困扰天文学家100多年的“白洞”到底是什么？它真的存在吗？

（全文约2000字，看完需2分钟）

2019年，人类拍摄到M87星系的超大质量黑洞，这是“黑洞”这一空间概念诞生100多年来人们首次看到它的真面目；而几乎与黑洞同一时期诞生的概念天体——白洞，我们对它的了解却几乎为0，我们不仅没有观测到它，甚至就连有的科学家也认为白洞根本不存在。

以数字 25 为例。25 的平方根可以是 5，但也可以很容易地是 -5。作为场方程的两个解，黑洞和白洞在当时都引起了科学家的轰动和兴奋，尽管只有一个后来广为人知。图片：ESA/V。贝克曼。

黑洞在所有天体中绝对算得上是怪物，一个居住在我们银河系的中心，也可能是我们在夜空中看到的几乎所有星系的中心的天体。它们可以撕碎像木星一样巨大的恒星和行星，它们疯狂地旋转以捕捉掉进它们神秘洞穴中的一切。一旦超过了它们的事件视界，就没有任何东西可以逃脱，甚至连光也不例外。毫无疑问，它们是宇宙中最强大的物体之一。然而，尽管我们对它们知之甚少，尽管它们令人着迷，但事实证明，它们的对应物更难以捉摸，更令人兴奋。

在爱因斯坦于 1900 年代初期向世界介绍广义相对论后不久，黑洞及其数学对立物——白洞的基础出现了。爱因斯坦本人并没有预测到它们；他认为黑洞的极端性质太古怪了，无法研究。然而，对于其他科学家来说，它们成为了重要的兴趣点。

从本质上讲，黑洞和白洞由一个奇点（巨大的质量被压缩到一个很小的空间）和一个事件视界组成。除了它们的通道方向外，它们彼此相同。黑洞吞噬物质，不让任何东西逃逸，而白洞则释放出大量的物质和能量，不允许任何东西在其中移动，物质永远无法进入到白洞里面去。如果勇敢的“船员”想试图进入白洞，那么伽马射线的巨大力量会摧毁他们并摧毁他们的船，即使飞船足够坚固以承受如此大的能量。白洞周围的时空结构也是如此，简而言之，当你越靠近白洞时，进入内部所需的加速度就会越来越大。

但仅仅因为白洞服从广义相对论并且在数学上是合理的并不意味着它是实用的。许多科学家将白洞称为“不可能的可能性”，这意味着虽然不能完全排除它们，但他们也不希望在我们的望远镜中看到它。这是因为这种现象违反了热力学第二定律：宇宙中的熵必须始终保持不变或增加。

熵通常被描述为混沌，但可以更好地解释为特定系统中粒子可能存在的状态数量的增加。例如，一座房子被拆成瓦砾是熵的增加，因为瓦砾可以继续形成许多其他结构——棚屋、书架、土堆和纸，而房子只是这些粒子的一种非常特殊的状态。只要宇宙的整体熵在增加，就会发生小的、局部的熵减少。黑洞在这方面非常出色，因为它们吸收熵较低的物质，例如行星，并随着时间的推移将它们分散在广阔的空间中，从而增加了空间的混乱度。白洞及其物质流出违反了这条定律，因为它们会降低整体熵。这也是为什么物理学家认为时间不能倒退的原因。

但这些仍然不能使白洞成为不可能。

史蒂芬·霍金证明黑洞会随着时间流逝而流失质量，这表明信息无法永久存储在黑洞内部。但如果这些信息不能被销毁，它会去哪里呢？这就是白洞的用武之地。

一次罕见的熵下降可能会暂时逆转时间并形成一个白洞。唯一的问题是，一旦时间恢复正常，白洞就会在强大的能量爆发中爆炸消失。一些科学家推测这正是创造我们宇宙的原因；因为大爆炸在数学上确实很像一个白洞，唯一的区别是大爆炸没有奇点，而是同时发生在所有地方。但这可以解释为什么突然出现这么多物质和能量。

如果一个黑洞与一个白洞相连，那么黑洞消耗的所有物质和能量都会从白洞中出现，或者出现在宇宙的不同部分，或者完全出现在另一个宇宙中。这将解决信息保存的问题。霍金多年来一直支持这一理论。

同样，2014年，理论物理学家卡洛·罗维利领导的团队提出，一旦黑洞因时空限制无法蒸发收缩，黑洞就会经历一次量子反弹（一种向外的压力），转变为一个白洞。这意味着黑洞几乎在形成的瞬间就变成了白洞。然而，由于引力的时间膨胀，外部观察者在数十亿年内继续看到黑洞。如果这个理论是正确的，那么在宇宙早期形成的黑洞可能随时准备死亡并爆发出宇宙射线或其他形式的辐射。

事实上，我们可能已经见过一个。

GRB 060614 的位置。这次爆炸的威力是太阳的数万亿倍。图片来源：哈勃太空望远镜

在 2006 年一个温暖的夏日，NASA 的 Swift 卫星在一个非常奇怪的天空区域捕捉到异常强大的伽马射线暴（称为 GRB 060614）。尽管这些类型的爆发属于两类之一——短爆发和长爆发，并且通常与超新星有关，但 GRB 060614 两者都没有。它持续了惊人的 102 秒，但与任何恒星爆炸无关。相比之下，大多数伽马射线暴只持续 2-30 秒。

GRB 060614 发生在一个几乎没有恒星能够产生爆炸或长爆发的星系中。在天文学家和天体物理学家看来，这种伽马射线爆发似乎不知从何而来，并在短短几分钟后自行坍缩。几年后，科学家们提出了 GRB 060614 可能是一个白洞的假设。毕竟，这确实完美地描述了我们期望从白洞中看到的东西——一个强大的、不稳定的物质和能量喷泉，在形成后不久就消失了，通常是从一个小到看不见的点。

虽然不能断定 GRB 060614 确实是一种奇妙的现象，但目前的科学模型无法解释发生的事情。美国国家航空航天局的科学家们确实相信一些全新的东西是造成伽马射线爆发的原因，许多人承认，尽管他们投入了大量时间进行观察和收集数据，但他们根本不知道是什么原因造成的。自 2006 年发现以来，包括哈勃望远镜在内的数十架望远镜研究了该事件。

目前，没有人可以肯定地说我们已经在宇宙中看到了这些奇妙的物体。但我们可以这样说：广义相对论在黑洞的奇点处失效。能量密度和曲率根本不允许广义相对论很好地描述黑洞内部发生的事情。直到我们对物理学有了更全面的了解，我们才能排除像白洞和虫洞这样的物体，它们目前只存在于我们的科幻小说中。

但我认为有必要补充一点，黑洞也曾被认为是虚构的。

#在头条看见彼此#