广义相对论如何预测白洞的存在
科学探索万象经验2023-05-08
在爱因斯坦广义相对论发表几个月后,处在战场的史瓦西就一个非常特殊的情况解了这个方程,由此产生的史瓦西度规描述了一个最简单的黑洞,一个没有旋转、没有电荷也不会消失的永恒黑洞。 黑洞内部发生的时间不是外部宇宙过去或未来历史的一部分,从外部观察者的角度来看,在事件视界上发生的任何事件(包括掉入其中的),都发生在无限远的未来。一旦掉入黑洞,史瓦西度规告诉我们时间和空间会转换它们的角色,奇点不再占据中心位置,而是占据了一个不可避免的未来时间。 到目前为止,该区域完全符合对白洞的描述,过去的永恒黑洞在技术上来说是一个白洞。但是,它不是我们可以观察到的,这主要有两个原因。第一,从过去的白洞射出的光线永远无法到达我们,因为从我们的角度来看,过去的奇点和过去的事件视界在过去是无限远的,光必须穿越无限的事件才能达到我们这里。第二,没有永恒的黑洞,宇宙不是永恒的,它甚至不是从黑洞开始的。 虽然可以在广义相对论中建立一个白洞,但宇宙还需要遵守其他物理定律,例如热力学第二定律。可以想象,一次极其罕见的熵下降可能会导致有效的时间逆转,并可能形成一个白洞。据推测,宇宙大爆炸本身来自极不可能的熵下降,碰巧的是,大爆炸在数学上看起来很像一个白洞。有人提出,当一个黑洞形成时,一个白洞会在“另一侧”形成,进入黑洞的能量离开白洞。物理学家李·斯莫林更进一步提出,由此产生的白洞是一个新的婴儿宇宙的大爆炸。 |