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第171章 白洞

氧氣也能成爲(wèi)尋找地外生命跡象的標(biāo)誌。氧氣的性質(zhì)比較活潑,很快就和別的物質(zhì)結(jié)合。正是因爲(wèi)光合作用才導(dǎo)致地球大氣中較高的氧氣濃度,而在10億年前,它的濃度還不到現(xiàn)在的一半。天文學(xué)家可以藉助光譜分析測量出行星大氣層的氧氣含量。如果某顆行星的氧氣含量異乎尋常的高,那麼那裡就可能存在著生命。同樣,二氧化碳和水也在被關(guān)注之列。

搜尋地外文明是一項嚴(yán)肅的科學(xué)研究,我們什麼時候才能得到答案?或許是明天,或許是1萬年。既然地球上的生命能夠從無生命的物質(zhì)中產(chǎn)生出來,那麼在宇宙中的其他地方也有可能發(fā)生類似的故事。

德雷克提出過一個計算銀河系中文明數(shù)量的著名公式,即德雷克公式。這個公式中包含一個重要的因子,即一個文明能夠維持的時間。作爲(wèi)一個物種,能不能安全的度過掌握危險技術(shù)的最初階段(例如,人類能否不被自身創(chuàng)造出來的核武器毀滅?),而變得理性,這至關(guān)重要。不同的人對於文明延續(xù)的時間有不同的看法,樂觀的人得出的結(jié)論是銀河系中有1000萬個文明,而悲觀者的數(shù)字是不超過1個。

歷史上關(guān)於這個話題很多人都有過自己的見解:

尋找太陽系以外的行星系,這是探索地外文明的又一個方向。——卡爾·薩根

地外文明的探索不僅是宇宙探索的一部分,同時對人類的進(jìn)化和科技的發(fā)展將產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。——周海中

SETI在宇宙中探查各種頻譜的信號,希望發(fā)現(xiàn)地外文明有意或無意的廣播。這樣一個項目的成功概率是難以確定的。——塞思·肖斯塔克

近年來搜尋地外文明計劃的資金越來越難籌集,隨著經(jīng)濟(jì)衰退的持續(xù),我們不得不將預(yù)計發(fā)現(xiàn)地外文明的時間表向後推遲。——弗蘭克·德雷克

除此之外,最讓華楓驚訝的就是區(qū)別於黑洞的白洞:

白洞是一個強(qiáng)引力源,其外部引力性質(zhì)均與黑洞相同,白洞可以把它周圍的物質(zhì)吸積到邊界上形成物質(zhì)層。白洞理論主要可用來解釋一些高能天體現(xiàn)象。

白洞是宇宙中的噴射源,可以向外部區(qū)域提供物質(zhì)和能量,但不能吸收外部區(qū)域的任何物質(zhì)和輻射,所以白洞是一個只發(fā)射、不吸收的特殊宇宙天體,與黑洞正好相反。

廣義相對論所預(yù)言的一種性質(zhì)正好與黑洞相反的特殊天體。白洞目前還僅是一種理論模型,但尚未被觀測所證實。

按照白洞理論,白洞和黑洞相似,也有一個封閉的邊界。聚集在白洞內(nèi)的物質(zhì),只可以經(jīng)邊界向外運(yùn)動,而不能反向運(yùn)動。因此這種天體外面的物質(zhì)不能進(jìn)入。

根據(jù)白洞理論,有人認(rèn)爲(wèi)類星體的核心可能是一個白洞。當(dāng)白洞內(nèi)超密態(tài)物質(zhì)向外噴射時,就會同它周圍的物質(zhì)發(fā)生猛烈的碰撞,從而釋放出巨大能量。由此推斷,有些X射線、宇宙線、射電爆發(fā)、射電雙源等現(xiàn)象,可能會與白洞的這種效應(yīng)有關(guān)。白洞的力是排斥力與黑洞的吸引力相反的力。

由於白洞周圍具有很強(qiáng)的引力場,它把附近的塵埃、氣體和輻射吸引到邊界上來,產(chǎn)生很高的加速度,從而與從白洞內(nèi)高速向外噴射的物質(zhì)微粒相碰撞,產(chǎn)生巨大的能量輻射。X射線、宇宙射線、射電爆發(fā)及雙射電源等高能現(xiàn)象,都可看成是白洞與其周圍吸積物質(zhì)相互作用的結(jié)果。用白洞模型解釋宇宙背景X射線和γ射線的來源,也得到了與觀測結(jié)果相近的能譜。

白洞內(nèi)膨脹物質(zhì)所發(fā)出的輻射具有紫移特徵,尤其在最初膨脹階段,這種紫移表現(xiàn)得特別明顯。對於白洞的起源,一種看法認(rèn)爲(wèi),白洞內(nèi)的超密物質(zhì)由引力塌縮形成黑洞時獲得,它們經(jīng)過某種內(nèi)部的矛盾運(yùn)動,轉(zhuǎn)變成膨脹狀態(tài),而又從中心奇點(diǎn)向外拋射出來;比較流行的看法認(rèn)爲(wèi),白洞來源於整個宇宙的大爆炸。

當(dāng)宇宙由超高密態(tài)爆炸時,由於爆炸的不均勻性,有些超密態(tài)物質(zhì)在拋出後仍處於奇點(diǎn)狀態(tài),它們可以等待一定的時間以後纔開始膨脹和爆發(fā),而成爲(wèi)新的局部膨脹核心。有些核心的爆發(fā)時間已延遲了1010年(10000000000年,合100億年)左右,它們一旦爆發(fā)就形成了今天所能觀察到的類星體或其他高能天體,故白洞又稱爲(wèi)“延遲核”。隨著宇宙學(xué)的發(fā)展,人們將進(jìn)一步揭開它的奧秘。

從定義上來說,白洞與黑洞是物理學(xué)家們根據(jù)黑洞在愛因斯坦的廣義相對論上所提出的“假想”物體,或一種數(shù)學(xué)模型。物理學(xué)界

和天文學(xué)界將白洞定義爲(wèi)一種超高度緻密物體,其性質(zhì)與黑洞完全相反。白洞並不是吸收外部物質(zhì),而是不斷地向外圍噴射各種星際物質(zhì)與宇宙能量,是一種宇宙中的噴射源。簡單來說,白洞可以說是時間呈現(xiàn)反轉(zhuǎn)的黑洞,進(jìn)入黑洞的物質(zhì),最後應(yīng)會從白洞出來,出現(xiàn)在另外一個宇宙。

由於具有和“黑”洞完全相反的性質(zhì),所以叫做“白”洞;又因爲(wèi)黑洞的引力使得光也無法逃脫,而白洞和黑洞是完全相反的(連光也會被排斥掉),所以呈現(xiàn)爲(wèi)白色,叫做白洞。它有一個封閉的邊界,聚集在白洞內(nèi)部的物質(zhì),只可以向外運(yùn)動,而不能向內(nèi)部運(yùn)動。因此,白洞可以向外部區(qū)域提供物質(zhì)和能量,但不能吸收外部區(qū)域的任何物質(zhì)和輻射。白洞是一個強(qiáng)引力源,其外部引力性質(zhì)與黑洞相同。

在量子力學(xué)中,黑洞發(fā)出霍金輻射,因此可以通過輻射氣體達(dá)到熱平衡(不是強(qiáng)制性的)。由於熱平衡態(tài)是時間反轉(zhuǎn)不變量,Stephen Hawking認(rèn)爲(wèi)熱平衡黑洞的時間反轉(zhuǎn)仍然是熱平衡中的黑洞,這可能意味著黑洞和白洞是同一物體。從一個普通的黑洞發(fā)出的霍金輻射可以通過白洞的輻射得到確認(rèn)。

白洞可以把它周圍的物質(zhì)吸積到邊界上形成物質(zhì)層。白洞學(xué)說主要用來解釋一些高能天體現(xiàn)象。當(dāng)前天文學(xué)家還沒有實際找到白洞,還只是個理論上的名詞。白洞是理論上通過對黑洞的類比而得到的一個十分“學(xué)者化”的理論產(chǎn)物,更多的表現(xiàn)爲(wèi)一種數(shù)學(xué)模型。

和黑洞完全不一樣,白洞不會吸收任何物體,相反的,白洞會不斷釋放出物質(zhì),包括基本粒子和場。

白洞和黑洞一樣,有一個封閉的“視界”。不過和黑洞不一樣,時空曲率在這裡是負(fù)無窮大,也就是說,在這裡,白洞對外界的斥力達(dá)到無窮大,即使是光筆直向白洞的奇點(diǎn)衝去,會被其彈回,所以它不可能進(jìn)入白洞一步。

理論上,白洞也可以根據(jù)是否旋轉(zhuǎn),是否帶有電荷而區(qū)分類型,但是理論物理學(xué)家們認(rèn)爲(wèi),白洞的無窮大的斥力會迫使白洞不帶有任何電荷,因爲(wèi)電荷很容易就被趕到了視界外。而旋轉(zhuǎn),也被認(rèn)爲(wèi)是不可能的。

不過白洞看來只可能是一種想象中的產(chǎn)物。因爲(wèi)如果白洞不吸收任何物體而僅僅是噴射物質(zhì)(能量),那麼無論這個白洞的質(zhì)量有多大,它的物質(zhì)也會很快地被噴射光。

當(dāng)然,物理學(xué)家們也爲(wèi)白洞提供了幾個存在的想法,其中有的人認(rèn)爲(wèi)白洞和黑洞通過蟲洞連接,從而使母宇宙和嬰兒宇宙之間獲得聯(lián)繫。關(guān)於這種機(jī)制,可以參考關(guān)於“時間蟲洞”的概述(詳見霍金的《果殼中的宇宙》)。

白洞其實就是黑洞的反演,而黑洞與白洞之間有三維以上的一個通道,從黑洞裡面進(jìn)去,從白洞裡面出來,因爲(wèi)這些物質(zhì)從黑洞那邊被吸進(jìn)去時有很大的速度,所以從白洞裡噴發(fā)出來也有很大的速度,但是他們的速度一般相等。黑洞作爲(wèi)事物的一個發(fā)展終極,必然引致另一個終極,就是白洞。其實膨脹的大爆發(fā)宇宙論中,早就碰到了原初火球

奇點(diǎn)問題,這個問題其實一直困擾著科學(xué)家們。這個奇點(diǎn)的最大質(zhì)量與密度和黑洞的奇點(diǎn)是相似的,但他們的活動機(jī)制卻恰恰相反。高能量超密物質(zhì)的發(fā)現(xiàn),顯示黑洞存在的可能,自然也顯示白洞存在的可能。

如果宇宙物質(zhì)按不同的路徑和時間走到終極,那麼也可能按不同的時間和路徑從原始出發(fā),亦即在大爆發(fā)之初的大白洞發(fā)生後,仍可能出現(xiàn)小爆發(fā)小白洞。而且,流入黑洞的物質(zhì)命運(yùn)究竟如何呢?是永遠(yuǎn)累積在無窮小的奇點(diǎn)中,直到宇宙毀滅,還是在另一個宇宙涌出呢?

1960年以來, 由於空間探測技術(shù)在天文觀測中的廣泛應(yīng)用,人們陸陸續(xù)續(xù)發(fā)現(xiàn)了許多高能天體物理現(xiàn)象,例如宇宙X射線爆發(fā)、宇宙γ射線爆發(fā)、超新星爆發(fā)、星系核的活動和爆發(fā)以及類星體、脈衝星,等等。

這些高能天體物理現(xiàn)象用人們已知的物理學(xué)規(guī)律已經(jīng)無法解釋。就拿類星體來說吧,類星體的視大小與一般恆星相當(dāng),而它的亮度卻比普通星系還亮幾萬倍。

類星體這種個頭極小、亮度極大的獨(dú)特性質(zhì),是人們從未見到過的,這就使科學(xué)家們想到類星體很可能是一種與人們已知的任何天體都迥然不同的奇異天體。

如何解釋類星體現(xiàn)象呢?科學(xué)家們提出了各種各樣的理論模型。1964年,前蘇聯(lián)宇宙學(xué)家Igor Novikov提出白洞存在的可能性 ,以色列的尼也曼提出的白洞模型,引起了大家的注意。白洞概念就這樣橫空出世了。

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