1960年以來, 由於空間探測技術在天文觀測中的廣泛應用,人們陸陸續續發現了許多高能天體物理現象,例如宇宙x射線爆發、宇宙γ射線爆發、超新星爆發、星係核的活動和爆發以及類星體、脈衝星,等等。
這些高能天體物理現象用人們已知的物理學規律已經無法解釋。就拿類星體來說吧,類星體的視大小與一般恆星相當,而它的亮度卻比普通星係還亮幾萬倍。類星體這種個頭極小、亮度極大的獨特性質,是人們從未見到過的,這就使科學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。
如何解釋類星體現象呢?科學家們提出了各種各樣的理論模型。1964年,前蘇聯宇宙學家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。
白洞學說出現已有一段時間,1970年捷爾明便提出它們存於類星體,劇烈活動的星係中的可能性。相對論和宇宙論學者早已明白此學說的可能性,隻是這與一般正統的宇宙觀不同,較不易獲得承認。某些理論認為,由於宇宙物體的激烈運動,或者星係一部噴出的高能小物體,它們遵守著克卜勒軌道運動。這是一種高度理想化的推測,亦即一個地方有幾個白洞,在星係核心互相旋轉,偶然噴出滿天星鬥。噴出的白洞演化成新星係。而從星係團的照片中可觀察到一係列的星係由物質連線起來。這顯示它們是由一連串劇烈噴射所形成的。照此來說,白洞可能會像阿米巴原蟲一樣分裂生殖,由分裂而形成星係,進而形成星域。然而這又和當前的理論相違背。
從此看來,就是星係生成也有不同見解。有的天文學家便提出並接受宇宙之初便有不均勻物質的結塊,而其中便包含了白洞。宇宙向最初奇點收縮,星係、星係群都同一動作,這當然和黑洞的奇點相似。宇宙的不同區域,其密度皆不同,收縮時首先在高密度的地方,達到了黑洞的臨界密度,從此消失在視界之後,宇宙不斷收縮,使不斷出現高密奇點。宇宙成為大量黑洞及周圍物質的集合體。然而事實上,宇宙是膨脹而非收縮的,因此它是白洞而不是黑洞。在宇宙整體性源始的大奇點中存在著密度高的小質點,它們隨著膨脹向四麵八方擴散,大白洞大量爆發生出小白洞。星係等不均勻物體,正是由它生成的。不均勻物體之所以易和黑洞拉上關係,皆是因為它和膨脹現狀相對稱的宇宙中區域性收縮的過程。當前宇宙中黑洞和白洞的存在是並行不悖的,是過程的兩個端點而已。黑洞奇點是物質末期塌縮的終點,白洞物質的起點是星係的始端。隻不過各過程不是同時,而是先後交錯的。
科學家們普遍認為,自從大爆炸以來,我們的宇宙在不斷膨脹,密度在不斷減少。因此,正在膨脹著的天體和氣體乃至整個宇宙,在200多億年(一說137億年)以前,是被禁錮在一個“點”(流出奇點)上,原始大爆炸後,開始向外膨脹,當它們衝出“視界”的外麵,就成為我們看得見的白洞。
與上述相反的一種觀點認為,由於原始大爆炸的不均勻性,一些尚未來得及爆炸的緻密核心可能遺留下來,它們被丟擲以後仍具有爆炸的趨勢,不過爆炸的時間推遲了,這些推遲爆發的核心——“延遲核”就是白洞。
也有人認為,白洞可能是黑洞“轉化”而來。就是說,當黑洞的坍縮到了“極限”,就會經過內部某種矛盾運動質變為膨脹狀態——反坍縮爆炸,這時它便由向內積吸能量,轉變為從中心向外輻射能量了。
最富吸引力的一種觀點認為,像宇宙中有正負粒子一樣,宇宙中也一定存在著與黑洞(負洞)相同,而性質相反的白洞(正洞)。它們對應地共生在某個宇宙膨脹泡的泡壁上,分屬兩個不同的宇宙。
由於我們的宇宙中存在著10萬多個黑洞,同樣也可能存在著數目相等的白洞。於是,在宇宙繼續膨脹過程中,白洞周圍一些質量稍許密集區域就變得更加密集;黑洞周圍的一些質量稍微稀薄的區域就變得更加空虛。這些大片空虛的區域就是空洞。
輻射若是由白洞產生,這現象就很自然了。輻射能愈高,藍移也愈大,所以最初可見光也都移到紫外區了。他還計算了銀河係中偶然的小規模爆發現象,說明瞭銀河內小白洞隨時爆發的可能性,例如短期間活動的銀河內x-ray,劇烈的最高能量最先到達,其後能量下降,整體按冪函式遞減在光譜中顯示出來。這和白洞理論計算是一致的。各x-ray之間,光譜不盡相同,不過這差異可從白洞對自己產生的電磁輻射產生畸變說明。因為白洞內產生的輻射可能有黑體輻射(微波以下噪音),同步輻射(帶電粒子在強磁中通過而產生)等不同形態。人造衛星偶然觀測到的突發r射線,可以白洞影響說明;宇宙射線背景高能粒子的生成,也可以認定是白洞噴發的物體。但是一個天體的引力會大過天體的斥力,那白洞噴發的一切東西又會被吸迴白洞裏才對。
“白洞”還隻是個理論名詞,科學家並未實際發現。在技術上,要發現黑洞,甚至超巨質量黑洞,都比發現白洞要容易的多。也許每一個黑洞都有一個對應的白洞!但我們並不確定是否所有的超巨質量的“洞”都是“黑”洞,也不確定白洞與黑洞是否應成對出現。但就重力的觀點來看,在遠距離觀察時兩者的特性則是相同的。
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