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之三:白洞存在吗?

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自20世纪下半叶以来,由于空间探测技术在天文观测中的广泛应用,科学家陆续发现了许多高能天体物理现象,例如x射线爆发、伽马射线爆发、超新星爆发、星系的活动和爆发,以及类星体、脉冲星等。这些高能天体物理现象用人类已知的物理学定律已无法做出解释,这就使得科学家猜测,应该有一个与黑洞特性相反的天体,它就是白洞

那么,科学家是如何描绘白洞的呢?一些科学家猜测,白洞有一个类似黑洞的封闭世界,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外运动,外界的物质和各种辐射却无法通过边界进入它的内部。

这种初步的猜测很快就引起一些科学家的质疑:具有一定质量引力的白洞,凭什么将它周围的物质拒之门外?

于是有人为白洞假说进行补充,认为白洞虽然是一个物质只出不进的天体,但无法否认白洞也具有强引力源,它可以将周围的尘埃、气体和各种辐射不断吸引到它的边界上,只不过这些物质并不能进入自洞内部,只能在边界外形成一个包围白洞的物质层。但是,包围在白洞周围的物质层为什么只待在边界上,不向引力的中心区靠拢呢?

南开大学天文学教授苏宜认为,白洞纯粹是从理论中引申出来的概念,没有任何事实根据。引申的理由就是物质世界的对称性(对称性是20世纪末物理学中最重要的中心思想之一)。

基于这一点,科学家认为白洞与黑洞是对称的一对相反天体。对此,有学者表示异议。这位学者认为,一些科学家往往只关注了黑洞与白洞之间的对立性,却将它们之间的联系切断了,这在思维逻辑上是不严谨的。他认为白洞与黑洞虽然是具有对称性的天体设想,但这种对称性并不是人们所得出的“完全相反”的结论,也不是两种天体相互对立的景象,而是某一天体在演化过程的不同阶段的不同表现特征。也就是说,天体可以由白洞演化成黑洞,黑洞也可以在一定条件下演化成白洞。

目前,关于白洞是怎样形成的,科学家主要持有两种不同的见解。一种观点认为,当宇宙诞生的那一刻,由于爆炸的不完全性和不均匀性,可能会遗留一些超高密度的物质暂时尚未爆炸,而是等待一定的时间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,它就是白洞。另一种观点认为,白洞可能直接由黑洞转变过来。具有代表性的当属英国天体物理学家霍金,他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发射各种粒子,这就是所谓的“自发蒸发”理论。黑洞的蒸发速度与黑洞的质量和密度有关,蒸发的过程如果越演越烈,就会以一种反坍缩式的猛烈爆发而结束。这个过程正好就是不断向外喷射物质的白洞。

甚至还有学者认为,根本就不存在白洞,它只不过是黑洞与恒星之间演化过渡的一个角色。按照这一说法,太空中存在黑洞的地方,有可能过不久就会突然冒出一颗亮星来;如果它喷发的亮度特别大,就极有可能是由黑洞蒸发出来的。与此相反,原本一个明亮的天体(例如遥远的类星体)说不定哪一天突然不见了(变成了黑洞),再过一段时间,从它消失的位置上又突然爆发出亮光来。如是这般,白洞之说就是多此一举了,更何况,如今连黑洞是否真实存在还是个未知数,更何谈白洞!只有等到黑洞被证实之后,白洞的说法才能提到日程上来。

白洞究竟是否存在?它与黑洞到底是什么关系?相信在不远的将来,这些疑难问题会水落石出的。