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白洞:黑洞被忽视的双胞胎

此可视化效果显示了以接近光速的速度从黑洞喷出的气流。从理论上讲,白洞看起来与黑洞相似,但是白洞不会将物质吸进去,而是将物质推开。
此可视化效果显示了以接近光速的速度从黑洞喷出的气流。从理论上讲,白洞看起来与黑洞相似,但是白洞不会将物质吸进去,而是将物质推开。
图片:©NASA / JPL-Caltech)

长期以来,人们一直认为白洞是 广义相对论 从与坍塌的星系兄弟相同的方程式中诞生的黑洞。然而,最近,一些理论家一直在质疑时空的这两个双涡旋是否可能是同一枚硬币的两个侧面。

对于远方观看的宇宙飞船工作人员来说,一个白色的孔看上去就像是一个 黑洞。它有质量。它可能会旋转。一圈尘埃和气体可能聚集在事件视界周围-气泡边界将物体与宇宙的其余部分分隔开。但是,如果他们继续观察,机组人员可能会目睹黑洞不可能发生的事件-。物理学中心的理论物理学家卡洛·罗维利说:“只有在事情出现的那一刻,你才可以说,'啊,这是一个白洞'。”éorique in France. 

物理学家将白洞描述为黑洞的“时间反转”,这是黑洞向后播放的视频,就像弹跳球是下降球的时间反转一样。虽然一个 黑洞的事件视界 是一个不容回报的领域,白洞的赛事视野是一个不容错过的界限-时空最高级的俱乐部。没有航天器会到达该地区的边缘。 

一个白洞内的物体可以离开并与外界互动,但是由于什么也无法进入,因此内部 - 天文空间站被切断了与宇宙过去的距离:任何外界事件都不会影响内部。华盛顿大学的黑洞先驱和名誉教授詹姆斯·巴丁说:“过去有一种奇异现象会影响外界的一切,这在某种程度上更令人不安。” 

双胞胎无人’s lands

爱因斯坦的场方程像1915年的海啸一样袭击了物理学,理论家们仍在研究残骸。除了描述引力之外,他的假设还带来了关于现实本质的破天荒的信息。 - 天文空间站和时间不只是一成不变的背景,还随着恒星和行星的质量而弯曲和折叠。这种洞察力引发了一​​场竞赛,即要计算漂移事件所产生的滥用 - 天文空间站有多大。 

一年之内,物理学家和天文学家卡尔·施瓦茨希尔德(Karl Schwarzschild)发现了 第一个确切的解决方案 根据爱因斯坦方程,计算时空如何围绕单个质量球弯曲。在他的回答中,奠定了当今物理学家所谓的奇异性的种子-球形物质被压缩到一个无限稠密的点,周围紧紧地包裹着 - 天文空间站,使该区域与宇宙的其余部分分开。它形成了一个无人区,其事件视界破坏了因果关系。 

黑洞是最著名的奇点,它们是 - 天文空间站的扭曲区域,以至于不存在任何出口。外部宇宙可以影响黑洞地平线的内部,但是内部不能影响外部。 

当数学家 马丁·大卫·克鲁斯卡尔 Schwarzchild在1960年将黑洞的描述扩展到涵盖了 - 天文空间站和时间的所有领域,他的新照片反映了黑洞的奇异之处,尽管他当时还没有意识到它的重要性。后来,当黑洞进入乡土时,他们的理论双胞胎出现了一个自然名词。 

罗维利说:“了解黑洞用了40年,直到最近人们才开始关注白洞。”

事件地平线望远镜是通过国际合作锻造的,由八台地面射电望远镜组成的行星级阵列,捕获了这张银河系M87中心超大质量黑洞及其阴影的图像。

事件地平线望远镜是通过国际合作锻造的,由八台地面射电望远镜组成的行星级阵列,捕获了这张银河系M87中心超大质量黑洞及其阴影的图像。 (图片来源:EHT协作)

为什么白洞不存在

尽管广义相对论从理论上描述了白洞,但没人知道它是如何形成的。当一颗恒星坍塌成很小的体积时,黑洞会束缚其 - 天文空间站,但是向后播放此视频并不具有物理意义。事件视界爆炸成功能性恒星,看起来有点像一个鸡蛋,其本身在不断地散乱- 违反统计法 要求宇宙随着时间变得混乱。 

即使形成了大的白洞,它们也可能不会停留太久。任何流出的物质都会与轨道上的物质发生碰撞,并且系统会崩溃成一个黑洞。纽约巴德学院(Bard College)的理论物理学家哈尔·哈加德(Hal Haggard)说:“我认为,长期存在的白洞是极不可能的。” 

超级计算机仿真的可视化结果显示了正电子在旋转黑洞的事件视界附近的行为。

超级计算机仿真的可视化结果显示了正电子在旋转黑洞的事件视界附近的行为。 (图片来源:Kyle Parfrey等/伯克利实验室)

为什么可能存在白洞 

一段时间以来,白洞似乎与虫洞有着共同的命运-数学上容许的时空扭曲可能被现实所禁止。但是,近年来,一些物理学家又将白洞带回来,试图使他们的深色兄弟姐妹免于死亡。 

自从斯蒂芬·霍金(Stephen Hawking)在1970年代意识到黑洞会泄漏能量以来,物理学家一直在争论这些实体可能如何萎缩并死亡。如果黑洞消失了,许多人会问: 内部记录发生了什么 它吞下的一切?广义相对论不会让信息泄露出去,量子力学禁止删除它。 

罗维利说:“黑洞是如何死亡的?我们不知道。白洞是如何诞生的?也许白洞是黑洞的死亡。” “这两个问题很好地结合在一起,但是在从一个到另一个的传递中,您必须违反广义相对论方程式。”

Rovelli是量子回路引力的创始人,这是通过描述由乐高风格粒子建造的 - 天文空间站本身来超越广义相对论的不完整尝试。在此框架的工具指导下,他和 其他人描述 黑洞变得如此之小以至于不再遵循恒星和台球的常识规则的情况。在粒子水平上,量子随机性接管,黑洞可以 变成一个白洞.

根据哈格德的说法,这种微克大小的白洞质量与人的头发相似,没有黑洞祖先的引人入胜的戏剧性,但会隐藏一个海绵状的内部,其中包含吞噬了它的一切东西的信息。前世。由于太小而无法吸引轨道物质,因此白洞可能保持足够的稳定,最终会吐出先行者积累的所有信息。 

在这张照片中,在恒星烧毁并且黑洞枯萎之后,有一天白洞将统治宇宙。然后,任何观察者都可以像哈格德所推测的那样,相对较大的粒子轻松地检测到这些物体,但是那些日子是未来宇宙当前年龄的无数万亿倍。哈格德说:“这是我在物理学中见过的最疯狂的时标。” 

终极白洞

替代地,白洞的后果可能到处存在。对于黑洞物理学家来说,物质和能量爆炸的爆炸看起来像潜在的白洞行为。哈格德说:“两种情况下的几何形状非常相似。” “甚至有时在数学上都是相同的。” 

宇宙学家称这张照片为“大反弹”,有些人在宇宙最早可观测的光中寻找特征性的白洞特征。罗维利也想知道 暴力广播 代表了从大爆炸中遗留下来的理论上的微型黑洞的呼声,因为它们早日过渡为白洞(尽管这种解释似乎越来越不可能)。 

宇宙可能不会将自己扭曲成广义相对论所允许的所有形状,但是哈格德认为物理学家应该一直遵循这个兔子洞直到最后。他说:“为什么不调查它们(白洞)是否会产生有趣的后果。” “这些后果可能不是您预期的那样,但是忽略它们将是很愚蠢的。”

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