白洞真的存在嗎?

杉寶生命科學號 發佈 2022-05-23T03:51:05.312199+00:00

宇宙大爆炸有時候會被描述成是一個白洞。但如果你把白洞當做與黑洞性質相反的事物來看,那麼白洞就不是真實存在的。當你用一些奇怪的坐標系來理解黑洞時,就會出現白洞,因此白洞本質上只是數學創造出來的一個非真實的工藝品而已。不過,白洞是個很好的想法,因此在很多科幻片中都會出現。

宇宙大爆炸有時候會被描述成是一個白洞。但如果你把白洞當做與黑洞性質相反的事物來看,那麼白洞就不是真實存在的。當你用一些奇怪的坐標系來理解黑洞時,就會出現白洞,因此白洞本質上只是數學創造出來的一個非真實的工藝品而已。不過,白洞是個很好的想法,因此在很多科幻片中都會出現。在無盡的過去中,白洞是必然存在的數學抽象。也就是說,如果你跟著物理學家們使用同樣的數學模型,你將無法找到一個白洞和其他事物同時存在的結果。白洞的存在出現於遙遠的過去里。

圖解:時空在黑洞附近和內部都被嚴重的擾亂。為了簡化數學運算,使過程更容易繪製,因此創建了克魯斯卡爾-塞凱賴什坐標系

在這個(非常不直觀的)圖中,穿過中心的直線是恆定時間線,而未來在坐標系中則是粗略向上的。黑洞的事件視界也延伸向無限的未來(從遠離視界的外部視角來看,任何接近視界的物件都需要永恆久的時間才能一路落入黑洞)。那應該是沒有什麼意義,但是要記住:黑洞和怪異的時空的關係就像威廉斯堡殖民地和令人揮之不去的失望感一樣是連在一起的。上圖中,黑洞的內部是上面的三角形,整個宇宙是左右的三角區域,而白洞則是下方的三角區域。

下部區域的邊界是無盡的過去。也就是說,在對一個靜態和永恆的黑洞的愚蠢而理想化的數學猜想中,白洞在無盡的過去中是存在的。猜想中有個問題說的就是這個黑洞需要在(有限的過去中)某個時間點形成。

認真對待這個模型,然後假設它表明白洞是真實存在的,這種說法有點像「想像出一個無限的機器哥斯拉」,然後去擔心它們從何而來一樣。這是過去經常用來思考其他事情的抽象概念。物理學家們喜歡用他們的數學公式,但他們同時也有清楚的認識——寫下一個公式並不會讓事情成為事實。

圖解:物理學家們喜歡他們自己的數學公式,但(幾乎總是)因此意識到自己方程的範圍和局限性

舉個例子,我們可以談論一個「北緯97°,東經40°」的位置,但這並不意味著它存在(北緯90°是北極,根據定義所能得到的最北的地點)。

科幻小說是你唯一能聽到人們談論白洞的地方。白洞與黑洞是相反的:白洞向外噴射出物質和能量,一切都不可能進入白洞,他們非常明亮,諸如此類。在小說中,「與…相反」是一個得到奇思妙想的好方法。(比如,比扎羅超人)

相關天文知識

在廣義相對論中,白洞(英語:White hole)是一種理論推測出來的時空區域,物質與光線無法進入這個區域中,但是可以從這個區域中向外出現。白洞的性質與黑洞相反,光與物質可以進入黑洞中,但是無法從黑洞中離開。

這個理論最早由伊戈爾·德米特里耶維奇·諾維科夫在1964年根據對史瓦西解的計算,而提出這個假設。目前已經有許多證據顯示黑洞存在,到現在還沒有任何證據表明白洞存在,因此白洞仍然只是一種由理論推導而出的假想星體。

白洞的存在也違反熱力學定理,因為熱力學認為熵不是保持不變就是增加,但白洞會使熵減少。於2012年發表的一篇論文認為宇宙形成最初的大爆炸是短暫噴發的白洞。 也有假設認為2006年發現的伽瑪射線暴GRB 060614是由白洞引起的。

有些理論家假設黑洞和白洞彼此連接,在其中連接的通道叫蟲洞,這成為許多科幻小說的主題。

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