改变宇宙的三个洞:黑洞虫洞白洞,彼此之间有什么区别?

2022年07月01日23:05:14 科学 1564

在宇宙学研究中有三个“洞”很让科学家头疼,因为它们虽然才出现不过百年,但却彻底颠覆了人类对宇宙的认知。

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这三个洞分别是:黑洞,虫洞,白洞

我们首先来看黑洞

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虽然它的名字里带个洞字,但我们千万不能望文生义把它当做宇宙中的一个洞,因为我们的宇宙本质上是个三维空间加一维时间的四维时空一个纸片形状的二维黑洞是不可能存在于真实的宇宙中的,因此黑洞其实和太阳以及地球一样,都是一个球体。

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只不过由于黑洞太黑了,身为宇宙最黑天体的它从任何角度看上去都像一个二维纸片,所以就跟我们在地球上看太阳和月亮是个圆盘一样,身为球体的黑洞也只能以二维纸片的外表呈现在世人面前了。

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然而黑洞之所以困扰科学界,绝不仅仅因为它黑,虽然它确实是宇宙中最黑的天体,但更让科学界注意它的其实是它的引力

众所周知

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人类文明经历了两个引力时代,第一个是牛顿建立的万有引力定律,它完美解释了天体运行和太阳系基本结构问题,但在水星近日点摄动问题上无能为力。

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第二个引力时代是爱因斯坦于20世纪初创立的广义相对论,它不但完美解决了水星近动的问题,并且还解释了引力的来源,把引力描述成了“大质量天体扭曲时空引起的几何跌落”,极大领先了牛顿时代的万有引力定律。

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但随着广义相对论而来的,还有它预言的一系列新天体和新现象,比如黑洞,再比如引力波和引力透镜,其中黑洞就是“大质量天体堆积在时空中的一点”的产物。

当巨大的质量集中在过于小的一个时空点上的时候,根据广义相对论,这个点将在宇宙时空中制造一个很深的凹陷,同时整个点的引力也会变得连每秒30万公里的光都无法逃逸。

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虽然此时这个点也还属于天体,但如果一个天体本身发出的光根本飞不出这个天体的引力范围,外部光线经过这个天体时也会被它的引力困住,那么我们就不难发现:这个天体外表将处于永远漆黑一片的状态,没有任何光线能从它附近经过,它自己都光线也飞不出来,这便是广义相对论中预言的黑洞了。

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除了黑洞,广义相对论还预言了虫洞

虫洞在广义相对论的全称是“爱因斯坦-罗森桥”,通俗来说就是利用“质量可以扭曲时空”的特性,把相隔上千万光年的两个星系连接起来,从而实现在短时间内跨越千万光年物质转移。

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是一种远超化学动力火箭,碾压光速飞船,且不违反爱因斯坦相对论的宇宙旅行方式,唯一的缺点就是太难了。

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因为根据大爆炸宇宙模型,宇宙中的天然虫洞只在大爆炸初期短暂存在过一段时间,当时宇宙才刚开始膨胀,时空和物质还像一锅沸腾的开水一样稠密。

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而天然虫洞就是这锅开水里互相连通的滚烫气泡,但随着宇宙本身的超光速暴涨,宇宙整体温度在短时间内降了下来,天然虫洞也就不复存在了。

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目前虫洞只能在科幻作品里看见了,并且大多都是宇宙超级文明的标配,人类文明是远远达不到生成虫洞的水平的。

宇宙三洞里最后一个洞,是白洞

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它和黑洞以及虫洞一样,都属于广义相对论的预言天体或者说现象,不同的是白洞的性质刚好和黑洞相反,因为黑洞一直在无休止的吞噬物质和光子而白洞一直在喷出物质和光子,可以说白洞就是黑洞的反演。

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在最初有关白洞的理论中,科学家们认为被黑洞吞噬的物质都会从白洞里再被吐出来,虽然后来这个说法被推翻了,但关于“白洞会喷出物质”这一点还是没有异议的。

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遗憾的是和虫洞一样,目前科学界并没有在宇宙中发现白洞的痕迹,甚至连科幻作品中也很少涉及到白洞,它目前还仅存在于广义相对论的预测之中,是一个理论上的数值可能性,在现实中并没有对照物。

总体来看

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不管是黑洞虫洞还是白洞,它们其实都脱胎于爱因斯坦的广义相对论,但就像牛顿万有引力定律被爱因斯坦广义相对论补充修正一样,未来肯定还会有新的引力理论去修正广义相对论,届时困扰科学界的“三洞问题”或将迎刃而解。

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