宇宙中有黑洞，還有白洞嗎？(嘮“科”)

　　著名科幻作家劉慈欣在小說《詩云》中曾描寫過“微型白洞”，讓很多人浮想聯(lián)翩。想象一下，宇宙中有這樣的天體，像一座永不枯竭的“噴泉”，不斷向外噴射光和物質(zhì)，任何物體一旦接近它，就會(huì)被猛烈“推開”。

　　這就是理論中的白洞。

　　要認(rèn)識(shí)白洞，還得從它的“孿生兄弟”黑洞講起。

　　20世紀(jì)初，物理學(xué)家卡爾·史瓦西解出了愛因斯坦廣義相對(duì)論的一個(gè)精確解，這個(gè)數(shù)學(xué)結(jié)果預(yù)言：如果一個(gè)天體的質(zhì)量被壓縮到某個(gè)臨界半徑(后來稱為“史瓦西半徑”)內(nèi)，它周圍的時(shí)空將變得極度彎曲，形成一個(gè)連光也無法逃逸的區(qū)域。這個(gè)區(qū)域就是黑洞。

　　然而，黑洞的存在曾一度飽受質(zhì)疑，就連愛因斯坦也認(rèn)為它只是數(shù)學(xué)上的假想產(chǎn)物，并非真實(shí)存在。

　　直到1971年，天文觀測(cè)顯示，天鵝座X—1雙星系統(tǒng)中伴隨藍(lán)超巨星的不可見天體極有可能是一個(gè)黑洞。之后越來越多的觀測(cè)證據(jù)顯示，黑洞廣泛存在于星系中心和大質(zhì)量恒星殘骸中。2019年，M87星系中心超大質(zhì)量黑洞的照片發(fā)布，我們得以“看見”黑洞。最近，這個(gè)黑洞又有了新照片。

　　如果把黑洞比作宇宙中的“無底洞”，任何靠近它的物質(zhì)都會(huì)被吞沒，連光也無法逃脫，那么白洞恰恰相反：它不允許任何東西進(jìn)入，只負(fù)責(zé)向外“吐”出物質(zhì)和能量。

　　有趣的是，白洞和黑洞在數(shù)學(xué)上是同一個(gè)“解”——它們的質(zhì)量、角動(dòng)量、電荷都相同，唯一的區(qū)別是時(shí)間反了過來。

　　黑洞不斷吞噬物質(zhì)，是有進(jìn)無出的“宇宙深淵”；而如果把時(shí)間倒放，它就變成了不斷噴發(fā)物質(zhì)的白洞。更令人驚奇的是，有些理論認(rèn)為，黑洞和白洞之間可能由一種叫“蟲洞”的時(shí)空隧道相連。假如一個(gè)粒子從黑洞掉進(jìn)去，穿過蟲洞，就有可能從白洞噴出來——實(shí)現(xiàn)真正意義上的“星際穿越”。

　　理論成立，但現(xiàn)實(shí)中白洞真的存在嗎？

　　迄今為止，還沒有任何觀測(cè)證據(jù)表明白洞真實(shí)存在。部分科學(xué)家認(rèn)為，白洞缺乏合理的形成機(jī)制——黑洞由大質(zhì)量恒星坍縮形成，即使時(shí)間倒流，也只會(huì)回到坍縮前的恒星，而非形成白洞。

　　但部分科學(xué)家認(rèn)為，白洞理論可以用來解釋宇宙中某些現(xiàn)象。比如類星體驚人的能量輸出，甚至我們宇宙的誕生本身，也可能源于一個(gè)原始白洞的噴發(fā)。但是，這些猜想都缺乏天文觀測(cè)的支持。

　　盡管白洞尚未被證實(shí)存在，但一些科學(xué)家提出了新的猜測(cè)。

　　廣義相對(duì)論預(yù)言黑洞中心有一個(gè)密度無限大的“奇點(diǎn)”，這與量子力學(xué)矛盾，意味著廣義相對(duì)論在奇點(diǎn)附近不再適用。意大利物理學(xué)家卡洛·羅威利在研究圈量子引力時(shí)提出：當(dāng)物質(zhì)被黑洞壓縮到極限時(shí)，可能會(huì)產(chǎn)生劇烈的量子反彈，把物質(zhì)重新噴發(fā)出來——這時(shí)，黑洞就轉(zhuǎn)變成了白洞。如果這個(gè)理論成立，那么我們宇宙中的每一個(gè)黑洞，未來都可能變成一個(gè)白洞。

　　也許在不遠(yuǎn)的某一天，我們真能發(fā)現(xiàn)白洞，并通過白洞，打開一扇通往宇宙深處的星際之門。

　　(作者為西南大學(xué)物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院副教授，本報(bào)記者王欣悅采訪整理)

　　楊 科

　　《 人民日?qǐng)?bào) 》( 2025年10月11日 06 版)