第171章 白洞

氧氣也能成為尋找地外生命跡象的標誌。氧氣的性質比較活潑,很快就和別的物質結合。正是因為光合作用才導致地球大氣中較高的氧氣濃度,而在10億年前,它的濃度還不到現在的一半。天文學家可以藉助光譜分析測量出行星大氣層的氧氣含量。如果某顆行星的氧氣含量異乎尋常的高,那麼那裡就可能存在著生命。同樣,二氧化碳和水也在被關注之列。

搜尋地外文明是一項嚴肅的科學研究,我們什麼時候才能得到答案?或許是明天,或許是1萬年。既然地球上的生命能夠從無生命的物質中產生出來,那麼在宇宙中的其他地方也有可能發生類似的故事。

德雷克提出過一個計算銀河系中文明數量的著名公式,即德雷克公式。這個公式中包含一個重要的因子,即一個文明能夠維持的時間。作為一個物種,能不能安全的度過掌握危險技術的最初階段(例如,人類能否不被自身創造出來的核武器毀滅?),而變得理性,這至關重要。不同的人對於文明延續的時間有不同的看法,樂觀的人得出的結論是銀河系中有1000萬個文明,而悲觀者的數字是不超過1個。

歷史上關於這個話題很多人都有過自己的見解:

尋找太陽系以外的行星系,這是探索地外文明的又一個方向。——卡爾·薩根

地外文明的探索不僅是宇宙探索的一部分,同時對人類的進化和科技的發展將產生深遠的影響。——周海中

SETI在宇宙中探查各種頻譜的訊號,希望發現地外文明有意或無意的廣播。這樣一個專案的成功機率是難以確定的。——塞思·肖斯塔克

近年來搜尋地外文明計劃的資金越來越難籌集,隨著經濟衰退的持續,我們不得不將預計發現地外文明的時間表向後推遲。——弗蘭克·德雷克

除此之外,最讓華楓驚訝的就是區別於黑洞的白洞:

白洞是一個強引力源,其外部引力性質均與黑洞相同,白洞可以把它周圍的物質吸積到邊界上形成物質層。白洞理論主要可用來解釋一些高能天體現象。

白洞是宇宙中的噴射源,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,所以白洞是一個只發射、不吸收的特殊宇宙天體,與黑洞正好相反。

廣義相對論所預言的一種性質正好與黑洞相反的特殊天體。白洞目前還僅是一種理論模型,但尚未被觀測所證實。

按照白洞理論,白洞和黑洞相似,也有一個封閉的邊界。聚集在白洞內的物質,只可以經邊界向外運動,而不能反向運動。因此這種天體外面的物質不能進入。

根據白洞理論,有人認為類星體的核心可能是一個白洞。當白洞內超密態物質向外噴射時,就會同它周圍的物質發生猛烈的碰撞,從而釋放出巨大能量。由此推斷,有些X射線、宇宙線、射電爆發、射電雙源等現象,可能會與白洞的這種效應有關。白洞的力是排斥力與黑洞的吸引力相反的力。

由於白洞周圍具有很強的引力場,它把附近的塵埃、氣體和輻射吸引到邊界上來,產生很高的加速度,從而與從白洞內高速向外噴射的物質微粒相碰撞,產生巨大的能量輻射。X射線、宇宙射線、射電爆發及雙射電源等高能現象,都可看成是白洞與其周圍吸積物質相互作用的結果。用白洞模型解釋宇宙背景X射線和γ射線的來源,也得到了與觀測結果相近的能譜。

白洞內膨脹物質所發出的輻射具有紫移特徵,尤其在最初膨脹階段,這種紫移表現得特別明顯。對於白洞的起源,一種看法認為,白洞內的超密物質由引力塌縮形成黑洞時獲得,它們經過某種內部的矛盾運動,轉變成膨脹狀態,而又從中心奇點向外拋射出來;比較流行的看法認為,白洞來源於整個宇宙的大爆炸。

當宇宙由超高密態爆炸時,由於爆炸的不均勻性,有些超密態物質在丟擲後仍處於奇點狀態,它們可以等待一定的時間以後才開始膨脹和爆發,而成為新的區域性膨脹核心。有些核心的爆發時間已延遲了1010年(10000000000年,合100億年)左右,它們一旦爆發就形成了今天所能觀察到的類星體或其他高能天體,故白洞又稱為“延遲核”。隨著宇宙學的發展,人們將進一步揭開它的奧秘。

從定義上來說,白洞與黑洞是物理學家們根據黑洞在愛因斯坦的廣義相對論上所提出的“假想”物體,或一種數學模型。物理學界

和天文學界將白洞定義為一種超高度緻密物體,其性質與黑洞完全相反。白洞並不是吸收外部物質,而是不斷地向外圍噴射各種星際物質與宇宙能量,是一種宇宙中的噴射源。簡單來說,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;又因為黑洞的引力使得光也無法逃脫,而白洞和黑洞是完全相反的(連光也會被排斥掉),所以呈現為白色,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。

在量子力學中,黑洞發出霍金輻射,因此可以透過輻射氣體達到熱平衡(不是強制性的)。由於熱平衡態是時間反轉不變數,Stephe

Hawki

g認為熱平衡黑洞的時間反轉仍然是熱平衡中的黑洞,這可能意味著黑洞和白洞是同一物體。從一個普通的黑洞發出的霍金輻射可以透過白洞的輻射得到確認。

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。當前天文學家還沒有實際找到白洞,還只是個理論上的名詞。白洞是理論上透過對黑洞的類比而得到的一個十分“學者化”的理論產物,更多的表現為一種數學模型。

和黑洞完全不一樣,白洞不會吸收任何物體,相反的,白洞會不斷釋放出物質,包括基本粒子和場。

白洞和黑洞一樣,有一個封閉的“視界”。不過和黑洞不一樣,時空曲率在這裡是負無窮大,也就是說,在這裡,白洞對外界的斥力達到無窮大,即使是光筆直向白洞的奇點衝去,會被其彈回,所以它不可能進入白洞一步。

理論上,白洞也可以根據是否旋轉,是否帶有電荷而區分型別,但是理論物理學家們認為,白洞的無窮大的斥力會迫使白洞不帶有任何電荷,因為電荷很容易就被趕到了視界外。而旋轉,也被認為是不可能的。

不過白洞看來只可能是一種想象中的產物。因為如果白洞不吸收任何物體而僅僅是噴射物質(能量),那麼無論這個白洞的質量有多大,它的物質也會很快地被噴射光。

當然,物理學家們也為白洞提供了幾個存在的想法,其中有的人認為白洞和黑洞透過蟲洞連線,從而使母宇宙和嬰兒宇宙之間獲得聯絡。關於這種機制,可以參考關於“時間蟲洞”的概述(詳見霍金的《果殼中的宇宙》)。

白洞其實就是黑洞的反演,而黑洞與白洞之間有三維以上的一個通道,從黑洞裡面進去,從白洞裡面出來,因為這些物質從黑洞那邊被吸進去時有很大的速度,所以從白洞裡噴發出來也有很大的速度,但是他們的速度一般相等。黑洞作為事物的一個發展終極,必然引致另一個終極,就是白洞。其實膨脹的大爆發宇宙論中,早就碰到了原初火球

奇點問題,這個問題其實一直困擾著科學家們。這個奇點的最大質量與密度和黑洞的奇點是相似的,但他們的活動機制卻恰恰相反。高能量超密物質的發現,顯示黑洞存在的可能,自然也顯示白洞存在的可能。

如果宇宙物質按不同的路徑和時間走到終極,那麼也可能按不同的時間和路徑從原始出發,亦即在大爆發之初的大白洞發生後,仍可能出現小爆發小白洞。而且,流入黑洞的物質命運究竟如何呢?是永遠累積在無窮小的奇點中,直到宇宙毀滅,還是在另一個宇宙湧出呢?

1960年以來, 由於空間探測技術在天文觀測中的廣泛應用,人們陸陸續續發現了許多高能天體物理現象,例如宇宙X射線爆發、宇宙γ射線爆發、超新星爆發、星系核的活動和爆發以及類星體、脈衝星,等等。

這些高能天體物理現象用人們已知的物理學規律已經無法解釋。就拿類星體來說吧,類星體的視大小與一般恆星相當,而它的亮度卻比普通星系還亮幾萬倍。

類星體這種個頭極小、亮度極大的獨特性質,是人們從未見到過的,這就使科學家們想到類星體很可能是一種與人們已知的任何天體都迥然不同的奇異天體。

如何解釋類星體現象呢?科學家們提出了各種各樣的理論模型。1964年,前蘇聯宇宙學家I

Novikov提出白洞存在的可能性 ,以色列的尼也曼提出的白洞模型,引起了大家的注意。白洞概念就這樣橫空出世了。

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