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宇宙中的白洞是怎么回事?

孩儿故事吧 | 发表于2017-11-28 | 作者:严六 | 来源:互联网 | 被阅读

王瑞尔,南斌博,龚伦月

导读:白洞(white hole)是个假设的宇宙特性。被视为相反于黑洞的天体。黑洞表面让所有物质无从逃跑,而白洞则是物质和能量的爆发,因此任何物质都无法进入白洞。白洞

大爆炸(大霹雳The Big Bang)是白洞正是此趋势明显例子之一。在我们尚未确定宇宙的大小之前,有些猜测宇宙是由比我们所见还大的白洞产生的。现在我们知道宇宙极有可能是浩瀚无边的,使得以往对白洞的解释几乎可以肯定是错误的。

理论的限制

白洞是一个特定类型的奇点(singularity):一个裸奇点(naked singularity)。如同黑洞的奇点无法直接观察,因为逃逸速度(escape velocity)(需要挣脱引力的速度)大于光速,所以没有任何东西得以逃离。黑洞奇点是由一个分隔我们与黑洞的界面也就是事件视界 (event horizon)所保护着。在数学上,当有了一个奇点,时空便被破坏。为了避免这个问题,所以有事件视界的说法形成。

一个裸奇点是指没有事件视界(event horizon)的奇点。根据广义相对论的基本原则,宇宙不允许裸奇点的存在。这个想法被称为宇宙审查假说(cosmic censorship hypothesis)。然而数值模拟以及现今量子引力理论暗示了裸奇点有存在的可能。以量子力学来描述黑洞的性质会有个奇怪的现象是不包括重力的。如果以时间倒带或快转观看黑洞,它的行为完全一样也仍然是一个黑洞。这点虽不是量子理论和相对论之间最重要的冲突,但仍是两者显著的歧异。

白洞存在最重要的限制是量度系统制序的方法:熵(entropy)。根据热力学定律,宇宙的熵净值始终不断增加。熵可以局部下降;例如,冷冻柜降低水的熵将其变成冰,但冷冻柜的机器则释放大量的热,所以熵的总合仍在不断地增加。

白洞降低了熵,这正是白洞存在的基本反证。在宇宙中的事物都依循着热力学定律(the laws of thermodynamics)。尽管常有人宣称永动机(perpetual motion machines)和一些特殊事件并不符合热力学定律,到目前为止,还未观察到任何违反热力学定律的现象,。

白洞的未来

白洞吸引了很多人,也提供了平衡的概念。白洞研究应将继续。就以黑洞为例,广义相对论的几个特点,当初仅是好奇的理论。目前没有确切的证据证明白洞的存在,但或许在这浩瀚复杂的宇宙中,的确有白洞存在的空间。

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