加速度却愈来愈大。

宇宙中并没有足够的能量让你进入白洞。

当然这是相当违反直觉的。

白洞的能量怎么会来自时空于本身?这就是为什么白洞不可能存在的理由之一。

有些理论认为白洞确有可能存在,但也许和广义相对论所描述的不太一样。

因为白洞被称为与黑洞相反的天体,白洞也可由引力奇点( Gravitational singularity )形成。

奇点是时空的一个极小的点,在这个小点重力场变成无限大 。

在物理学中无限值通常是意味着理论有缺失不足之处,因此量子力学和相对论对于奇点无法详细说明也不足为奇了。

可能的选项

很多白洞的现象已被提出。

而之所以被提出是因为那是我们一直无法详细解释这神秘物体。

伽玛射线 Gamma ray暴裂、快速旋转的脉冲星 pulsars,以及即将寿终的黑洞都被研究过了。

甚至大爆炸 the Big Bang也被描述成是一个白洞。

纵然白洞存在的理论引发一些疑问, 但到目前为止,并无人直接观测到白洞 。

在没有更多观察或更完整的理论出现之前, 白洞似乎只是作为一个标记。

大爆炸 大霹雳The Big Bang是白洞正是此趋势明显例子之一。

在我们尚未确定宇宙的大小之前,有些猜测宇宙是由比我们所见还大的白洞产生的。

现在我们知道宇宙极有可能是浩瀚无边的,使得以往对白洞的解释几乎可以肯定是错误的。

理论的限制

白洞是一个特定类型的奇点 singularity:一个裸奇点 naked singularity。

如同黑洞的奇点无法直接观察,因为逃逸速度 escape velocity(需要挣脱引力的速度)大于光速,所以没有任何东西得以逃离。

黑洞奇点是由一个分隔我们与黑洞的界面也就是事件视界  event horizon所保护着。

在数学上,当有了一个奇点,时空便被破坏。

为了避免这个问题,所以有事件视界的说法形成。

一个裸奇点是指没有事件视界 event horizon的奇点。

根据广义相对论的基本原则,宇宙不允许裸奇点的存在。

这个想法被称为宇宙审查假说 cosmic censorship hypothesis。

然而数值模拟以及现今量子引力理论暗示了裸奇点有存在的可能。

以量子力学来描述黑洞的性质会有个奇怪的现象是不包括重力的。

如果以时间倒带或快转观看黑洞,它的行为完全一样也仍然是一个黑洞。

这点虽不是量子理论和相对论之间最重要的冲突,但仍是两者显著的歧异。

白洞存在最重要的限制是量度系统制序的方法:熵 entropy。

根据热力学定律,宇宙的熵净值始终不断增加。

熵可以局部下降;例如,冷冻柜降低水的熵将其变成冰,但冷冻柜的机器则释放大量的热,所以熵的总合仍在不断地增加。

白洞降低了熵,这正是白洞存在的基本反证。

在宇宙中的事物都依循着热力学定律 the laws of thermodynamics。

尽管常有人宣称永动机 perpetual motion machines和一些特殊事件并不符合热力学定律,到目前为止,还未观察到任何违反热力学定律的现象,。

白洞的未来

白洞吸引了很多人,也提供了平衡的概念。

白洞研究应将继续。

就以黑洞为例,广义相对论的几个特点,当初仅是好奇的理论。

目前没有确切的证据证明白洞的存在,但或许在这浩瀚复杂的宇宙中,的确有白洞存在的空间。

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