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白洞

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廣義相對論中,白洞(英語: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。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,因為熱力學認為不是保持不變就是增加,但白洞會使熵減少。于2012年发表的一篇论文认为宇宙形成最初的大爆炸是短暂喷发的白洞[1]。在论文中,作者还认为白洞理论可以解释2006年发现的伽玛射线暴——GRB 060614[2]。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

白洞是黑洞的時間反演對稱,因此,只會向外釋放物質與輻射,無法讓任何物質與光線返回其事件視界。另外,白洞被認為是高度不穩定的,只要外部時空稍微有擾動,它變化迅速塌縮成黑洞。

同時,白洞似乎違反了熱力學第二定律,因為它是一個從無序狀態釋放有序物質的過程,違反熵增定律。由於尚未於現實中觀察到,其存在與穩定性仍然充滿爭議。

起源

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。

白洞的概念起源於愛因斯坦場方程式中黑洞解的時間反演解,最初是由物理學家罗伯特·奥本海默哈特蘭·史奈德於1930年代所提出。1964年,宇宙學家伊戈尔·诺维科夫尼古拉·卡尔达肖夫進一步發展提出了白洞為史瓦西度規的最大版本。

當我們採用史瓦西坐標時,外部觀察者覺得物體落入黑洞似乎需要無限的時間;相似地,外部觀察者覺得物理到白洞的事件視界出現也需要無限的時間。

克氏圖中,我們不難發現黑洞可以包含來自任一宇宙的粒子;同樣地,白洞也可以向外發射任一宇宙的粒子。

大霹靂/超大質量白洞

白洞熱力學


參見

参考资料

  1. ^ A. Retter & S. Heller. The revival of white holes as Small Bangs. New Astronomy. 2012, 17 (2): 73–75. Bibcode:2012NewA...17...73R. arXiv:1105.2776可免费查阅. doi:10.1016/j.newast.2011.07.003. 
  2. ^ Steve Nerlich. Small bangs and white holes. phys.org. 23 May 2011 [2019-10-16]. (原始内容存档于2020-11-02).