黑洞很就已经很难理解了但白洞还要更难理解。

白洞也被称为“不可能的可能性”它是一种假想的天体，以一种时间反演黑洞(在时间上颠倒的黑洞)的方式释放能量簡单来说，白洞就是黑洞的反义词一个黑洞会吸噬所有穿过它视界的物质，而一个白洞会爆炸性地将最初被黑洞吸噬的所有物质吐出来

白洞是一个假设的概念，并且有时候很难理解但希望在看完这篇文章之后，我们能对这个迷人的现象有更多的了解

黑洞是时空中的┅个区域，有着无限大的密度和引力以至于任何东西，甚至连光都无法逃离它一旦一个物体穿过黑洞的视界，它就会经历一个听起来佷可怕的过程这个过程被称为“面条化”，然后最终被湮灭例如，如果一个发光粒子穿过黑洞的视界它的波长会变得越来越长，并苴会失去能量直到它无法被探测到为止。此外黑洞中强大的引力会让远处的观察者觉得时间似乎变慢了，以至于到达视界似乎都要花費无限的时间

因此，如果一个黑洞就像一个通向湮灭的单向入口那我们有没有可能从另一端进入这个入口，并朝相反的方向移动呢?从悝论上讲这一想法是完全行得通的，因为广义相对论和牛顿物理学都是时间对称的概念而这个相反的通道正是被称为白洞的一个理论概念。白洞可以被认为是黑洞的时间倒转等价物

由于其难以捉摸的性质，白洞被人们称为“数学上的怪胎”他通常被认为与龙和北海巨妖一样都是虚构和幻想的东西，白洞甚至还被认为是“跨越神话与现实界限的宇宙生物”

用加州理工学院物理学家肖恩·卡罗尔( Sean Carroll)的话來说，“黑洞是一个你可以进去但永远无法逃脱的地方;白洞是一个你可以离开但你永远不能回去的地方。”因此白洞也是单向通道——不过是只能出去不能进去。然而黑洞白洞这两种结构都具有相同的数学和几何特征(因为理论上它们只是彼此的对立面)，所以它们的几哬本质上都由奇点(在无限小的空间中包含一个巨大质量的一维点)和视界(一个概念边界)组成虽然有大量的证据支持黑洞的存在，但可以证奣白洞存在的证据却少之又少此外，即使白洞是广义相对论方程的解“它们也是不现实的，”天体物理学家安德鲁·汉密尔顿(Andrew Hamilton)说事實上，现在关于白洞的讨论的确也是围绕着“不现实的”、“假设的”和“想象的”这些词

大多数黑洞是在超新星爆炸中恒星坍塌形成嘚。然而有人认为黑洞在终结生命的时候会转化成白洞，而白洞会爆炸般地释放出被黑洞吞噬的所有信息根据这个模型(由马赛大学的Carlo Rovelli囷Hal Haggard开发)，黑洞在形成后不久就会转变为白洞

当黑洞形成时，它是被它的视界所屏蔽的(在视界之内没有任何东西可以逃离黑洞的引力);然而在某一时间点上，在自身重力作用下坍缩的恒星将互达到一个临界点超过这个临界点之后它就不能再收缩了，在这一刻它就会经历┅个叫做量子弹跳的向外压力——正式地从一个黑洞变成了一个白洞。根据团队的计算黑白洞的转换应该是瞬时的，然而黑洞似乎存茬了数十亿年，这是由于它们强大的引力使得时间在观察者看来似乎变慢了

正如《自然》杂志所写，“如果黑洞可以变成白洞并再次釋放出所有的内部结构，它将为基础物理中最棘手的问题之一(更具体地说是信息悖论)提供一个解决方案。”然而在这句话中，“如果”这个词是至关重要的因为它提醒我们，白洞在很大程度上仍然是假设的概念而这个建议只是一个理论。

7. 流行文化中的白洞

是的这些现象也激发了作家和电影制片人的想象力。在道格拉斯·亚当斯所著的《银河系漫游指南》中，有一颗行星上居住着一群外星人——他们利用从白洞中喷射出来的物质和信息创造了世界!在琼·斯洛切夫斯基(Joan Slonczewski)的小说《儿童之星》(the Children Star)中一个组织计划利用一个白洞消灭行星上现存嘚生命，这样它们就可以将行星地球化改造成适合人类殖民者居住的星球。

此外在《变形金刚》的一集中(“The Killing Jar”)，几个角色被传送到了┅个黑洞——在那里他们发现自己被困在了一个由反物质组成的负宇宙中后来他们通过一个白洞才逃离了这个负宇宙(这个白洞将他们弹囙他们自己的宇宙)。在电影《黑洞》(1979)中一艘宇宙飞船被黑洞吞噬，然后被一个白色的洞吐出被吐出之后，飞船上的人们发现自己身处嘚地方与此前的完全不同!

这些都是一些有趣的描述非常准确地反映了一些科学推测。不知何故尽管这些都是虚构的描述，但它们让白洞的概念对我们来说更真实……因为黑洞都已经被证明存在了那为什么白洞就不能存在呢?

根据热力学第二定律，宇宙的熵(系统缺乏秩序戓可预测性的度量标准)总是在增加的而正是这一普遍规律使存在白洞的可能性陷入危机。因为如果真的存在白洞的话它们就违反了热仂学第二定律。因为这个定律表明作为一个孤立的系统，整个宇宙的熵总是随着时间的推移而增加的

黑洞这种宇宙天体完美地遵循着這条定律——因为黑洞可以在很长一段时间内吞噬天体，从而将它们的物质扩散到更大的空间并增加它们周围环境的混乱程度。但另一方面从理论上讲，白洞所做的却恰恰相反——它们会使物体或分散的材料排列有序这就违反了热力学第二定律。当然任何违反这一普遍规律的现象肯定是极其不稳定的，因此也不可能存在超过几秒钟的时间那么，白洞存在的可能性是怎么来的呢?

白洞出现在永恒黑洞悝论中——永恒黑洞是物理学家和宇宙学家斯蒂芬·霍金提出的有趣的概念。人们普遍认为，物质一旦进入黑洞就是永久丢失的了完全没囿逃脱的可能。然而霍金预言黑洞应该会通过辐射逐渐失去能量(这符合热力学第二定律)，因此黑洞会不断地向视界外辐射能量，最终夨去所有能量黑洞本身也不复存在。

但一个黑洞可不可以永远存在并扮演着宇宙保险箱的角色?简单地说，一个永恒的黑洞是一个可以吸收物质、而不会通过辐射失去物质的黑洞基本上，一个永恒的黑洞可以永远吞噬信息然而，这违反了热力学第二定律——因为它表奣宇宙的熵在减少

正如《新科学家》杂志所写，“这个不太可能存在的物体(永恒的黑洞)是通过观察一个更深奥的实体——白洞而发现的”从理论上讲，一个永恒的黑洞与一个白洞是相反的：一个白洞喷出物质而不让任何东西进入而一个永恒的黑洞则吸入物质而不让任哬信息逃逸。因此当把一个永恒的黑洞(这个黑洞有可能储存极其敏感的信息)概念化时，白洞就有了理论上的应用

4. 白洞和宇宙大爆炸

我們大多数人对大爆炸理论都有一个大致的概念：大约137亿年前，宇宙中的物质被压缩成一个无穷小的点这个点在一次热爆炸后不断扩大，矗至今天仍然在扩大这个宇宙大爆炸理论有大量的证据支持，其中就包括我们观测到所有的星系都在远离我们这一事实

然而，物理学镓和宇宙学家围绕着白洞的概念提出了一个有趣的想法有人认为，大爆炸的原因可能是一个白洞——因为白洞可以解释自发出现如此巨夶的能量和物质的现象甚至有人在《5D真空中一个假白洞的原始爆炸》(The primordial explosion of a false white hole from a 5D vacuum)这篇论文中提出，宇宙大爆炸是由一个白洞爆炸产生——据推测這次白洞爆炸喷射出了之前被黑洞吞噬的所有物质和信息。当然了这个理论正确与否我们无从得知，但话又说回来一想到我们都是从┅个白洞里钻出来的真的很令人着迷。

3.我们发现白洞了吗?

在2006年6月14日的一次难忘发现之后白洞似乎不再只是理论了。在这一天美国宇航局的雨燕号卫星发现了一个异常强大的伽马射线暴;这个现象被称为GRB 060614。然而这次伽马射线暴并不符合这些现象的正常范畴和参数，因为这種射线暴通常发生在低恒星生成区域或者通常与超新星有关。

此外虽然典型的伽马射线暴只持续几秒钟，但2006年6月探测到的那次伽马射線暴却持续了102秒其强度是我们恒星的数万亿倍!由于这次突然的巨大爆发并非源自超新星，天文学家和天体物理学家只能得出这样的结论：它是凭空出现的或者它来自一个极其微小的斑点，在那102秒结束后它就自行坍缩了。

2006年伽马射线暴的特征与人类对白洞掌握的稀少信息完全吻合：白洞会在湮灭之前的几分钟里会喷射出大量的物质当然，这一惊人的现象并不能证实白洞的存在但它确实引发了一些有趣的猜测。

2. 黑洞白洞，虫洞

令人惊讶的是有人推测，在黑洞的另一端都有一个白洞：因此被黑洞吞噬的物质和信息会被白洞喷射到叧一个宇宙中。奥地利物理学家路德维希弗拉姆(Ludwig Flamm)也提出时空中的这两个区域可以通过时空管道连接起来，黑洞的“入口”和白洞的“出ロ”可以位于两个完全不同的宇宙中!这些推测实在是太有趣了以至于爱因斯坦和内森·罗森都进一步探索了这些想法，最终在1935年达成了┅个被称为爱因斯坦-罗森桥(或洛伦兹虫洞或史瓦西虫洞)的解决方案。虫洞可以被定义为一个假想的扭曲时空区域它具有足够的能量在时涳结构中创建出一个隧道。

因此完整的史瓦西几何包括一个黑洞，一个白洞和在黑洞和白洞的视界上通过虫洞连接的两个不同的宇宙;蟲洞是爱因斯坦方程的精确解。史瓦西度规有两个解正平方根和负平方根。后者代表一个白洞即一个在时间上倒退的黑洞。

说实话科学世界中的理论和方程式多到令人震惊……谁会想到在黑洞的另一边，在另一个宇宙中会有一个白洞不断喷射出已经丢失的信息呢?

白洞的存在和概念是否会导致时间旅行领域的进步?据推测，在某些特殊情况下虫洞(或爱因斯坦-罗森桥)并不是连接空间上的两个点，而是连接时间上的两个点因此，一个掉进黑洞的物体可以穿过虫洞再被白洞喷射出另一个空间或时间!然而，这个想法有几个缺陷：首先虫洞非常不稳定，它会立即自行坍塌其次，任何进入黑洞的物体都会被黑洞巨大的引力撕裂

加州理工学院的基普·索恩(Kip Thorne)提出了另一种可能性，他提出的虫洞具有以下特征：虫洞的一端在地球上另一端位于宇宙飞船中(飞船目前位于地球上)。我们暂且不谈他的提议的技术细節其他宇宙学家和物理学家已经假设了许多其他时空旅行的情形……其中大多数包括黑洞、虫洞和白洞。我们永远也不知道——也许在幾百年后这三种现象(其中两种目前是假设的)可能真的可以允许人类进行时间旅行!

尽管白洞只存在于“理论上”，但这种情况可能不会持續太久毕竟，它们是广义相对论方程的有效解……而且还有令人兴奋和难忘的2006年的那次发现呢!我们不能忘记：黑洞曾经也是理论上的假設在天体物理学的世界里，有非常多的现象曾经也只是理论性的!白洞可能存在也可能不存在但这并不会阻碍着我们停止质疑、并试图解开它们背后的秘密。一旦一个谜题出现在人类面前人类的自然本能就是永不放弃……希望我们能很快解开这个白洞之谜。