在爱因斯坦的广义相对论中,当时空的弯曲达到极大值时,便会出现两种特殊情形的天体——黑洞和白洞。在2019年之前,这两种天体还仅仅只是理论物理学家脑子里的一个概念,没有直接的、肯定的事例表明它们在宇宙中真实存在。
但是,当2019年4月份天文学家公布了人类科学史上首张黑洞照片之后,情况就变得不同了。今天的天文学家们普遍认为,黑洞在宇宙中是常见的,从恒星级黑洞到星系级黑洞,科学家们已经确认了很多事例,但是对于白洞,则缺乏有力的观测证据。
在广义相对论关于黑洞的预言中,设想一个观测者随着一个正在坍缩的天体自由下落,当观测者落到时空奇点时,一切都宣告终结,这是毫无疑问的。但是,由于广义相对论是一种时间对称的理论,即具有时间对称性,因此,如果我们将黑洞看成是按时间正演必然会发生的一连串事件的结果,那么如果按时间反演,也必然会发生另一连串相反的事件的结果。换句话说,如果将黑洞演化事件拍成电影,再将它倒过来放,这个次序相反的事件在广义相对论中同样是成立的。
因此,相对于时空坍缩成奇点,假如将时间反演,我们就将看到另外一个新的过程:时空从奇点中冒出来,这就是白洞。所以,有些科学家认为,当一个观测者随着时空坍缩达到奇点以后,他会迅即进入白洞,并随着白洞的爆发而进入另外一个宇宙世界。
也就是说,黑洞的爆聚紧接着白洞的爆发,另一个宇宙世界与前一个宇宙世界是互相衔接的。但这里需要强调的一点是,广义相对论并没有对这种衔接提供清晰的依据,在广义相对论中,黑洞和白洞可以孤立地存在。
与黑洞的不可见相反,从理论上来说白洞是很容易被看见的。举例来说,有一个处在早期爆发阶段的白洞,对于远处的观测者来说,快速膨胀着的白洞表面正在朝着观测者接近,根据多普勒效应,只要一个光源趋近观测者,光的频率对于观测者来说就会增加,于是便会出现发生在白洞上的多普勒蓝移。
一般来说,对于一个白洞,多普勒蓝移会超过引力红移,尤其是在白洞膨胀的早期阶段,蓝移会非常大,可见光波段的光子对于远处的观测者来说都变成了X射线光子和伽玛射线光子。因此,基于这样的观点,科学家们观测到的暂现伽玛射线暴或X射线暴的起因,极有可能就是白洞。
最近几年,利用卫星上的探测器在我们的银河系里发现了许多这一类的射线源,典型的伽玛射线暴仅仅持续了几秒钟。而在整个光学天文学里,通过视向速度的观测,曾经发现很多起星系核里的爆发现象,起因不明。现在,天文学家将这种起因不明的射线暴与白洞联系了起来,进行更深入地研究。
过去,有很多物理学家反对白洞的概念,而现在接受白洞观点的人越来越多,对于当前最具争议性的宇宙模型——宇宙大爆炸模型,有相当一部分观点认为这可能就是一次典型的白洞爆发。
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