【黑洞、白洞、蟲洞，他們之間是什麼關係?】

【黑洞、白洞、蟲洞，他們之間是什麼關係?】

【科技訊】2月23日消息，白洞是愛因斯坦廣義相對論中所預言的一種與黑洞相反的特殊天體，目前，白洞還僅停留在理論當中，尚未經過觀測證實，可以說與黑洞吞噬周圍物質的性質不同，白洞是宇宙中的噴射源，大量物質和能量都經由白洞向外界噴射，因此也有人猜測，白洞與黑洞是相互連接的兩個通道，黑洞吸收的物質，由白洞噴射出去。

什麼是黑洞?

　　「黑洞」是一種天體：它的引力場強大得就連光也不能逃脫出來。根據廣義相對論，引力場將使時空彎曲。當恆星的體積很大時，它的引力場對時空幾乎沒什麼影響，從恆星表面上某一點發的光可以朝任何方向沿直線射出。而恆星的半徑越小，它對周圍的時空彎曲作用就越大，朝某些角度發出的光就將沿彎曲空間返回恆星表面。黑洞不讓任何其邊界以內的任何事物被外界看見，這就是這種物體被稱為「黑洞」的緣故。我們無法通過光的反射來觀察它，只能通過受其影響的周圍物體來間接瞭解黑洞。據猜測，黑洞是死亡恆星或爆炸氣團的剩餘物，是在特殊的大質量超巨星坍塌收縮時產生的。

什麼是白洞?

　　白洞可以說是時間呈現反轉的黑洞，進入黑洞的物質，最後應會從白洞出來，出現在另外一個宇宙。由於具有和「黑」洞完全相反的性質，所以叫做「白」洞。它有一個封閉的邊界。聚集在白洞內部的物質，只可以向外運動，而不能向內部運動。因此，白洞可以向外部區域提供物質和能量，但不能吸收外部區域的任何物質和輻射。白洞是一個強引力源，其外部引力性質與黑洞相同。白洞可以把它周圍的物質吸積到邊界上形成物質層。白洞學說主要用來解釋一些高能天體現象。目前天文學家還沒有實際找到白洞,還只是個理論上的名詞。


什麼是蟲洞?

　　蟲洞可能是連接黑洞和白洞的時空隧道。「蟲洞」是連接宇宙遙遠區域間的時空細管。它可以把平行宇宙和嬰兒宇宙連接起來，並提供時間旅行的可能性。「蟲洞」的研究雖然剛剛起步，但是它潛在的回報，不容忽視。科學家認為，如果研究成功，人類可能需要重新估計自己在宇宙中的角色和位置。現在，人類被「困」在地球上，要航行到最近的一個星系，動輒需要數百年時間，是目前人類不可能辦到的。但是，未來的太空航行如使用「蟲洞」，那麼一瞬間就能到達宇宙中遙遠的地方。

黑洞、白洞、蟲洞，他們之間的關係是什麼?

　　黑洞、白洞、蟲洞仍然是目前宇宙學中「時空與引力篇章」的懸而未解之謎。黑洞是否真實存在，科學家們也只是得到了一些間接的旁證。當前的觀測及理論也給天文學和物理學提出了許多新問題，例如，一顆能形成黑洞的冷恆星，當它坍縮時，其密度已然會超過原子核、核子、中子……，如果再繼續坍縮下去，中子也可能被壓碎。那麼，黑洞中的物質基元究竟是什麼呢?有什麼斥力與引力對抗才使黑洞停留在某一階段而不再繼續坍縮呢?如果沒有斥力，那麼黑洞將無限地坍縮下去，直到體積無窮小，密度無窮大，內部壓力也無窮大，而這卻是物理學理論所不允許的。目前我們對黑洞、白洞和蟲洞的本質瞭解還很少，它們還是神秘的東西，很多問題仍需要進一步探討。目前天文學家已經間接地找到了黑洞，但白洞、蟲洞並未真正發現，還只是一個經常出現在科幻作品中的理論名詞。


如果考慮黑洞旋轉同時/或者帶有電荷，事情會變的更複雜。特別的是，你有可能跳進這樣的黑洞而不撞到奇點。結果是，旋轉的或帶有電荷的黑洞內部連接一個相應的白洞，你可以跳進黑洞而從白洞中跳出來。白洞有可能離黑洞十分遠;實際上它甚至有可能在一個「不同的宇宙」--那就是，一個時空區域，除了蟲洞本身，完全和我們在的區域沒有連接。一個位置方便的蟲洞會給我們一個方便和快捷的方法去旅行很長一段距離，甚至旅行到另一個宇宙。或許蟲洞的出口停在過去，這樣你可以通過它而逆著時間旅行。

　　黑洞和黑洞之間也可以通過蟲洞連接，當然，這種連接無論是如何的將強，它還是僅僅是一個連通的「宇宙監獄」。蟲洞不僅可以作為一個連接洞的工具，它還在宇宙的正常時空中出現，成為一個突然出現在宇宙中的超空間管道。蟲洞沒有視界，它有的僅僅是一個和外界的分解面。蟲洞通過這個分解面和超空間連接，但是在這裡時空曲率不是無限大。就好比在一個在平面中一條曲線和另一條曲線相切，在蟲洞的問題中，它就好比是一個四維管道和一個三維的空間相切，在這裡時空曲率不是無限大。因而我們現在可以安全地通過蟲洞，而不被巨大的引力所摧毀。

　　長期以來科學家們一直猜測在星系的核心部位存在大質量黑洞，並且隨著它們吞噬更多周遭的塵埃，氣體以及其他物質，它們的質量變得越來越大，自轉速度也越來越快。但科學家們一直都找不到一套可靠的方法來測量黑洞的自轉速度，直到去年情況才有所改變。


儘管黑洞難以探測，但它們的周圍會發出劇烈的X射線輻射。使用美國宇航局新發射的核分光望遠鏡陣列(NuSTAR)以及歐洲空間局(ESA)的XMM-牛頓空間望遠鏡，一個國際天文學家小組觀測了一個臨近星系核心的超大質量黑洞釋放出的高能X射線。


計算顯示這一黑洞的自轉速度幾乎接近光速——達到驚人的每小時6.7億英里(10.78億公里)。美國馬里蘭大學天文學家克里斯托弗·萊納德(ChristopherReynolds)並未參與這項研究本身，但他在一篇評論中對其進行了評價。他認為這是首次對一個超大質量黑洞的自轉速率進行精確的測量。

　　所謂的超大質量黑洞，其質量可以達到太陽的數百萬乃至數十億倍，科學家普遍認為它們隱匿於星系的核心。它們擁有極高的密度和壓力，並因此擁有強大的引力場，甚至連光線也無法從這裡逃脫。科學家們根據其X射線輻射特徵鎖定這些龐然大物的位置。而確切的知道這些黑洞自轉速度的快慢則將有助於科學家們瞭解其生長情況。

　　在2012年的幾天時間里，這兩台空間望遠鏡同時對漩渦星系NGC1365內的一個超大質量黑洞進行跟蹤。之所以選中這個星系，是因為其距離約為6000萬光年，從宇宙學的角度來說，它比較近。有關的研究論文已經刊載於近日出版的《自然》雜誌上。

　　那麼我們不禁想問，在我們銀河系中心的超大質量黑洞的自轉速度有多快?


根據這項研究的第一作者，意大利阿切特里天體物理觀測台的奎爾多·理薩里提(GuidoRisaliti)的說法，這個問題很難回答，因為銀河系內的這個黑洞並不像此次所觀測的那個黑洞那麼活躍。理薩里提表示，除了偶爾情況之外，我們銀河系中心位置的黑洞幾乎不會發出任何輻射，因此也就讓計算其自傳速度變得十分困難。

　　馬里蘭大學的萊納德表示，目前已經很清楚，一些超大質量黑洞的自轉速度非常快，因此我們需要更加強大的X射線波段空間望遠鏡。他表示：「我們正在瞭解一些宇宙中更為獨特也更加強大的天體。這很酷!」

　　對於人類來說宇宙就是一個非常巨大的空間，裡面存在著許多令人難以置信的事，尤其是黑洞與白洞還有灰洞和蟲洞之間，更是有著許多微妙的聯繫。

　　黑洞是內部具有強大引力場的天體，這樣強大的引力使得即使是光也無法逃逸。愛因斯坦的廣義相對論認為當物質被擠壓成非常小的空間時就會形成黑洞。儘管黑洞無法被直接觀測到，但天文學家已經鑒別了很多很可能是黑洞的天體，主要是基於對環繞在其周圍的物質的觀測。


　　法國高等科學研究所的天體物理學家蒂博·達穆爾(ThibaultDamour)和德國不萊梅國際大學的謝爾蓋·索羅杜金(SergeySolodukhin)認為這些黑洞天體可能是名為蟲洞的結構。

　　蟲洞是連接時空織布中兩個不同地方的彎曲通道。如果你將宇宙想象為二維的紙張，蟲洞就是連接這張紙片和另一張紙片的「喉嚨」通道。在這種情況下，另一張紙片可能是另一個單獨的宇宙，擁有自己的恆星、星系和行星。達穆爾和索羅杜金研究了蟲洞可能的情形，並驚訝的發現它如此類似於黑洞以至於幾乎無法區分兩者之間的差別。

霍金輻射

　　物質環繞蟲洞旋轉的方式與環繞黑洞是一樣的，因為兩者扭曲環繞它們的時空的方式是相同的。有人提出利用霍金輻射來區分兩者，霍金輻射是指來自黑洞的光和粒子輻射，它們具有能量光譜的特性。但是這種輻射非常微弱以至於它可能被其他源完全湮沒，例如宇宙大爆炸後殘餘的宇宙微波背景輻射，因此觀測霍金輻射幾乎是不可能的。

　　另一個可能存在的不同便是，蟲洞可能沒有黑洞所具有的視界。這意味著物質可以進入蟲洞，也可以再次出來。實際上，理論家稱有一類蟲洞會自我包裹，因此並不會產生另一個宇宙的入口，而是返回到自身的入口。


　　勇敢者的遊戲

　　即便如此，這也沒有一個簡單的測試方法。由於蟲洞的具體的形狀不同，物質跌入蟲洞之後可能要花費數十億年之後才能從裡面出來。即使蟲洞的形狀非常完美，宇宙最古老的蟲洞目前也尚未「吐出」任何物質。

　　看起來似乎只有一條探尋天文學黑洞的途徑，那就是勇敢的縱身一躍。這絕對是一個勇敢者的危險遊戲，因為如果跳入的是一個黑洞，其強大的重力場將會撕裂我們身體的每一個原子;即便幸運的進入了一個蟲洞，內部強大的引力仍然是致命的。

　　假設你能幸存下來，而蟲洞恰好是不對稱的，你會發現自己處在另一個宇宙的另一邊。還沒等你看清楚，這個蟲洞也許又把你吸回到所出發的宇宙入口了。


　　悠悠球運動

　　「太空船也能做這樣的悠悠球運動，」達穆爾說道，「(但是)如果使用自己的燃料，你就能從蟲洞的引力中逃逸」，然後探索另一邊的宇宙。

　　不過在宇宙這一邊的朋友也許得等上數十億年才能再次見到你，因為在蟲洞里的穿行時間將會非常漫長。這樣的延遲使得在蟲洞兩邊的有效通訊變得幾乎不可能。如果能夠發現或者構建微觀蟲洞，這種延遲可能短至幾秒鐘時間，索羅杜金這樣說道，這潛在的支持了雙邊通訊。

　　研究黑洞形成和蟲洞特性的美國俄勒岡大學尤金分校的斯蒂芬·許(StephenHsu)，也認為利用觀測區分黑洞和蟲洞之間差別幾乎是不可能的，至少利用目前的科技是不可能實現的。

外來物質

　　「黑洞最重要的特性就是落入黑洞的物體「有去無回」的臨界點，而對此我們目前還無法進行測試。」斯蒂芬說道。但目前被認為是黑洞的天體也可能的確是黑洞而非蟲洞，這種情況也並非不可能。目前存在不少關於黑洞形成的可行情景，例如大質量恆星的坍塌，但有關蟲洞是如何形成的則仍是未知數。

　　蟲洞可能與宏觀的黑洞有所不同，它需要一些外來的物質保持自身穩定，而這種外來物質是否真實存在又是個未知數。

　　索羅杜金認為蟲洞的形成方式可能與黑洞相差無幾，例如都來自於坍塌的恆星。在這種情境下，物理學家一般認為會產生黑洞，但索羅杜金認為量子效應可能會阻止坍縮形成黑洞的過程，轉而形成了蟲洞。

微觀黑洞

　索羅杜金稱這一機制在更完整的物理學理論下將不可避免，後者統一了重力和量子力學的理論，它是物理學界長久以來的夢想和目標。如果這一理論是正確的，那麼以往我們認為會形成黑洞的地方，就可能會形成蟲洞。

　　而這一猜想並不是沒有方法對其進行測試，有的物理學家認為未來的粒子加速器實驗將能夠產生微觀黑洞。這種微觀黑洞有可能放射出可以計算的霍金輻射，以證明產生的是黑洞而非蟲洞。但是如果索羅杜金猜想的是正確的話，那麼形成的會是一個微觀蟲洞，因此將不會產生任何輻射。「通過這樣簡單的測試就能辨別產生的是黑洞還是蟲洞。」

　　蟲洞的另一個優點在於能夠解決所謂的黑洞信息悖論。黑洞唯一能夠釋放出的就是霍金輻射，但這些霍金輻射將如何攜帶最初落入黑洞天體的原始信息，目前還尚不清楚。這種混亂效應與量子力學相衝突，後者禁止這種信息的丟失。

　　「從理論上來說，蟲洞要比黑洞好的多，因此它不會發生信息丟失。」索羅杜金說道。由於蟲洞沒有視界，物體無需轉化成霍金輻射就能自動離開蟲洞，因此也就不存在信息丟失的問題。

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