宇宙中的白洞是怎麼回事?

2023-03-22 17:57:04 2

白洞(white hole)是個假設的宇宙特性。被視為相反於黑洞的天體。黑洞表面讓所有物質無從逃跑，而白洞則是物質和能量的爆發，因此任何物質都無法進入白洞。白洞可能是解決廣義相對論(general relativity)的方案之一。此定律意味著如果在宇宙中存在著永恆的黑洞，那麼白洞應該也存在。白洞就是反轉時間的黑洞，具有重力，所以它們會吸引物質，但任何東西與白洞碰撞過程中是永遠無法到達白洞。

理論上如果搭乘宇宙飛船接近白洞時，極有可能會被足以毀掉宇宙飛船的巨大的能量所覆蓋，即使宇宙飛船能夠承受伽瑪射線，光速本身就會讓宇宙飛船放慢速度，就像在地球時空氣阻力會讓行駛的車輛減速一樣。

即使宇宙飛船構造能不受能量發射的影響，時空在白洞周圍會怪異扭曲現象;接近白洞會像上坡，當你越動越慢，所需要的加速度卻愈來愈大。宇宙中並沒有足夠的能量讓你進入白洞。當然這是相當違反直覺的。白洞的能量怎麼會來自時空於本身？這就是為什麼白洞不可能存在的理由之一。有些理論認為白洞確有可能存在，但也許和廣義相對論所描述的不太一樣。

因為白洞被稱為與黑洞相反的天體，白洞也可由引力奇點（ Gravitational singularity ）形成。奇點是時空的一個極小的點，在這個小點重力場變成無限大 。在物理學中無限值通常是意味著理論有缺失不足之處，因此量子力學和相對論對於奇點無法詳細說明也不足為奇了。

可能的選項

很多白洞的現象已被提出。而之所以被提出是因為那是我們一直無法詳細解釋這神秘物體。伽瑪射線(Gamma ray)暴裂、快速旋轉的脈衝星(pulsars)，以及即將壽終的黑洞都被研究過了。甚至大爆炸(the Big Bang)也被描述成是一個白洞。縱然白洞存在的理論引發一些疑問， 但到目前為止，並無人直接觀測到白洞 。在沒有更多觀察或更完整的理論出現之前， 白洞似乎只是作為一個標記。

大爆炸(大霹靂The Big Bang)是白洞正是此趨勢明顯例子之一。在我們尚未確定宇宙的大小之前，有些猜測宇宙是由比我們所見還大的白洞產生的。現在我們知道宇宙極有可能是浩瀚無邊的，使得以往對白洞的解釋幾乎可以肯定是錯誤的。

理論的限制

白洞是一個特定類型的奇點(singularity)：一個裸奇點(naked singularity)。如同黑洞的奇點無法直接觀察，因為逃逸速度(escape velocity)（需要掙脫引力的速度）大於光速，所以沒有任何東西得以逃離。黑洞奇點是由一個分隔我們與黑洞的界面也就是事件視界 (event horizon)所保護著。在數學上，當有了一個奇點，時空便被破壞。為了避免這個問題，所以有事件視界的說法形成。

一個裸奇點是指沒有事件視界(event horizon)的奇點。根據廣義相對論的基本原則，宇宙不允許裸奇點的存在。這個想法被稱為宇宙審查假說(cosmic censorship hypothesis)。然而數值模擬以及現今量子引力理論暗示了裸奇點有存在的可能。以量子力學來描述黑洞的性質會有個奇怪的現象是不包括重力的。如果以時間倒帶或快轉觀看黑洞，它的行為完全一樣也仍然是一個黑洞。這點雖不是量子理論和相對論之間最重要的衝突，但仍是兩者顯著的歧異。

白洞存在最重要的限制是量度系統制序的方法:熵(entropy)。根據熱力學定律，宇宙的熵淨值始終不斷增加。熵可以局部下降;例如，冷凍櫃降低水的熵將其變成冰，但冷凍櫃的機器則釋放大量的熱，所以熵的總合仍在不斷地增加。白洞降低了熵，這正是白洞存在的基本反證。在宇宙中的事物都依循著熱力學定律(the laws of thermodynamics)。儘管常有人宣稱永動機(perpetual motion machines)和一些特殊事件並不符合熱力學定律，到目前為止，還未觀察到任何違反熱力學定律的現象，。

白洞的未來

白洞吸引了很多人，也提供了平衡的概念。白洞研究應將繼續。就以黑洞為例，廣義相對論的幾個特點，當初僅是好奇的理論。目前沒有確切的證據證明白洞的存在，但或許在這浩瀚複雜的宇宙中，的確有白洞存在的空間。