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宇宙系列4:白洞

杂谈里的那些事

白洞是一个强引力源,其外部引力性质均与黑洞相同,白洞可以把它周围的物质吸积到边界上形成物质层。白洞理论主要可用来解释一些高能天体现象。

白洞是宇宙中的喷射源,可以向外部区域提供物质和能量,但不能吸收外部区域的任何物质和辐射,所以白洞是一个只发射、不吸收的特殊宇宙天体,与黑洞正好相反。

白洞和黑洞相似,也有一个封闭的边界。聚集在白洞内的物质,只可以经边界向外运动,而不能反向运动。因此这种天体外面的物质不能进入。

当白洞内超密态物质向外喷射时,就会同它周围的物质发生猛烈的碰撞,从而释放出巨大能量。由此推断,有些X射线、宇宙线、射电爆发、射电双源等现象,可能会与白洞的这种效应有关。白洞的力是排斥力与黑洞的吸引力相反的力。

(X射线,是一种频率极高,波长极短、能量很大的电磁波。)

(宇宙线亦称为宇宙射线,是来自外太空的带电高能次原子粒子。它们可能会产生二次粒子穿透地球的大气层和表面。射线这个名词源自于曾被认为是电磁辐射的历史。主要的初级宇宙射线“来自深太空与大气层撞击的粒子”成分在地球上一般都是稳定的粒子,像是质子、原子核、或电子。但是,有非常少的比例是稳定的反物质粒子,像是正电子或反质子,这剩余的小部分是研究的活跃领域。)

(射电爆发:这种爆发被描述为来自宇宙未知来源的极度炙热、强烈的无线电波闪光)

(射电双源:星系光学体的两侧有两个射电子源的射电源。)

由于白洞周围具有很强的引力场,它把附近的尘埃、气体和辐射吸引到边界上来,产生很高的加速度,从而与从白洞内高速向外喷射的物质微粒相碰撞,产生巨大的能量辐射。X射线、宇宙射线、射电爆发及双射电源等高能现象,都可看成是白洞与其周围吸积物质相互作用的结果。用白洞模型解释宇宙背景X射线和γ射线的来源,也得到了与观测结果相近的能谱。

(γ射线:又称γ粒子流,是原子核能级跃迁退激时释放出的射线,是波长短于0.1埃的电磁波)

白洞内膨胀物质所发出的辐射具有紫移特征,尤其在最初膨胀阶段,这种紫移表现得特别明显。

起源:

1.白洞内的超密物质由引力塌缩形成黑洞时获得,它们经过某种内部的矛盾运动,转变成膨胀状态,而又从中心奇点向外抛射出来

2.白洞来源于整个宇宙的大爆炸。当宇宙由超高密态爆炸时,由于爆炸的不均匀性,有些超密态物质在抛出后仍处于奇点状态,它们可以等待一定的时间以后才开始膨胀和爆发,而成为新的局部膨胀核心。有些核心的爆发时间已延迟了1010年(10000000000年,合100亿年)左右,它们一旦爆发就形成了所能观察到的类星体或其他高能天体,故白洞又称为“延迟核”。

从定义上来说,白洞与黑洞是物理学家们根据黑洞在爱因斯坦的广义相对论上所提出的“假想”物体,或一种数学模型。物理学界和天文学界将白洞定义为一种超高度致密物体,其性质与黑洞完全相反。白洞并不是吸收外部物质,而是不断地向外围喷射各种星际物质与宇宙能量,是一种宇宙中的喷射源。

(星际物质是存在于星系和恒星之间的物质和辐射场的总称。在天文物理的准确性中扮演着关键性的角色,是介于星系和恒星之间的中间角色。)

白洞可以说是时间呈现反转的黑洞,进入黑洞的物质,最后应会从白洞出来,出现在另外一个宇宙。由于具有和“黑”洞完全相反的性质,所以叫做“白”洞;又因为黑洞的引力使得光也无法逃脱,而白洞和黑洞是完全相反的(连光也会被排斥掉),所以呈现为白色,叫做白洞。

它有一个封闭的边界,聚集在白洞内部的物质,只可以向外运动,而不能向内部运动。因此,白洞可以向外部区域提供物质和能量,但不能吸收外部区域的任何物质和辐射。白洞是一个强引力源,其外部引力性质与黑洞相同。

热平衡态是时间反转不变量,Stephen Hawking认为热平衡黑洞的时间反转仍然是热平衡中的黑洞,这可能意味着黑洞和白洞是同一物体。从一个普通的黑洞发出的霍金辐射可以通过白洞的辐射得到确认。

白洞可以把它周围的物质吸积到边界上形成物质层。

和黑洞完全不一样,白洞不会吸收任何物体,相反的,白洞会不断释放出物质,包括基本粒子和场。白洞和黑洞一样,有一个封闭的“视界”。不过和黑洞不一样,时空曲率在这里是负无穷大,也就是说,在这里,白洞对外界的斥力达到无穷大,即使是光笔直向白洞的奇点冲去,会被其弹回,所以它不可能进入白洞一步。

白洞的无穷大的斥力会迫使白洞不带有任何电荷,因为电荷很容易就被赶到了视界外。

白洞其实就是黑洞的反演,而黑洞与白洞之间有三维以上的一个通道,从黑洞里面进去,从白洞里面出来,因为这些物质从黑洞那边被吸进去时有很大的速度,所以从白洞里喷发出来也有很大的速度,但是他们的速度一般相等。黑洞作为事物的一个发展终极,必然引致另一个终极,就是白洞。

辐射若是由白洞产生,这现象就很自然了。辐射能愈高,蓝移也愈大,所以最初可见光也都移到紫外区了。他还计算了银河系中偶然的小规模爆发现象,说明了银河内小白洞随时爆发的可能性,例如短期间活动的银河内X-ray,剧烈的最高能量最先到达,其后能量下降,整体按幂函数递减在光谱中显示出来。这和白洞理论计算是一致的。各X-ray之间,光谱不尽相同,不过这差异可从白洞对自己产生的电磁辐射产生畸变说明。因为白洞内产生的辐射可能有黑体辐射(微波以下噪音),同步辐射(带电粒子在强磁中通过而产生)等不同形态。宇宙射线背景高能粒子的生成,也可以认定是白洞喷发的物体。但是一个天体的引力会大过天体的斥力,那白洞喷发的一切东西又会被吸回白洞里

白洞与黑洞是相辅相成的

黑洞是宇宙间吸引的一种极端现象和形式,它的直接结果是“大坍缩”,与之相反,白洞则是宇宙间排斥的一种极端现象和形式,它的直接结果是“大爆炸”或“大膨胀”。两者缺一不可,紧密相联,相辅相成,相互转化,对立统一。

白洞是一个物质只出不进的天体,但是,对于外部区域来说,白洞也是一个强引力源。它能把周围的尘埃、气体和各种辐射不断地吸引到它的边界上来,只不过这些物质并不能进入白洞的内部,只能在边界外形成一个包围白洞的物质层。

白洞内部,中心奇点附近所聚集的物质是一种超高密态的物质,其中包含各种基本粒子,甚至引力子,并且还聚集着极其巨大的能量。起初,这些物质是处于某种平衡状态,但它们具有向外膨胀的趋势。当由于某种原因引起膨胀时,物质密度就会在膨胀过程中不断降低。降低到某一程度, 就会引起粒子的衰变过程,从而将各种高能粒子、光子、中微子等发射出来。

从白洞内部发射出来的物质都具有很高的速度,而被白洞吸引到其边界上的物质也具有很高的速度。不难想象,这进进出出,又都是高速度,它们在白洞边界上的碰撞该有多么猛烈。随着猛烈的碰撞,必然就会有异常巨大的能量释放出来。

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