黑洞是已知宇宙中引力場最極端的天體,一旦進入了其“視界”之內,連光都無法逃逸,實際上,早在人類發現宇宙中真實存在的黑洞之前,科學家就已經通過《廣義相對論》預言了這種天體的存在。
根據《廣義相對論》,引力的本質是時空的彎曲,而時空的彎曲程度如何與物質和能量的分佈相互作用,則可以通過“愛因斯坦場方程”來進行描述。
1916年,物理學家卡爾·史瓦西通過求解愛因斯坦場方程,得出了一個特殊解,這個解表明,如果一個具有足夠品質的球對稱星體的半徑縮小到一個特定值以下,那麼它就將會極端彎曲其周圍的時空,進而形成一個完全封閉的時空區域,而這也成為了科學家後來預言黑洞存在的重要依據。
時至今日,黑洞的存在早已在實際觀測中得到證實,但或許你不知道的是,根據《廣義相對論》,還可以推測出一種比黑洞還要神秘和可怕的天體——白洞。下面我們就來瞭解一下白洞究竟是什麼。
簡單來講,由於愛因斯坦場方程具有對稱性,因此理論上存在一個與黑洞相反的解,而這個解就是白洞存在的理論依據,這也就意味著,如果白洞真的存在,那麼它們內部的性質就會與黑洞截然相反。
我們可以簡單地將其理解為,白洞也是一個完全封閉的時空區域,它們也像黑洞一樣具有一個單向的“視界”,但與黑洞不同的是,白洞的“視界”是由“內向外的”,也就是說,任何物質和能量都無法進入白洞的“視界”之內。
如果說黑洞是吞噬一切的深淵,那白洞就是深淵的另一面,因為從理論上來講,白洞會將其內部的物質和能量源源不斷地噴射出來,也正是因為如此,白洞才顯得比黑洞更可怕。為什麼這麼說呢?我們接著看。
儘管黑洞的引力場極強,但其作用範圍卻是很有限的,只要距離遠一點,黑洞也就不那麼可怕了。舉個例子,在蛇夫座方向,距離我們大約1560光年的位置上,就存在著一個被稱為“蓋亞BH1”(Gaia BH1)的黑洞,科學家發現,有一顆恆星正在圍繞著這個黑洞運行,兩者之間的平均距離只有大約1個天文單位,而在這麼近的距離上,它們彼此都“相安無事”。
正如前文所言,白洞會不斷地向外噴射物質和能量,而根據理論上的推演,白洞是極不穩定的,在短時間之內它們就會瓦解,在此過程中,白洞會以極高的能量向外釋放大量的輻射和物質(甚至還可能導致極端條件下的物質湧現),並以超高速度將物質噴射到宇宙空間中,從而對周圍的恆星、行星等各種天體造成大範圍的、極具毀滅性的破壞。
但問題是,如果說白洞會在短時間內瓦解,那它們又是怎麼來的呢?對此,科學家也只能進行一些猜測,例如有一種理論認為,白洞與黑洞可能存在共生關係,兩者通過蟲洞相連,在這種情況下,物質和能量通過黑洞進入其“視界”後,又會在宇宙的某個區域被白洞噴射出來。
也有理論認為,白洞的形成可能與量子效應下的“時空泡沫”有關,這種“時空泡沫”是指在量子尺度上,由於時空結構的極端波動而產生的短暫現象,也就是說,白洞並不是穩定的天體,而是一種瞬態結構,它們在形成後就會迅速變得極不穩定,無法長期維持自身的存在。
甚至還有一種理論認為,138億年前的“宇宙大爆炸”可能並不是一個“從無到有”的事件,而是一次短暫而極端的白洞噴發,根據該理論的猜測,這個“超級白洞”可能形成於更高維度的空間之中,它在極短的時間內將多得難以計量的物質和能量噴射出來,進而逐漸演化成了我們今天所看到的宇宙。
值得一提的是,這種理論還試圖解釋“宇宙大爆炸”之後的均勻宇宙結構和快速膨脹現象(即宇宙暴漲),認為這些現象可能是由白洞噴發時的初始條件所決定的,因為白洞釋放出的能量和物質可能在噴發初期就具有極高的對稱性和均勻性,從而合理地解釋了我們所看到的宇宙為什麼在足夠大的尺度上是均勻的。
可以看到,白洞確實比黑洞還要神秘和可怕,不過就目前的情況來看,白洞還只是一種假想的天體,雖然它們在理論上可以存在,但在實際觀測中,科學家並沒有在宇宙中發現可以證明白洞存在的確鑿證據。