【菜科解读】

白洞是理论上的宇宙区域，其功能与黑洞相反。

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神奇的地球uux.cn据美国宇宙网 黛西·多布里耶维奇：白洞是理论上的宇宙区域，其功能与黑洞相反。

就像没有东西能逃出黑洞一样，也没有东西能进入白洞。

长期以来，白洞被认为是广义相对论虚构出来的，和它们的塌缩的太阳兄弟黑洞来自同一个方程式。

然而，最近一些理论家开始质疑这些时空的孪生漩涡是否是同一枚硬币的两面。

对于从远处观看的宇宙飞船人员来说，白洞看起来和黑洞一模一样。

它有质量。

它可能会旋转。

一圈尘埃和气体可能聚集在事件视界周围——将该物体与宇宙其余部分隔开的气泡边界。

但是如果他们继续观察，船员们可能会目睹一个对黑洞来说不可能发生的事件——打嗝。

“只有在事情发生的那一刻，你才干说，‘啊，这是一个白洞，’”法国物理理论中心的理论物理学家卡尔罗·罗威利说。

物理学家将白洞描述为黑洞的“时间反转”，这是一个黑洞倒放的视频，就像弹跳的球是下落的球的时间反转一样。

虽然黑洞的视界是一个不归的球体，但白洞的视界是一个禁止进入的边界——时空最高级的俱乐部。

没有宇宙船会到达这个区域的边缘。

白洞内的物体可以离开并与外部世界相互作用，但由于没有东西可以进入，内部与宇宙的过去隔绝了:任何外部事件都不会影响内部。

“不知何故，过去有一个奇点会影响外部世界的一切，这更令人不安，”黑洞先驱、华盛顿大学名誉教授詹姆斯·巴丁说。

理论上的双胞胎

爱因斯坦的场方程在1915年像海啸一样袭击了物理学，理论家们仍在整理残骸。

除了描述万有引力，他的假设还带来了一个关于现实本质的颠覆性信息。

不仅仅是一个僵硬的背景，空间和时间随着太阳和行星的质量一起弯曲和折叠。

这一发现引发了一场竞赛，旨在计算空间能从飘过其中的物质中吸取多少虐待。

一年之内，物理学家和天文学家卡尔·史瓦西发现了爱因斯坦方程的第一个精确解，计算出时空是怎么围绕一个质量球弯曲的。

在他的答案中埋下了今天物理学家所称的奇点的种子——一个缩小到无限密集点的球形质量，将空间紧紧包裹在它周围，以至于该区域与宇宙的其余部分分离。

它形成了一个无人区，其视界打破了因果之间的联系。

黑洞通向哪里？

黑洞，最著名的奇点，是扭曲到不存在出口的空间区域。

外部宇宙可以影响黑洞视界的内部，但内部不能影响外部。

当数学家马丁·大卫·克鲁斯卡尔在1960年将施瓦茨希尔德的黑洞描述扩展到时空的所有领域时，他的新图片包含了黑洞奇点的反映，尽管他当时没有意识到它的主要性。

后来，随着黑洞进入平常用语，一个自然的术语出现在他们的理论双胞胎中。

“人们花了40年来理解黑洞，直到最近人们才开始关注白洞，”罗维利说。

事件视界望远镜是一个由八个地面射电望远镜组成的行星级阵列，通过国际合作打造，捕捉到了这张M87宇宙岛中心超大质量黑洞及其阴影的图像。

这里M87是在偏振光下观察的。

图片鸣谢:EHT协作

专家解答的白洞常见问题

我们问了悉尼大学的天体物理学家Geraint Lewis一些关于白洞的问题。

杰兰特·刘易斯

天体物理学家

Geraint Lewis是悉尼大学的教授，他专门研究利用广义相对论预测的引力透镜现象来探索宇宙的结构。

什么是白洞？

1916年，爱因斯坦的广义相对论第一次发表一年后，卡尔·史瓦西发明了该理论，白洞从该理论的解中出现。

史瓦西写下了将宇宙中的黑洞描述为完全坍缩的物体的数学。

他必须做出选择，在广义相对论中没有任何东西规定时间流向。

你可以把时钟指向这个特定的方向，这就给了你这张图片，东西掉进了黑洞。

这就是引力吸引人的地方，但是你也可以选择时间流动的相反方向，得到相反的效果。

因此，除了黑洞，史瓦西的数学也通过翻转时间运作的方式给了我们一个白洞。

白洞和黑洞有什么不同？

从某种意义上来说，白洞是黑洞的反义词。

所以在黑洞里，你有一个强烈的引力场，把东西拉进来，你有这个单向膜，叫做视界。

你穿越了那个视界，然后你被捕获，你无法逃离那个黑洞。

引力已经抓住了你，你的未来注定在黑洞的中心，无论你做什么。

现在一个白洞是它的反面。

所以白洞几乎就像反重力无休止地喷射物质。

对于白洞，你有一个事件视界，里面的东西穿过事件视界，被喷射到宇宙中，你实际上不能进入白洞。

所以在黑洞里，你可以向内通过，但不能向外通过。

在白洞里，你可以向外通过，但不能向内通过。

有证据证明白洞存在吗？

答案是否定的，真的。

我的意思是，有人推测宇宙中一些奥秘的东西可能有白色的家的签名。

我们没有什么可以指出的，就像我们可以指出一个黑洞说，'是的，这是一个白洞。

'

也许这是因为我们对过去和未来所做的选择，也许未来的方向只有一个真正的选择，这意味着我们只能有黑洞解决方案。

一些科学家认为，宇宙是不对称的，我们看到了大爆炸的开始，我们面前有无限的未来，这意味着未来被写入宇宙，它设定了单向的时间方向，这意味着只有黑洞解才干存在。

因此，即使数学上有可能存在白洞，我们的宇宙是不对称的这一事实意味着它们在物理上并没有实现。

天文学家要寻找什么才干发现白洞？

人们认为这将是一个地方，那里的东西会被喷射出大量的能量。

像罗杰·彭罗斯这样的科学家认为，白洞就像另一个宇宙中黑洞的出口。

所以物质会掉进一个宇宙的黑洞，然后通过一个白洞被喷射到另一个宇宙。

因此，人们一直在寻找能量似乎流入宇宙的地方，但有什么东西具有白洞的独特标志，那里没有什么确定的东西。

你相信白洞存在吗？

我敢打赌，在我们的宇宙中，我们没有白洞。

我喜欢相对论中一些更奇特的东西。

所以我仍然为时间扭曲和扭曲驱动以及一些理论上可能但不可能实现的事情祈祷。

所以我有一点点希望白洞能够存在，但是在我内心深处，我认为也许它们不存在。

为何白洞可能不存在

虽然广义相对论在理论上描述了白洞，但没有人知道白洞实际上是怎么形成的。

当一颗太阳坍缩成一个微小的体积时，黑洞封闭了它的空间，但倒放这段视频没有物理意义。

一个事件视界爆炸成一个功能太阳看起来有点像一个正在整理自己的鸡蛋——这违反了要求宇宙随着时间变得更加混乱的统计定律。

即使大白洞真的形成了，它们也不会停留太久。

任何向外的物质都会与轨道上的物质发生碰撞，这个系统就会坍缩成一个黑洞。

纽约巴德学院的理论物理学家哈尔·哈格德说:“我认为，一个长寿的白洞是不太可能的。

”

为何白洞可能存在

有一段时间，白洞似乎和虫洞有着同样的命运——数学上允许的时空扭曲可能被现实所禁止。

但是最近几年，一些物理学家把白洞带了回来，试图把它们更黑暗的兄弟姐妹从不体面的死亡中拯救出来。

自从斯蒂芬·宇宙怪才霍金在20世纪70年代意识到黑洞会泄漏能量以来，物理学家们就一直在争论这些实体是怎么可能萎缩和死亡的。

许多人会问，如果黑洞蒸发掉了，它所吞噬的一切的内部记录会发生什么变化？广义相对论不会泄露信息，量子力学禁止删除。

“黑洞是怎么死亡的？我们不知道。

白洞是怎么诞生的？也许白洞是黑洞的死亡，”罗维利说。

“这两个问题很好地结合在一起，但你必须在从一个问题到另一个问题的过程中违反广义相对论方程。

”

罗维利是量子环引力的创始人，这是一个不完整的尝试，试图通过将空间本身描述为由乐高式粒子修筑而超越广义相对论。

在这一框架工具的指导下，他和其他人描述了一个场景，其中黑洞变得如此之小，以至于它不再遵守太阳和台球的常识性规则。

在粒子层面上，量子随机性占据上风，黑洞可能会转变为白洞。

根据Haggard的说法，这样一个微克大小的白洞，质量类似于人类的头发，不会有其黑洞祖先的引力戏剧，但会隐藏一个洞穴般的内部，包含它在前世吞下的一切信息。

由于太小，无法吸引轨道物质，白洞可能会保持足够稳定，最后吐出其前身积累的所有信息。

在太阳燃尽、黑洞枯萎之后，白洞终有一天会主宰宇宙。

Haggard猜测，任何观察者都可以很容易地发现这些物体是相对较大的粒子，但那些日子是目前宇宙年龄的无数万亿倍。

“这是我在物理学界见过的最疯狂的时间尺度，”哈格德说。

终极白洞

或者，白洞的余波可能到处都存在。

对于黑洞物理学家来说，大爆炸的物质和能量看起来像潜在的白洞行为。

哈格德说:“这两种情况下的几何形状非常相似。

”。

"甚至有时数学上完全相同."

宇宙学家称这张图片为“大反弹”，一些人在宇宙最早的可观测光中寻找特有的白洞特征。

罗维利还想知道剧烈的射电爆发是否代表了大爆炸遗留下来的理论上的迷你黑洞的叫声，因为它们早期过渡到了白洞 尽管这种解释似乎越来越不可能。

宇宙可能不会把自己扭曲成广义相对论允许的所有形状，但是哈格德认为物理学家应该一直跟踪这个兔子洞直到最终。

“你为何不调查它们 白洞是否有有趣的结果，”他说。

“这些结果可能不是你所期望的，但忽略它们是鲁莽的。

”

时空弯折的终极秘境 黑洞藏着光线逃不出的边界

强大引力不断拉扯弯折空间，形成一道无形的事件视界，哪怕是宇宙中速度极限的光，一旦跨入这片范围，也再也没有办法向外挣脱逃离。

聊聊黑洞的形成本源，看懂时空弯曲的原理，便能明白光线被困的深层缘由。

广袤宇宙中，万事万物都会带来时空形变，质量越大的天体，对周边时空的弯折效果就越明显。

平日里地球、恒星带来的曲率变化十分微弱，我们很难直观察觉，光线穿行其间只会出现轻微偏移，依旧可以顺畅传播。

可黑洞截然不同，它由超大质量恒星晚年坍缩演化而来，星体内核急剧向内收拢，体积不断压缩，质量却高度汇聚，让周遭时空被剧烈拉扯扭曲。

极度密集的质量，催生出恐怖的时空曲率，空间不再保持平直状态，如同一张被重物狠狠按压凹陷的弹性薄膜，越靠近中心位置，弯折程度就越发夸张。

这种肉眼看不见的空间形变，正是黑洞一切奇特现象的根源，也构筑起专属它的宇宙规则。

事件视界便是时空弯折形成的临界分界线，没有实体轮廓，却划分出两种截然不同的物理世界。

界线外侧的时空曲率相对平缓，宇宙常规法则正常生效，光线、星际物质可以自由穿行，天体也能按照既定轨迹运转，光线能够毫无阻碍地向四面八方传播扩散。

一旦跨过事件视界，时空曲率瞬间飙升至极值，空间结构彻底扭曲塌陷。

此刻所有运动规律都会被改写，光线即便以最快速度行进，也只能顺着弯折的空间不断坠向黑洞核心，完全找不到向外逃逸的路径。

光无法逃离视界范围，也让黑洞拥有了漆黑无光的外表。

本身不会向外辐射反射光线，外界光线落入其中也尽数被束缚吞噬，没有光能抵达观测者视野，所以人类无法直接目视黑洞本体，只能依靠引力效应、光线偏折等间接痕迹判断它的存在。

时空曲率带来的束缚力，不止困住光芒，也禁锢住所有物质与信息。

任何行星、星云碎片、宇宙尘埃，不慎闯入事件视界之后，都会顺着扭曲的空间持续下坠，最终汇聚到中心奇点。

外界永远无法获取视界内部的状态变化，这里成了宇宙天然的封闭秘境。

对比普通天体就能清晰看出差距，行星、恒星的时空弯曲程度有限，物体只要达到对应逃逸速度，就能脱离引力影响。

黑洞曲率突破临界阈值，直接锁住光速运动的光线，成为宇宙中独一无二的时空牢笼。

人类依靠天文观测不断探索黑洞奥秘，从捕捉引力波，到拍摄黑洞实景影像，一步步印证时空曲率的相关理论。

这份极致弯折造就的特殊天体，不断颠覆着人们对时空的固有认知，也指引着人类持续探寻宇宙更深层次的奥秘。

吞噬一切的宇宙深渊，黑洞引力藏着光速禁区

它拥有世间顶尖的引力束缚力，独特的视界边界划分出截然不同的时空领域，只要踏入视界范围之内，就连每秒三十万公里的光速，都没办法挣脱引力拉扯向外逃离。

今天就用闲聊述说的口吻，聊聊黑洞引力的奇特特性，讲讲视界的划分意义，理清为何光速都无法从黑洞内部脱身，一同揭开这片宇宙禁区的神秘面纱。

宇宙天体的引力强弱，一直和自身质量、密度牢牢挂钩。

普通恒星、行星的引力，只能束缚周边卫星与星际物质，物体只要达到对应速度，就能摆脱引力飞向深空。

而黑洞诞生于大质量天体的末期演化，巨型恒星燃料耗尽后，再也无法支撑自身庞大躯体，核心在自身重压下急剧向内坍缩，体积被无限压缩，密度飙升到难以想象的地步。

极致致密的结构，催生出碾压所有常规天体的超强引力，这也让黑洞拥有了独一无二的宇宙统治力。

从黑洞形成的那一刻开始，它就注定成为宇宙里特殊的存在，和我们熟知的星体运转规律彻底区分开来。

围绕黑洞存在一层无形的边界，这便是人们常说的事件视界。

它没有实体外壳，肉眼无法直接看见，却是一道无法逾越的分界线。

视界之外的宇宙空间，依旧遵循常规物理规则，光线、星体、宇宙尘埃都能自由穿梭，天体也可以依靠运动速度远离黑洞影响范围。

一旦物质、光线跨越这条无形界线，彻底进入视界内部，一切都会发生颠覆性改变。

黑洞恐怖的引力会牢牢锁定内部所有存在，再也没有力量能够带着物质脱离这片区域。

衡量天体引力束缚能力，有一个关键参照标准就是逃逸速度，也就是物体摆脱天体引力束缚，飞向宇宙远方需要具备的最低速度。

地球有着自身对应的逃逸速度，火箭突破临界数值便能冲出大气层奔向太空，太阳系里的各大行星、恒星，都有着各自固定的逃逸速度门槛。

黑洞打破了常规天体的速度极限，视界内部的逃逸速度直接超越光速。

光速是目前人类认知里宇宙最快运动速度，连光线本身都没办法积攒足够速度冲破引力牢笼，其他星体、星际物质自然更没有脱身的可能。

光线坠入黑洞视界后，无法向外反射、传播，我们没办法捕捉到黑洞自身散发的光亮，这也是黑洞漆黑一片、难以直接观测的根本原因。

任何闯入视界之内的物质，不管是庞大的恒星残骸，还是细碎的气体尘埃，都会被强大引力不断拉扯撕扯，最终向着黑洞中心奇点不断坠落，彻底消融在这片深渊之中。

超强引力不止禁锢视界内部的一切，也会剧烈扭曲周边时空。

靠近黑洞的星体运行轨迹会被强行弯折，光线途经周边空间也会发生明显偏转。

不少遥远天体发出的光芒，在奔赴地球的途中靠近黑洞区域，都会被引力改变行进路线，这也给天文观测带来了奇妙的视觉效果。

科研人员依靠光线弯折、天体异常运动等间接痕迹，一步步推算黑洞位置，测算它的质量与引力强度。

时至今日，人类依旧没办法近距离抵达黑洞视界实地探查，视界内部的时空结构、物质形态，还留存着大量未解谜题。

光速无法逃逸的特性，让黑洞成为宇宙天然的隔绝领域，里面的一切变化都无法向外传递信息。

黑洞凭借极致强大的引力，划定出超越光速束缚的视界禁区，成为宇宙中最神秘的深渊天体。

这份打破常规物理认知的特质，不断吸引着人类探索研究，随着天文观测技术持续进步，未来我们也会慢慢解锁更多黑洞隐藏的宇宙奥秘。