21章 :星途中的暗礁－白洞（2/2）

与黑洞的关系

白洞与黑洞是相辅相成的，是对立统一的。沈葹在《黑洞、白洞交相衬映》一文中对黑洞与白洞的相互关系作了如下论述：“霍金着眼于黑洞，但他的假说或可给予黑洞、白洞相互转化之设想以便宜。当然此设想主要还是出于黑洞、白洞之对称性的思考；因为物质坍缩成一个中心奇点、与物质从一个中心奇点里爆出来，本是相反相成的两个过程，所以从黑洞瞬即转化成白洞，似乎还是可能实现的。对于宇宙演化，我们且作如下尝试性解释。从广义相对论演绎得出的一种演化模式，把宇宙假设为从原始火球的大爆炸中诞生，接着便膨胀，胀到最大，再转变成坍缩，缩到最小；尔后又生第二次爆炸及其胀、缩过程；如此循环反复。对此模式，可否把每次爆炸的原始火球看作为一个原始白洞，而它是上一次坍缩过程的终止黑洞瞬即转化来的。起始点和终止点就是这白洞和黑洞的中心奇点。”这段论述包含了深刻的辩证逻辑思想。

根据上述情况，可以得出以下结论：

第一，黑洞是宇宙间吸引的一种极端现象和形式，它的直接结果是“大坍缩”，与之相反，白洞则是宇宙间排斥的一种极端现象和形式，它的直接结果是“大爆炸”或“大膨胀”。两者缺一不可，紧密相联，相辅相成，相互转化，对立统一。

第二，黑洞与白洞是通过某种“极变机制”（虫眼机制等）相互转化的，由于这种相互转化的存在，使得量子阶梯中的所有物质现象得以产生、展和消亡。在这个过程中，既没有一成不变的永恒事物，也没有只出现一次就永远绝灭的东西。产生了的东西会消亡，消亡了的东西又会产生，如此循环不止。

第三，黑洞与白洞的相互转化是宇宙演化最根本、最重要的动力根源。它们两者的存在和转化，是“吸引和排斥这一个古老的两极对立”的生动体现，是万物变化最深层次的总根源。

黑洞就象宇宙中的一个无底深渊，物质一旦掉进去，就再也逃不出来。根据我们熟悉的“矛盾”的观点，科学家们大胆地猜想到：宇宙中会不会也同时存在一种物质只出不进的“泉”呢？并给它取了个同黑洞相反的名字，叫“白洞”。

科学家们猜想：白洞也有一个与黑洞类似的封闭的边界，但与黑洞不同的是，白洞内部的物质和各种辐射只能经边界向边界外部运动，而白洞外部的物质和辐射却不能进入其内部。形象地说，白洞好像一个不断向外喷射物质和能量的源泉，它向外界提供物质和能量，却不吸收外部的物质和能量。

白洞到目前为止，还仅仅是科学家的猜想，还没有观察到任何能表明白洞可能存在的证据。在理论研究上也还没有重大突破。不过，最新的研究可能会得出一个令人兴奋的结论，即：“白洞”很可能就是“黑洞”本身！也就是说黑洞在这一端吸收物质，而在另一端则喷射物质，就像一个巨大的时空隧道。

科学家们最近证明了黑洞其实有可能向外射能量。而根据现代物理理论，能量和质量是可以互相转化的。这就从理论上预言了“黑洞、白洞一体化”的可能。

要彻底弄清楚黑洞和白洞的奥秘，现在还为时过早。但是，科学家们每前进一点，所取得的成绩都让人激动不已。我们相信，打开宇宙之谜大门的钥匙就藏在黑洞和白洞神秘的身后。

与黑洞相遇会如何

有科学家猜测白洞与黑洞相撞会形成虫洞。虫洞连接黑洞和白洞，在黑洞与白洞之间传送物质。在这里，虫洞成为一个阿尔伯特·爱因斯坦—罗森桥，物质在黑洞的奇点处被完全瓦解为基本粒子，然后通过这个虫洞（即阿尔伯特·爱因斯坦—罗森桥）被传送到白洞并且被辐射出去。

虫洞的概念最初产生于对史瓦西解的研究中。物理学家在分析白洞解的时候，通过一个阿尔伯特·爱因斯坦的思想实验，现宇宙时空自身可以不是平坦的。如果恒星形成了黑洞，那么时空在史瓦西半径，也就是视界的地方与原来的时空垂直。在不平坦的宇宙时空中，这种结构就意味着黑洞视界内的部分会与宇宙的另一个部分相结合，然后在那里产生一个洞。这个洞可以是黑洞，也可以是白洞。而这个弯曲的视界，就叫做史瓦西喉,它就是一种特定的虫洞。

那么，“虫洞”是什么呢？简单地说，“虫洞”是连接宇宙遥远区域间的时空细管。它可以把平行宇宙和婴儿宇宙连接起来，并提供时间旅行的可能性。随着科学技术的展，新的研究现，“虫洞”的强力场可以通过“负质量”来中和，达到稳定“虫洞”能量场的作用。科学家认为，相对于产生能量的“正物质”，“反物质”也拥有“负质量”，可以吸去周围所有能量。像“虫洞”一样，“负质量”也曾被认为只存在于理论之中。不过，目前世界上的许多实验室已经成功地证明了“负质量”能存在于现实世界，并且通过航天器在太空中捕捉到了微量的“负质量”。

宇航学家认为，“虫洞”的研究虽然刚刚起步，但是它潜在的回报，不容忽视。科学家认为，如果研究成功，人类可能需要重新估计自己在宇宙中的角色和位置。现在，人类被“困”在地球上，要航行到最近的一个星系，动辄需要数百年时间，是目前人类不可能办到的。但是，未来的太空航行如使用“虫洞”，那么一瞬间就能到达宇宙中遥远的地方。

白洞形成之谜

关于白洞是怎样形成的，目前科学家们持有两种不同的见解。

一种得到多数天文学家赞同的观点认为，当宇宙诞生的那一时刻，即当宇宙由原初极高密度、极高温度状态开始大爆炸时，由于爆炸的不完全和不均匀，可能会遗留下一些高密度的物质暂时尚未爆炸，而是要再等待一定的时间以后才开始膨胀和爆炸，这些遗留下来的致密物质即成为新的局部膨胀的核心，也就是白洞。

有些致密物质核心的爆炸时间已经延迟了大约1oo亿年或2oo亿年（这要看宇宙的年龄是1oo亿年还是2oo亿年，而宇宙年龄目前也是一个未解之谜）。它们的爆炸，就导致了我们今天所观测到的宇宙中各种高能天体物理现象。为此，白洞又有“延迟核”之称。按照延迟核理论，1oo亿或2oo亿年之前，我们的宇宙就是一个巨大的白洞。

除了延迟核理论之外，另一种观点认为，白洞可直接由黑洞转变过来，白洞中的高密度物质是由引力坍缩形成黑洞时获得的。

传统的黑洞理论认为，黑洞只有绝对的吸引而不向外界射任何物质和辐射。7o年代，有一位卓越的英国天体物理学家霍金，根据广义相对论和量子力学理论，对黑洞作了进一步的研究，并对传统的黑洞理论作了重大的修正。霍金对黑洞的见解轰动了科学界，他因此获得了1978年的爱因斯坦奖金。

霍金认为，黑洞具有一定的温度，会以类似于热辐射的方式稳定地向外射各种粒子，这就是所谓的“自蒸”。黑洞的蒸度与黑洞的质量有关，质量越大的黑洞，温度越低，蒸得越慢；反之，质量越小的黑洞，温度越高，蒸得越快。譬如，质量与太阳相当的一个黑洞，约需1o^66年才能够完全蒸完，而一些原生小黑洞，却能在1o^（－23）秒之内蒸得一干二净。

黑洞的蒸使黑洞的质量减小，从而使黑洞的温度升高，这样又促使自蒸进一步加剧。这种过程继续下去，黑洞的蒸便会越演越烈，最后以一种“反坍缩”式的猛烈爆而告终。这个过程正好就是不断向外喷射物质的白洞了。

目前，这种白洞是由黑洞直接转变过来的观点，也越来越引起各国科学家们的关注。

由于白洞概念提出之后，用它可以解释一些高能天体物理现象，所以引起了不少天文学家对白洞的兴趣，继而他们也对白洞问题作了一些探讨和研究。

尽管如此，科学家们对白洞的兴趣还远远比不上像对黑洞的兴趣那样浓，对白洞的研究工作也远远比不上像对黑洞的研究那样广泛和深入，并且在观测证认工作方面，也不像黑洞那样取得了很大的进展。

总而言之，白洞学说目前还只是一种科学假说，宇宙中是否真的存在白洞这种天体？白洞是怎样形成的？我们的宇宙在它诞生之前是否就是一个白洞？等等，有关白洞的这一系列问题，还都是等待人们去揭开的宇宙之谜。

白洞与高能天体

既然白洞概念是在解释高能天体物理现象时提出来的，那么白洞与高能天体究竟存在什么联系呢？

白洞是一个物质只出不进的天体，但是，对于外部区域来说，白洞也是一个强引力源。它能把周围的尘埃、气体和各种辐射不断地吸引到它的边界上来，只不过这些物质并不能进入白洞的内部，只能在边界外形成一个包围白洞的物质层。

白洞内部，中心奇点附近所聚集的物质是一种高密态的物质，其中包含各种基本粒子，甚至引力子，并且还聚集着极其巨大的能量。起初，这些物质是处于某种平衡状态，但它们具有向外膨胀的趋势。当由于某种原因引起膨胀时，物质密度就会在膨胀过程中不断降低。降低到某一程度，就会引起粒子的衰变过程，从而将各种高能粒子、光子、中微子等射出来。

从白洞内部射出来的物质都具有很高的度，而被白洞吸引到其边界上的物质也具有很高的度。不难想象，这进进出出，又都是高度，它们在白洞边界上的碰撞该有多么猛烈。随着猛烈的碰撞，必然就会有异常巨大的能量释放出来。

假若类星体或活动星系核的中心有大质量白洞存在的话，那么，它们所释放的巨大能量就可以看成是白洞向外喷射物与其边界上吸积物相互作用的结果。这也就是白洞对高能天体物理现象能源之谜的解释.广义相对论所预言的一种与黑洞相反的特殊天体。和黑洞类似，它也有一个封闭的边界。聚集在白洞内部的物质，只可以向外运动，而不能向内部运动。因此，白洞可以向外部区域提供物质和能量，但不能吸收外部区域的任何物质和辐射。白洞是一个强引力源，其外部引力性质与黑洞相同。白洞可以把它周围的物质吸积到边界上形成物质层。"白洞"学说主要用来解释一些高能天体现象。叫白洞现象。

有人认为，类星体的核心就可能是一个白洞。当白洞内中心点附近所聚集的密态物质向外喷射时，就会同它周围的物质生猛烈碰撞，而释放出巨大的能量。因此，有些x射线、宇宙线、射电爆、射电双源等现象，可能与白洞的这种效应有关。白洞目前还只是一种理论模型，尚未被观测所证实。

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