白洞

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在廣義相對論中，白洞（英文：White hole），是一种理論推測出來的時空區域，物質與光線無法進入這個區域中，但是可以從這個區域中向外放射。白洞的性質與黑洞相反，光與物質可以進入黑洞中，但是無法從黑洞中離開。這個白洞存在的理論最早是由伊戈尔·德米特里耶维奇·诺维科夫在1964年根據對史瓦西解的計算，而提出這個假設，並由尼古拉·卡尔达肖夫發展理論並創造了卡爾達肖夫分類法。目前已經有許多證據顯示黑洞存在，到现在还没有任何证据表明白洞存在，因此白洞仍然只是一種由理論推導而出的假想星體。白洞的存在也違反熱力學定理，因為熱力學認為熵不是保持不變就是增加，但白洞會使熵減少。在论文中，作者认为白洞理论可以解释2006年发现的伽玛射线暴——GRB 060614。[1]假設黑洞和白洞彼此連接，在其中連接的通道叫蟲洞，這成為許多科幻小說的主題。

概述[编辑]

起源[编辑]

最大擴展黑洞時空結構圖。 水平方向是空間，垂直方向是時間。

性能[编辑]

根據所考慮的黑洞解決方案的類型，有幾種類型的白洞。在上面提到的史瓦西黑洞的情況下，從白洞出來的測地線來自它所包含的「引力奇點」。如果黑洞擁有電荷（萊斯納-諾德斯特洛姆度規黑洞）或角動量，那麼白洞恰好是存在於另一個宇宙中的黑洞的「出口門」。這樣的黑洞-白洞構型被稱為蟲洞。然而，在這兩種情況下，都不可能到達白洞「內」的區域，因此它的行為，特別是可能產生的結果，是完全無法預測的。從這個意義上說，白洞是一種無法預測宇宙演化的配置，因為它不是確定性的。然而，「裸奇點」是非確定性配置的另一個例子，但不具有白洞的狀態，因為沒有從給定區域無法訪問的區域。在其基本概念中，大爆炸可以被視為外太空中的一個裸奇點，但不對應於白洞。[2]

物理相關性[编辑]

在其形成模式中，黑洞來自一顆大質量恆星的殘餘物，其核心收縮直到變成黑洞。這樣的配置不是靜態的：我們從一個巨大而延伸的物體開始，它收縮產生一個黑洞。因此，黑洞並非永遠存在，也沒有相應的白洞。

為了能夠存在，白洞必須要麼產生於導致其形成的物理過程，要麼來自宇宙的創造。這些解決方案似乎都不令人滿意：沒有已知的天體物理過程可以導致這種配置的形成，從宇宙的創造中強加它相當於假設一組非常具體的初始條件，沒有具體的動機。此外，白洞的存在似乎很難考慮。

鑒於類星體輻射出的巨大量，其光度使得可以從數十億光年之外觀察它們，人們認為它們是奇異物理現象的所在地，例如白洞或連續產生物質的現象（見關於穩態理論的文章）。這些想法現在被放棄了，類星體的觀測特性可以用吸積盤的性質很好地解釋，吸積盤的中心是一個超大質量黑洞。[2]

大霹靂／超大質量白洞（英文：Supermassive White hole）[编辑]

在1980年代後期（最早於1987年1月8日發表在《物理快報》）首次提出的黑洞觀點可能被解釋為揭示了經典白洞的本質。一些研究人員提出，當黑洞形成時，大爆炸可能發生在核心/奇點，這將會創建一個在母宇宙或多重宇宙中之外膨脹的新宇宙。[3][4][5]

根据广义相对论，足够致密的质量的引力坍缩形成了一个奇异的史瓦西黑洞。然而，在愛因斯坦-嘉當-Sciama-Kibble引力理论中，它形成了一个规则的爱因斯坦-罗森桥或虫洞。史瓦西虫洞和史瓦西黑洞是广义相对论和爱因斯坦-嘉当理论的不同数学解。然而对于观察者来说，质量(mass)相同的两种解决方案在外部是无法区分的。爱因斯坦-嘉当理论扩展了广义相对论，取消了仿射联络的对称性约束，并将其反对称部分，即扭率張量视为动力学变量。扭率自然地解释了物质的量子力学、固有角动量（自旋）。扭率和狄拉克旋量之间的最小耦合会产生排斥性的自旋-自旋相互作用，这在极高密度的费米子物质中很重要。这种相互作用阻止了引力奇点的形成。相反，坍缩的物质达到巨大但有限的密度并反弹，形成爱因斯坦-罗森桥的另一侧，它作为一个新宇宙成长。[6]桥的另一边变成了一个新的、成长中的婴儿世界。对于婴儿宇宙的观察者来说，母宇宙似乎是唯一的白洞。因此 ，可观测宇宙是一个黑洞的爱因斯坦-罗森桥内部，作为一个更大的宇宙中可能存在的众多黑洞之一。大爆炸是一次非奇异的大反弹，此时宇宙有一个有限的、最小的比例因子。[7]或者，大爆炸是一个超大质量白洞，它是我们母宇宙的星系中心超大质量黑洞的结果。

喬爾·斯莫勒和布萊克·坦普爾在2003年提出的衝擊波宇宙學將“大爆炸”視為黑洞內部的爆炸，產生包括可觀測宇宙在內的空間和物質的膨脹體積。[8]這個黑洞最終會變成一個白洞，因為物質密度隨著膨脹而降低。一個相關的理論給出了暗能量的替代方案。[9]

2012年一篇論文認為大爆炸本身就是一個白洞。[10]它進一步認為一個被稱為「小爆炸」的白洞的出現是自然產生的，小爆炸噴出的所有物質都是單脈衝噴射出來的。因此，與黑洞不同，白洞不能連續被觀測到，它們產生的效果也只能在事件周圍檢測到。這篇論文甚至提出了利用白洞證認新的伽瑪射線暴羣的想法。

各種假設[编辑]

與黑洞不同，黑洞有一個經過充分研究的物理過程，重力塌縮（當一顆比太陽大一點的恆星耗盡其核「燃料」時會產生黑洞），沒有明確的類似過程可靠地導致白洞的產生。雖然已經提出了一些假設：

  • 白洞作為黑洞的一種「出口」，這兩種奇點都可能通過蟲洞連接起來（注意，像白洞一樣，蟲洞尚未被發現）；當類星體被發現時，人們認為這些是搶手的白洞，但這個假設現在已經被拋棄了。[11]
  • 另一個普遍的觀點是，白洞將非常不穩定，會持續很短的時間，甚至在形成後也可能坍縮並成為黑洞。
  • 最後，有人假設白洞可能是黑洞的時間逆。[12][13]
  • 出於這個原因，人們也認為時間旅行或傳送可能會完成或成為現實。這個想法支持通過進入黑洞，如果你以某種方式在身體的碎片中倖存下來，你會在不同的位置被吐出它的對應物（白洞），也許是另一個時間線。
  • 此外，在2014年發表的馬德里茲.阿圭拉和莫雷諾、貝里尼等人的論文中探討了五維真空框架下大爆炸由一個超大質量白洞爆炸產生的想法。[14]

目前，很少有科學家相信白洞的存在，它被認為只是一種數學練習，沒有現實世界的對應物。[15]

白洞宇宙觀[编辑]

白洞宇宙學（英文：White hole cosmology），是由年輕的地球創造論者拉塞爾·漢弗萊斯（英文：Russell Humphreys）發明的一種偽科學宇宙學，並在他1994年出版的《星光與時間：解決遙遠星光宇宙中年輕宇宙的難題》一書中提出。[16]並斷言宇宙在不到10,000年前從白洞中膨脹出來；聲稱宇宙的年齡是虛幻的，是相對論效應的結果。Template:Sfn漢弗萊斯的宇宙論是由創世記中的答案等創造論組織宣導的；然而，由於它的預測與目前的觀察相衝突，它不被科學界接受。[17][18]奇怪的是，它的「科學」是如此有缺陷，甚至受到其他創造論者的批評。現在這需要做一些工作。[19]

理論猜想假說的想法不是基於任何可觀察到的證據，而是基於年輕的地球創造論者的願望，即解決星光問題對10,000年地球的挑戰。白洞宇宙學目前被一般科學界視為偽科學，但被創世記中的答案和創造研究所等創造論組織聲稱是真理。

白洞宇宙學的主要思想是，世界是在黑洞內創造的，地球受到強烈的時間膨脹，因此數十億年可能經過黑洞之外。[20]

這個想法的問題[编辑]

白洞宇宙學的前提存在致命缺陷。漢弗萊斯使用的數學充滿了問題，[21]狹義相對論一再被誤解。[22]在一些地方，它甚至是自相矛盾的，最明顯的是關於宇宙學常數“lambda”。[23]

光的壓縮和增強[编辑]

這個想法要求太陽系外的宇宙與當代科學家認為的一樣古老[24]13,799,000,000年（±0.21億年）。然後他們說，雖然這段時間都在地球附近經過，但地球上只有六天（創造周）過去了。該理論也接受宇宙的膨脹。[25]膨脹場外的恆星仍然以相同的速率向地球發射光，這必須壓縮到六天的時間，這將導致膨脹場外的天體在膨脹場內的亮度大約增加833,416,666,666倍，將地球表面溫度提高到數十萬開爾文。

原始黑洞的大小[编辑]

白洞宇宙學指出，宇宙來自的黑洞是偶數2光年，一個不錯的偶數，似乎完全符合他的理論主張。不過，漢弗萊斯黑洞的寬度不會是一個令人愉快的小數位。

根據這種說法，黑洞涵蓋了可觀測宇宙中的所有物質，這個數量估計為3×1055克。[26]如果你有黑洞的質量，你可以用史瓦西方程確定從奇點到事件視界的距離：

<math>r_s=\frac{2Gm}{c^2}</math>

哪裡

G是引力常數。
m是黑洞的質量。
c是光速。

用規定的質量求解方程，史瓦西半徑為4.7×109光年。

參見[编辑]

参考资料[编辑]

  1. ↑ Steve Nerlich. "Small bangs and white holes", phys.org, 23 May 2011. 於2019-10-16存取. 
  2. ↑ 2.0 2.1 Trou blanc : définition et explications．
  3. ↑ Template:Cite journal
  4. ↑ Template:Cite journal
  5. ↑ Every Black Hole Contains Another Universe?（2010年4月12日）．
  6. ↑ Template:Cite journal
  7. ↑ Template:Cite journal
  8. ↑ 【英文】Did cosmos begin as a black hole?（2003年9月17日）．
  9. ↑ 【英文】'Big Wave' Theory Offers Alternative to Dark Energy（2009年8月17日）．
  10. ↑ Template:Cite journal
  11. ↑ Sitio oficial de la Nasa en donde se explica la cuestión: los cuásares fueron supuestos como agujeros blancos pero la hipótesis quedó descartada
  12. ↑ Descubren nuevas evidencias de la transición al blanco de los agujeros negros, Universidad Complutense de Madrid.
  13. ↑ Carlos Barceló, Raúl Carballo Rubio y Luis J. Garay. “Exponential fading to white of black holes in quantum gravity”. Classical and Quantum Gravity. Volume 34. Number 10.2017. DOI: 10.1088/1361-6382/aa6962.
  14. ↑ J. E. Madriz Aguilar, C. Moreno, M. Bellini. "The primordial explosion of a false white hole from a 5D vacuum". Physics Letters. B728, 244 (2014).[1].
  15. ↑ （es）¿Hemos detectado ya agujeros blancos y no los hemos reconocido?（2018年12月17日）．
  16. ↑ The Unraveling of Starlight and Time
  17. ↑ CE412: Fast old light．The TalkOrigins Foundation, Inc.（2006年2月6日）．
  18. ↑ Evidence for the Big Bang．The TalkOrigins Foundation, Inc.（2006年1月25日）．
  19. ↑ reasons.org:Unraveling Starlight and Time
  20. ↑ For the case where time dilation due to special relativity (velocity-based) is involved, see this article.
  21. ↑ Errors in Humphreys' cosmological model
  22. ↑ Starlight and Time is the Big Bang
  23. ↑ The Present Invalid Nature of Humphreys' White Hole Cosmology Archived from the original at raherrmann.com, June 1996.
  24. ↑ A new cosmology: solution to the starlight travel time problem
  25. ↑ Samuel R, Conner and Don N. Page, Starlight and Time is the Big Bang. CEN Tech. J., vol. 12, no. 2, 1998, via true origins.org.
  26. ↑ What is the mass of the Universe? Also how can you prove that this is the true mass of the Universe?

相關參考資料[编辑]

引用[编辑]

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