黑洞和白洞的形成，有什么区别

伤我心太深

　　黑洞?白洞?有什么区别
　　从1960年开始，空间探测技术被广泛应用于天文观测中。科学家们通过这一技术发现了一些高能天体现象，其中包括X射线以及γ射线的爆发、超新星的爆发，以及一些脉冲星、类星体等。

　　用人类目前已知的物理学知识根本无法解释这些天体。比如类星体，它们的体积和普通的恒星类似，但是却具有比一个星系还要亮的亮度。像这样体积很小，但是亮度却很大的特殊星体，人类以前从来没有遇到过。所以科学家们对类星体的现象该怎么用科学原理解释呢?据此，物理学家和天文学家们提出了很多理论模型。其中，苏联的诺维科夫和以色列的尼也曼提出了一种白洞模型，得到了大家的关注，这就是白洞理论的起源。

　　白洞和黑洞本质上都是人类根据爱因斯坦的广义相对论提出的假想的物体，是一种基于物理和数学的模型。白洞是一种特殊的天体，它和黑洞正好相反，所以被称为白洞。到目前为止，这种天体还没有被观测到，还停留在理论的层面。





　　设想某种星体是和人类已知的任何星体都完全不同的一种奇特天体。根据白洞理论，人们认为它们可能具有类似白洞的核心。
　　白洞内部的超密态物质向白洞外发射，这些物质与白洞周围的物质猛烈碰撞，产生巨大的能量。根据这些可以推断，宇宙中的很多射线和放射源都来自于白洞效应。

　　物理学家和天文学家给白洞下的定义是密度超高的物体，它具有与黑洞完全相反的特性。白洞不能从外部吸收任何物质，与之相反，它不断从内部向外发射宇宙物质和能量，成为宇宙中的发射源。从另一个意义上说，白洞就是黑洞的反面，是时间呈反转状态的黑洞。那些被吸入黑洞的物质，理论上来说，应该最终从白洞中再发射出来，投射到另一个宇宙中。黑洞有强大引力，连光都无法从它内部逃脱。但是白洞和黑洞正好相反，连光也会被排斥，呈现白色，所以就称作白洞。白洞对它周围产生的力主要是排斥力而非黑洞那样的吸引力。

　　白洞和黑洞一样，也有一个封闭的边界，在边界的物质只能向外部发射，而无法向内运动。所以白洞能够向外辐射物质和能量，但是无法吸收任何外部的物质。从外部的引力性质来看，白洞和黑洞是相同的。白洞只能向外发射，而无法从外部吸收任何辐射和物质，这个特点与黑洞截然相反。白洞和黑洞具有的同样特征是，都是强大的引力源。在广义相对论里还预言了，在宇宙中，如果说黑洞能够吸收一切物质和能量，那么白洞就是向外发射物质和能量的源头。

　　白洞周围的物质都被引力吸到白洞的边界上，形成一个吸积盘。白洞的引力场十分强大，周围的宇宙尘埃和气体都被它的引力吸到了边界的吸积盘上。这些物质形成很高的加速度，它们和白洞内部发射出的高速物质发生碰撞，产生巨大的能量和辐射。

　　X射线和双射电源这一类的现象，可以认为是白洞内的物质与吸积盘上的物质发生作用造成的结果。根据白洞理论模型来模拟宇宙背景中的X射线和γ射线时，得到的光谱与实际观测的结果基本一致。由白洞内部发射出的物质，它们带来的辐射具有紫移特性。在它们刚刚脱离白洞的阶段，这一特性表现得尤为明显。白洞是如何起源的呢?关于这一点有以下几种看法。一种看法是，白洞内部的物质是黑洞坍缩带来的，在经过一系列运动后，由坍缩状态转变为膨胀状态，从奇点向外发射。还有一种看法比较普遍，它认为是宇宙大爆炸产生了白洞。

　　与黑洞一样，白洞也具有一个封闭的边界，也就是“视界”。但是与黑洞不同的是，白洞具有负无穷大的时空曲率。意思就是，白洞内部对于外界物质的排斥有无穷大，就算是光向白洞的内部射入，也会被反弹回来，无法深入白洞一步。

　　其实，白洞就是由黑洞反推的结果。在黑洞和白洞之间，存在一个高于三维的通道。物质从黑洞进入，再从白洞发出。这些物质在进入黑洞时，速度很快，所以当它们从白洞中再次射出时，也会有很高的速度，这两个速度是基本相等的。黑洞是所有物质发展的终极情况，这个终极情况将引发另一种终极情况，也就是白洞。





　　在宇宙大爆炸理论中，就曾遇到过原初火球的奇点问题，现在还未得到确证。这个奇点与黑洞中的奇点具有相似的最大质量和密度，但是却有完全相反的运动机制。我们已经发现了一些具有高能量和极高密度的物质，这些物质揭示出有可能存在黑洞，那么相应地，白洞也有可能存在。如果宇宙中的物质向终极的方向发展时，是通过不同的时间和空间的，那么它们出发的时间和空间也可能存在不同。

　　也就是说，在宇宙大爆发之后，还可能存在一系列的小规模爆发。进入黑洞的物质都去了哪儿呢?它们会一直存在于黑洞的奇点中直至宇宙灭亡，还是通过某种渠道出现在另一个宇宙中呢?

　　在白洞理论中，根据它本身是否是旋转的，也能分为带电荷与不带电荷两种类型。但是一些理论物理学家认为，因为白洞内部的斥力如此之大，以至于它无法带有电荷，因为电荷也会被排斥在白洞的视界之外。同样的，科学家们也认为白洞是无法旋转的。但是还有人认为，白洞只存在于理论中，因为如果它不从外界吸收任何物质和能量，而只是从内部向外辐射能量，那么不管它本身具有多大的质量，也会很快发射殆尽。

　　关于星系的诞生存在不同的理论。一些天文学家提出，在宇宙诞生之初，就存在一些不均匀的物质，这些物质中包括白洞。宇宙是不断向原始奇点收缩的，其中的星系和星系团也都进行着这样的运动。这一点与黑洞中物质的运动类似。在宇宙的不同地方，密度都不一样，在密度较高的地方，收缩首先达到黑洞的临界密度。这些物质形成了黑洞，并消失在视界之外。随着宇宙收缩过程的进行，高密度的奇点不断出现。大量的黑洞和它们周围的物质，就组成了宇宙。但是在目前的理论中，宇宙是向外膨胀的，所以其中存在的大量天体应该是白洞。宇宙在由奇点大爆炸时，其中存在一些不均匀的高密度质点，这些质点随着宇宙的膨胀向四周扩散。这些由大爆炸带来的小型白洞形成了星系这样的物质群。在如今的宇宙中，理论上来说，黑洞与白洞应该是同时存在、并行不悖的。它们代表着物质的两个终极的方向——黑洞是一切物质的终点，而白洞是一切物质的起点。它们具有不同的时间和空间发展进程，而且彼此交错。

　　所以，科学家们的普遍观点是，从宇宙由一个奇点开始大爆炸以来，宇宙向外不断地膨胀，密度在不断降低。所以，这些膨胀过程中的天体、物质以及整个宇宙，在200多亿年前是在一个奇点上的。经过大爆炸，这些物质向外膨胀，并最终冲出了视界，形成了我们如今能够看见的白洞。和这种观点不同的是，因为宇宙的原始大爆炸并不均匀，所以一些没来得及爆炸的物质保留下来，并且在向外膨胀的过程中逐渐开始爆炸。这些爆炸是被推迟了的，所以它们爆炸的核心被称为延迟核，这些延迟核也就是白洞。当宇宙由一个超高密度的点向外爆炸时，因为爆炸并不均匀，所以一些物质在由奇点射出后，其本质依然处于奇点状态，经过一段时间后，这些物质才开始向外膨胀，形成了一个新的膨胀核心。这些新的核心中，有一些等待10亿年才开始爆发，而它们爆发之后，就成了我们能够看到的类星体。

　　还有一部分科学家认为，白洞还有可能来自于黑洞的转化。也就是说，黑洞中的物质在向内坍缩到极限时，其中的矛盾运动会累积质变为膨胀状态，也就是爆炸。这时，它们就从吸引能量，变成了由内而外地发出能量。

　　还有一种十分具有吸引力的理论，它认为，宇宙中拥有正反粒子，与此相应的，也一定存在与黑洞相同但是性质相反的天体，那就是白洞。黑洞与白洞在宇宙膨胀的边缘对应共生，属于两个不同的宇宙。白洞的更多奥秘，将随着宇宙科学的进一步发展而得到完善。

　　相比于发现白洞来说，以人类目前所掌握的技术，想要发现黑洞——哪怕是一个巨型黑洞——都要更容易一些。或许现实情况是，每个黑洞都有一个相对的白洞，但是我们无法确定的是，宇宙中所有质量巨大并且看起来像是“洞”的东西都是黑洞，更不能确定白洞是否一定会随之出现。但是从引力性质的角度，从遥远的宇宙空间对其进行观测时，它们会体现出相同的特征。

　　但是实际情况是，白洞并没有被发现，所以可能根本不存在。因为与广义相对论中的描述相比，现实中的黑洞的情况要复杂得多。而且并非从宇宙诞生时就一直存在黑洞，而是因为某颗恒星死亡之后坍缩了，才形成了黑洞。如果是这样，就不符合时间反演的对称性。这一特性是说，如果时光可以倒流，那么你看到的一切都不会发生改变，如果白洞是黑洞的反演，那么从黑洞反推回去应该能够到达白洞。但是实际上，你在倒流的时光尽头，看到的是一颗濒死的恒星，而并非想象中的白洞。

　　白洞与黑洞相辅相成，虽然互相对立，实际上却是一个有机的整体。有科学家在描述黑洞和白洞时说，黑洞理论的权威霍金教授对黑洞的研究十分深入，但是或许他的理论能够更好地说明黑洞和白洞之间的相互转化。

　　在过去的传统黑洞理论中，黑洞只会向内不断地吸收物质，而无法向黑洞外释放任何物质和能量。20世纪70年代，英国的天体物理学家霍金在对广义相对论和量子力学理论进行了深入的研究后，进一步阐述了黑洞理论，对传统理论进行了重大修正。他对黑洞的研究成果轰动了物理学界和天文学界，并因此于1978年获得爱因斯坦奖金。

　　霍金通过研究得出结论，黑洞是有温度的，所以会通过类似热辐射的方式向外部释放能量，这种情况被称为自我蒸发。黑洞向外蒸发的速度与本身的质量密切相关，质量越大，温度就会越低，蒸发的速度就会越慢。反过来，如果黑洞的质量越小，那么它的温度就越高，蒸发速度也就越快。一个与太阳的质量相仿的黑洞，需要10×66年才能彻底蒸发，但是另外一些小型的原生黑洞，可以在10×(-23)秒内就蒸发得无影无踪。如果这种情形持续发生，黑洞的蒸发就会越来越快，最后从坍缩瞬间变为爆炸。





　　这种理论主要基于黑洞与白洞的对称性，因为物质在不断向内坍缩最终形成一个奇点的过程，与奇点爆发后物质从中向外释放的过程，本身是截然相反的，所以由黑洞转化为白洞似乎也是能够实现的。我们可以试着对宇宙的发展和进化做出解释。由广义相对论可以得出，假设宇宙从原初的火球大爆炸中产生，不断向外膨胀，当它到达膨胀的极限时，就会向内坍缩，最后缩成一个奇点，而这个奇点会再次发生爆炸。这个过程不断循环往复，永不停歇。在这种情况下，我们似乎可以将每一次爆炸的火球都视作一个白洞，它就是由之前坍缩到临界状态的黑洞瞬间演变成的。那么，黑洞的终结和白洞的起始所在的那个点，就是奇点。这是一种通过辩证逻辑来进行的考量。


　　根据上述情况，可以得出以下结论：

　　第一，黑洞是宇宙物质的极端表现形式，黑洞带来的直接效应就是物质的坍缩。而与之相对的，白洞是宇宙物质的另一种极端，表现的形式是物质的释放，也就是爆炸或者膨胀。这两种情况在宇宙中都存在，缺一不可。它们彼此矛盾又统一，能够相互转化。
　　第二，黑洞与白洞的转化是通过一种特殊的机制进行的，这就是虫洞机制。因为两者之间存在着相互转化，所以量子阶梯中的物质才能够不断地重复从产生到消亡的循环。在循环的过程中，没有任何物质是一成不变的，也没有任何物质仅仅出现一次就再也难觅踪影。物质产生之后就会消亡，同时，消亡了的物质还会不断重生。
　　第三，宇宙中最本源和最重要的动力来源，就是白洞与黑洞之间的相互转化。它们之间的矛盾和统一、生存和转化，体现出了一种古老的对立机制，这就是吸引和排斥。这种对立，是宇宙中最根本的机制，是所有物质进行发展和变化的根本来源。


　　我们现在对引力场的理论已经十分熟悉了，所以能够从恒星和星系的演变对黑洞的产生进行推论。但是白洞的形成机制，我们目前还不清楚。但是不管怎样，宇宙已经至少产生过一次大爆炸，所以对于白洞的研究与对宇宙深层机制的研究有着密切的关系。人们不应只讨论白洞是否存在或者是它和黑洞相对引发的哲学思辨，而更应该关注其中的物理问题。在科学家提出了白洞的概念之后，这一理论能够用来对一些高能天体物理现象进行解释，所以得到了一些天文学家的关注，并吸引他们对白洞进行一定程度上的研究和讨论。但是，科学家们对白洞的兴趣还不是十分浓厚，对它的研究远远比不上对黑洞的热烈程度，也不像对黑洞的研究那样深入和持久。而且在实物的观测方面，也没有得到与黑洞类似的重大进展。

　　到目前为止，白洞仍然停留在科学家的猜想阶段。没有任何可以观察到的证据能够表明白洞确实存在，而且在理论方面也没有明显的突破。但是，最新的一个研究成果可能会让人十分兴奋或者摸不着头脑，那就是，白洞可能就是黑洞本身。这种理论认为，黑洞在一个方向吸收物质，在另一个方向释放物质，本身就是一个时空的通道。

　　想要真正搞清楚黑洞和白洞的所有奥秘，还为时过早。但是在现有的基础上，每当科学成果向前发展一点，我们都会十分兴奋和激动。我们坚信不疑的是，黑洞和白洞的身后，就隐藏着解开宇宙最终奥秘的钥匙。尽管我们还没有发现白洞，但是科学最美好的地方就在于，许多仅存在于理论中的事物，最后通过研究和探索，出现在人们眼前。或许在未来的某一天，随着科学的发展和技术的进步，人类通过孜孜不倦的探求，真的在茫茫宇宙中找到了白洞。