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發布時間:2019-10-25 17:52:45
愛因斯坦做出了一些堅如磐石的預言。他的理論預測,大質量物體的碰撞將在我們2015年探測到的時空中產生稱為引力波的漣漪。他們還預測了黑洞的存在,其中一個是我們今年拍攝的。但是他們也對那些還沒有被證明是真實的現象做出了預測——至少目前還沒有。其中之一是白洞,理論上與黑洞相反。雖然他們從未被證明存在,但一些科學家認為他們可以解釋宇宙中一些無法解釋的特征。
黑洞是一個物體,它具有如此巨大的引力,以至于連光都無法從中逃逸。一旦有東西穿過黑洞周圍不可見的球形邊界,即事件視界,它就永遠不會回來了。當一顆比我們的太陽大很多倍的恒星死亡,其核心收縮,直到它如此稠密以至于沒有任何東西能逃脫它的引力時,黑洞就形成了。在這個不返回點的內部,恒星繼續坍縮成一個無限密集的點。
這個位于黑洞中心的點被稱為奇點,從數學上講,它是黑洞變得混亂的地方之一。愛因斯坦和物理學家內森·羅森在1935年通過把這個點延伸到一條通向第二個位置的路徑上修正了這一數學。這條路被稱為愛因斯坦——羅斯橋,但你可能知道它是一個蟲洞。但是如果黑洞在蟲洞的一端,那么另一端是什么呢?一個白洞,自然。預測黑洞存在的同樣的數學方法也預言了它的鏡子相反的存在:一個白洞。雖然任何進入黑洞的東西都無法逃脫,但任何逃離黑洞的東西都無法逃脫。
宇宙今天的弗雷澤凱恩寫 理論上。雖然我們知道黑洞存在,但到目前為止,白洞(和蟲洞,就這一點而言)只存在于物理論文的頁面上。”“在所有可能的情況下,白洞只是一個奇特的數學,”道。而且,由于奇特的數學很少能與現實聯系起來,因此,白洞可能只是假想出來的。”
然而,物理學家們卻不斷地回到他們身邊。有人說,每次黑洞形成時,都有可能在蟲洞另一端的白洞中形成一個全新的宇宙。2014年,理論學家哈爾·哈格德和卡洛·羅維利利用量子理論證明,黑洞實際上可以通過一種稱為環量子引力的東西轉變成白洞。這一理論認為,時空的基本組成部分的形狀就像一個微小的環,而且由于這些環的尺寸有限,一顆垂死的恒星實際上不能坍縮成一個無限密度的點。
相反,在它到達無窮大之前,一顆垂死的恒星會經歷一次“量子反彈”,它施加一個向外的壓力,把它變成一個白洞。(如果是真的,這可能是解決黑洞信息悖論的一種方法,即即使落入黑洞的任何東西都無法逃脫,黑洞也會逐漸發出輻射,直到它們完全消失。這是個問題,因為信息不能被銷毀。一個白洞可以把信息安全地傳遞到另一邊。)
黑到白的轉變會在幾千分之一秒內發生,但是由于重力作用下時間會變長,外部觀察者可能會察覺到一個平均大小的黑洞需要數十億年才能變成一個白洞。這可能是我們還沒有看到的原因:宇宙太年輕,大多數黑洞太大。但是,假設由大爆炸引起的密度波動可能將物質聚集到許多點上,這些點坍塌成微小的黑洞。因為這些原始黑洞是如此之小,哈格德和羅維利認為它們有可能成為我們宇宙生命中的黑洞。
其他科學家甚至提出,這些微小的黑洞,以及它們可能變成的看不見的白洞,可能是暗物質的秘密成分,但最近的試驗對這一理論提出了嚴重的懷疑。白洞無疑是解釋宇宙中許多最難解之謎的一種方便方法,但它們可能不是一回事。盡管如此,愛因斯坦的一些更狂野的預言最終被證明是真的——也許我們只需要再等上幾十億年就可以知道。