早在一個多世紀前,人們就已經透過數學公式預言了黑洞的存在。現在我們已經拍到了第一張黑洞的照片,但是黑洞仍然有很多秘密,就像它們更神秘的鏡像雙胞胎一樣就是白洞。
想像一下,如果我們可以用影片錄下黑洞,看看它如何把所有靠得太近的物質,甚至光都給吸進去,然後將這部影片倒著回放。這就是白洞該有的樣子,將物質推出去並噴出來的黑洞相對版本。我們用這個概念來解釋下,去看看你的廚房水槽,打開水龍頭,看看水是如何流入排水孔的。這個排水孔就是黑洞,它的吸力非常大,大得令任何水流都躲不過。但是現在請觀察,一下水流本身,當它留下來接觸到水槽的表面時,它會向四面八方放射開來,其能量之大,使水無法回流,白洞的運作大概就是這個樣子。
如果你能乘坐火箭進入太空,你會面臨的最大挑戰就是地球的重力,它會努力將你往下拉,除非你的引擎非常強大,且你的速度夠快,能達到所謂的脫離速度位置。黑洞的引力非常大,以至於根本不可能加速到脫離速度。它比光速還快,而宇宙中沒有任何東西能比光更快。若將這個重力改變方向的話,將它朝外推而非向內拉,就像光無法逃離黑洞的力量一樣,光也無法接近白洞。
這非常奇怪,因為白洞有質量,所以它應該有重力才是。因為這就像任何宇宙天體一樣,白洞應該會吸收其他物質。就像太陽能讓行星繞著它轉或者地球,透過重力讓你的腳粘在地上一樣。黑洞的外邊界被稱為事件視界,在這個事件視界之中,引力是最強大的。如果某物超出這個限制,它就永遠無法逃脫了。而白洞的世界則是一個不讓任何東西進入地無法滲入的邊界。黑洞不斷吸收它周圍的物質,巨大的氣體雲和塵埃不會被吸入黑洞,而是會在黑洞周圍打轉,它們會形成一個發光的圓盤。與黑洞不同的是,白洞可能不會旋轉,所以也沒有像光環一樣的圓盤。現在仍沒有證據顯示出宇宙中的某處,確實隱藏著我們想像中的白洞。到目前為止,這還只是一個純粹的數學理論。
此外,一個不斷噴出物質的巨大物體必然是顯而易見的,然而它們之間卻仍杳無痕跡。但是也有理論,試圖闡述白洞會是什麼模樣。記得在學校裡學過的物質,無法被創造或毀滅嗎?這代表著宇宙的總質量和總能量是恆定的。例如,當你燃燒一根圓木燒完後,最終所有的剩餘物,煙,灰燼和氣體將等同於所有參與燃燒的原料。不管歷史如何變化,它仍然含有原始狀態的。這與黑洞理論不太相符,科學家們知道,由於黑洞會洩露出能量,所以黑洞所含有的所有物質都會隨時間蒸發。但是即使一個黑洞失去了他所吸入的所有物質,也仍然不會將它所消耗掉的給復原。
那麼這些東西都到哪裡去了呢?我們總是認為黑洞的能量,來源是其中新的一個起點。這是一個單一地點,極小卻又極大,且密度極高,以至於物理和數學都無法加以解釋,就仿佛它在現實中撕開了一個洞一樣。有些天文學家認為,黑洞的深處一定有一個開口,而非一個中心密度極高的起點才是。它可能會倒向宇宙中的另一個點,或者導向一個完全不同的宇宙。而另一端可能會是一個白洞,這就能解決信息的問題,它只是通通被導向另一個地方,而不是消失了。
另一種觀點認為,白洞可能是黑洞生命周期的一個短暫階段,即黑洞的終結。如果黑洞不斷地失去質量,它最終肯定會失去一切質量並消失不見。但在黑洞生命的最後階段,它可能會變成白洞。這就解釋了為什麼我們無法探測到白洞了,因為幾乎不可能找到蒸發的黑洞,畢竟它蒸發所花的時間太長了。我們知道黑洞是怎麼出現的,它是一顆比太陽還大得多的恆星,在自身引力作用下,隨時間老化成超新星並爆發後坍縮而成。
要理解白洞是如何形成的,則要困難得多,除非它也是老化的結果。但是,是黑洞老化而不是恆星老化的結果。宇宙歷史上最初的黑洞,是在宇宙大爆炸後不久所形成的,而那些古老的黑洞則是生成白洞的最佳標的。這個想法也讓天文學家認為白洞可能非常小,比光的波長還要小,而光的波長大概是細菌的大小,這樣的話我們就看不見白洞了,且因為白洞的排斥力,所以沒有任何物質能與它們產生反應。然而它們仍然有一定的質量,換句話說,它們是神秘暗物質的最佳可能。儘管暗物質佔宇宙85%的比例,但我們卻無法觀測到它。有人說,宇宙大爆炸本身與白洞的本質非常相似。一個突然爆發開,並向四面八方擴散的小點,產生出未來某天會變成恆星,星系,行星和生命的所有物質。
2006年,美國太空總署NASA的一顆衛星捕捉到了,一絲極其強烈的伽馬射線爆發,這些是宇宙中已知的最明亮的高能爆炸。但這一次爆炸所發生的區域,並不是本來預期會發生爆炸的太空區域,它的特性對超新星爆發或中子星合併,所產生的伽馬射線來說也很不一樣。其它爆炸通常只會持續幾秒鐘,然而這次爆炸卻持續了一分半鐘。關於它的起源有一種觀點認為,天文學家這次所觀測到的是一個真正的白洞。然而,就白洞的謎團最可能的答案是,我們對宇宙本質的計算和預測根本來說就不夠精準。在這種情況下,白洞只會是一種,玩起來和思考起來很酷的數學模型而已。但我們確信的是,大約在五十年前,黑洞只存在於紙上,也許將來白洞也會給我們點驚喜呢。
科普如此有趣,讓我們下期再見!