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【白洞和黑洞什么关系?白洞里面有死人吗?】公孙皓

(2018-07-23 03:19:23)

【白洞和黑洞什么关系?白洞里面有死人吗?】公孙皓


2月23日消息,白洞是爱因斯坦广义相对论中所预言的一种与黑洞相反的特殊天体,目前,白洞还仅停留在理论当中,尚未经过观测证实,可以说与黑洞吞噬周围物质的性质不同,白洞是宇宙中的喷射源,大量物质和能量都经由白洞向外界喷射,因此也有人猜测,白洞与黑洞是相互连接的两个通道,黑洞吸收的物质,由白洞喷射出去。

什么是黑洞?

白洞和黑洞什么关系?白洞里面有死人吗?

“黑洞”是一种天体:它的引力场强大得就连光也不能逃脱出来。根据广义相对论,引力场将使时空弯曲。当恒星的体积很大时,它的引力场对时空几乎没什么影响,从恒星表面上某一点发的光可以朝任何方向沿直线射出。而恒星的半径越小,它对周围的时空弯曲作用就越大,朝某些角度发出的光就将沿弯曲空间返回恒星表面。黑洞不让任何其边界以内的任何事物被外界看见,这就是这种物体被称为“黑洞”的缘故。我们无法通过光的反射来观察它,只能通过受其影响的周围物体来间接了解黑洞。据猜测,黑洞是死亡恒星或爆炸气团的剩余物,是在特殊的大质量超巨星坍塌收缩时产生的。

什么是白洞?


白洞和黑洞什么关系?白洞里面有死人吗?

白洞可以说是时间呈现反转的黑洞,进入黑洞的物质,最后应会从白洞出来,出现在另外一个宇宙。由于具有和“黑”洞完全相反的性质,所以叫做“白”洞。它有一个封闭的边界。聚集在白洞内部的物质,只可以向外运动,而不能向内部运动。因此,白洞可以向外部区域提供物质和能量,但不能吸收外部区域的任何物质和辐射。白洞是一个强引力源,其外部引力性质与黑洞相同。白洞可以把它周围的物质吸积到边界上形成物质层。白洞学说主要用来解释一些高能天体现象。目前天文学家还没有实际找到白洞,还只是个理论上的名词。

什么是虫洞?

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虫洞可能是连接黑洞和白洞的时空隧道。“虫洞”是连接宇宙遥远区域间的时空细管。它可以把平行宇宙和婴儿宇宙连接起来,并提供时间旅行的可能性。“虫洞”的研究虽然刚刚起步,但是它潜在的回报,不容忽视。科学家认为,如果研究成功,人类可能需要重新估计自己在宇宙中的角色和位置。现在,人类被“困”在地球上,要航行到最近的一个星系,动辄需要数百年时间,是目前人类不可能办到的。但是,未来的太空航行如使用“虫洞”,那么一瞬间就能到达宇宙中遥远的地方。

黑洞、白洞、虫洞,他们之间的关系是什么?

白洞和黑洞什么关系?白洞里面有死人吗?

黑洞、白洞、虫洞仍然是目前宇宙学中“时空与引力篇章”的悬而未解之谜。黑洞是否真实存在,科学家们也只是得到了一些间接的旁证。当前的观测及理论也给天文学和物理学提出了许多新问题,例如,一颗能形成黑洞的冷恒星,当它坍缩时,其密度已然会超过原子核、核子、中子……,如果再继续坍缩下去,中子也可能被压碎。那么,黑洞中的物质基元究竟是什么呢?有什么斥力与引力对抗才使黑洞停留在某一阶段而不再继续坍缩呢?如果没有斥力,那么黑洞将无限地坍缩下去,直到体积无穷小,密度无穷大,内部压力也无穷大,而这却是物理学理论所不允许的。目前我们对黑洞、白洞和虫洞的本质了解还很少,它们还是神秘的东西,很多问题仍需要进一步探讨。目前天文学家已经间接地找到了黑洞,但白洞、虫洞并未真正发现,还只是一个经常出现在科幻作品中的理论名词。

如果考虑黑洞旋转同时/或者带有电荷,事情会变的更复杂。特别的是,你有可能跳进这样的黑洞而不撞到奇点。结果是,旋转的或带有电荷的黑洞内部连接一个相应的白洞,你可以跳进黑洞而从白洞中跳出来。白洞有可能离黑洞十分远;实际上它甚至有可能在一个“不同的宇宙”--那就是,一个时空区域,除了虫洞本身,完全和我们在的区域没有连接。一个位置方便的虫洞会给我们一个方便和快捷的方法去旅行很长一段距离,甚至旅行到另一个宇宙。或许虫洞的出口停在过去,这样你可以通过它而逆着时间旅行。



白洞和黑洞什么关系?白洞里面有死人吗?

黑洞和黑洞之间也可以通过虫洞连接,当然,这种连接无论是如何的将强,它还是仅仅是一个连通的“宇宙监狱”。虫洞不仅可以作为一个连接洞的工具,它还在宇宙的正常时空中出现,成为一个突然出现在宇宙中的超空间管道。虫洞没有视界,它有的仅仅是一个和外界的分解面。虫洞通过这个分解面和超空间连接,但是在这里时空曲率不是无限大。就好比在一个在平面中一条曲线和另一条曲线相切,在虫洞的问题中,它就好比是一个四维管道和一个三维的空间相切,在这里时空曲率不是无限大。因而我们现在可以安全地通过虫洞,而不被巨大的引力所摧毁。

长期以来科学家们一直猜测在星系的核心部位存在大质量黑洞,并且随着它们吞噬更多周遭的尘埃,气体以及其他物质,它们的质量变得越来越大,自转速度也越来越快。但科学家们一直都找不到一套可靠的方法来测量黑洞的自转速度,直到去年情况才有所改变。

白洞和黑洞什么关系?白洞里面有死人吗?

尽管黑洞难以探测,但它们的周围会发出剧烈的X射线辐射。使用美国宇航局新发射的核分光望远镜阵列(NuSTAR)以及欧洲空间局(ESA)的XMM-牛顿空间望远镜,一个国际天文学家小组观测了一个临近星系核心的超大质量黑洞释放出的高能X射线。

计算显示这一黑洞的自转速度几乎接近光速——达到惊人的每小时6.7亿英里(10.78亿公里)。美国马里兰大学天文学家克里斯托弗·莱纳德(Christopher Reynolds)并未参与这项研究本身,但他在一篇评论中对其进行了评价。他认为这是首次对一个超大质量黑洞的自转速率进行精确的测量。


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所谓的超大质量黑洞,其质量可以达到太阳的数百万乃至数十亿倍,科学家普遍认为它们隐匿于星系的核心。它们拥有极高的密度和压力,并因此拥有强大的引力场,甚至连光线也无法从这里逃脱。科学家们根据其X射线辐射特征锁定这些庞然大物的位置。而确切的知道这些黑洞自转速度的快慢则将有助于科学家们了解其生长情况。

在2012年的几天时间里,这两台空间望远镜同时对漩涡星系NGC 1365内的一个超大质量黑洞进行跟踪。之所以选中这个星系,是因为其距离约为6000万光年,从宇宙学的角度来说,它比较近。有关的研究论文已经刊载于近日出版的《自然》杂志上。

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那么我们不禁想问,在我们银河系中心的超大质量黑洞的自转速度有多快?

根据这项研究的第一作者,意大利阿切特里天体物理观测台的奎尔多·理萨里提(Guido Risaliti)的说法,这个问题很难回答,因为银河系内的这个黑洞并不像此次所观测的那个黑洞那么活跃。理萨里提表示,除了偶尔情况之外,我们银河系中心位置的黑洞几乎不会发出任何辐射,因此也就让计算其自传速度变得十分困难。



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马里兰大学的莱纳德表示,目前已经很清楚,一些超大质量黑洞的自转速度非常快,因此我们需要更加强大的X射线波段空间望远镜。他表示:“我们正在了解一些宇宙中更为独特也更加强大的天体。这很酷!”

对于人类来说宇宙就是一个非常巨大的空间,里面存在着许多令人难以置信的事,尤其是黑洞与白洞还有灰洞和虫洞之间,更是有着许多微妙的联系。

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黑洞是内部具有强大引力场的天体,这样强大的引力使得即使是光也无法逃逸。爱因斯坦的广义相对论认为当物质被挤压成非常小的空间时就会形成黑洞。尽管黑洞无法被直接观测到,但天文学家已经鉴别了很多很可能是黑洞的天体,主要是基于对环绕在其周围的物质的观测。

法国高等科学研究所的天体物理学家蒂博·达穆尔(Thibault Damour)和德国不莱梅国际大学的谢尔盖·索罗杜金(Sergey Solodukhin)认为这些黑洞天体可能是名为虫洞的结构。


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虫洞是连接时空织布中两个不同地方的弯曲通道。如果你将宇宙想象为二维的纸张,虫洞就是连接这张纸片和另一张纸片的“喉咙”通道。在这种情况下,另一张纸片可能是另一个单独的宇宙,拥有自己的恒星、星系和行星。达穆尔和索罗杜金研究了虫洞可能的情形,并惊讶的发现它如此类似于黑洞以至于几乎无法区分两者之间的差别。

霍金辐射

物质环绕虫洞旋转的方式与环绕黑洞是一样的,因为两者扭曲环绕它们的时空的方式是相同的。有人提出利用霍金辐射来区分两者,霍金辐射是指来自黑洞的光和粒子辐射,它们具有能量光谱的特性。但是这种辐射非常微弱以至于它可能被其他源完全湮没,例如宇宙大爆炸后残余的宇宙微波背景辐射,因此观测霍金辐射几乎是不可能的。

白洞和黑洞什么关系?白洞里面有死人吗?

另一个可能存在的不同便是,虫洞可能没有黑洞所具有的视界。这意味着物质可以进入虫洞,也可以再次出来。实际上,理论家称有一类虫洞会自我包裹,因此并不会产生另一个宇宙的入口,而是返回到自身的入口。

勇敢者的游戏

即便如此,这也没有一个简单的测试方法。由于虫洞的具体的形状不同,物质跌入虫洞之后可能要花费数十亿年之后才能从里面出来。即使虫洞的形状非常完美,宇宙最古老的虫洞目前也尚未“吐出”任何物质。

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看起来似乎只有一条探寻天文学黑洞的途径,那就是勇敢的纵身一跃。这绝对是一个勇敢者的危险游戏,因为如果跳入的是一个黑洞,其强大的重力场将会撕裂我们身体的每一个原子;即便幸运的进入了一个虫洞,内部强大的引力仍然是致命的。

假设你能幸存下来,而虫洞恰好是不对称的,你会发现自己处在另一个宇宙的另一边。还没等你看清楚,这个虫洞也许又把你吸回到所出发的宇宙入口了。

悠悠球运动

“太空船也能做这样的悠悠球运动,”达穆尔说道,“(但是)如果使用自己的燃料,你就能从虫洞的引力中逃逸”,然后探索另一边的宇宙。

白洞和黑洞什么关系?白洞里面有死人吗?

不过在宇宙这一边的朋友也许得等上数十亿年才能再次见到你,因为在虫洞里的穿行时间将会非常漫长。这样的延迟使得在虫洞两边的有效通讯变得几乎不可能。如果能够发现或者构建微观虫洞,这种延迟可能短至几秒钟时间,索罗杜金这样说道,这潜在的支持了双边通讯。

研究黑洞形成和虫洞特性的美国俄勒冈大学尤金分校的斯蒂芬·许(Stephen Hsu),也认为利用观测区分黑洞和虫洞之间差别几乎是不可能的,至少利用目前的科技是不可能实现的。


外来物质

白洞和黑洞什么关系?白洞里面有死人吗?

“黑洞最重要的特性就是落入黑洞的物体“有去无回”的临界点,而对此我们目前还无法进行测试。”斯蒂芬说道。但目前被认为是黑洞的天体也可能的确是黑洞而非虫洞,这种情况也并非不可能。目前存在不少关于黑洞形成的可行情景,例如大质量恒星的坍塌,但有关虫洞是如何形成的则仍是未知数。

虫洞可能与宏观的黑洞有所不同,它需要一些外来的物质保持自身稳定,而这种外来物质是否真实存在又是个未知数。

索罗杜金认为虫洞的形成方式可能与黑洞相差无几,例如都来自于坍塌的恒星。在这种情境下,物理学家一般认为会产生黑洞,但索罗杜金认为量子效应可能会阻止坍缩形成黑洞的过程,转而形成了虫洞。

微观黑洞

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索罗杜金称这一机制在更完整的物理学理论下将不可避免,后者统一了重力和量子力学的理论,它是物理学界长久以来的梦想和目标。如果这一理论是正确的,那么以往我们认为会形成黑洞的地方,就可能会形成虫洞。

而这一猜想并不是没有方法对其进行测试,有的物理学家认为未来的粒子加速器实验将能够产生微观黑洞。这种微观黑洞有可能放射出可以计算的霍金辐射,以证明产生的是黑洞而非虫洞。但是如果索罗杜金猜想的是正确的话,那么形成的会是一个微观虫洞,因此将不会产生任何辐射。“通过这样简单的测试就能辨别产生的是黑洞还是虫洞。”

虫洞的另一个优点在于能够解决所谓的黑洞信息悖论。黑洞唯一能够释放出的就是霍金辐射,但这些霍金辐射将如何携带最初落入黑洞天体的原始信息,目前还尚不清楚。这种混乱效应与量子力学相冲突,后者禁止这种信息的丢失。

“从理论上来说,虫洞要比黑洞好的多,因此它不会发生信息丢失。”索罗杜金说道。由于虫洞没有视界,物体无需转化成霍金辐射就能自动离开虫洞,因此也就不存在信息丢失的问题。


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