黑洞、白洞、蟲洞有何區別?或許是宇宙智慧生命的枷鎖

黑洞、白洞、蟲洞,它們之間有何聯絡?又有何不同?你思考過嗎?

最早提出黑洞這種天體的不是物理學家,而是一位不務正業的地理學家,在1783年,英國地理學家約翰米歇爾提出,如果一個天體擁有與太陽相等的質量,但是直徑只有三公里,那麼此天體表面引力將十分巨大,連光都無法逃脫,這個觀點被稱為黑洞假說。因為時代背景的原因,當時根本沒人信一個地理學家的胡謅,直到一百多年後,德國物理學家卡爾什瓦西,透過解相對論的方程對黑洞進行了精確描述。

黑洞、白洞、蟲洞有何區別?或許是宇宙智慧生命的枷鎖

當時一戰爆發,史瓦西被迫捲入了戰爭,加入了德軍,併成為一名炮兵上尉,上戰場沒多久,不幸染病在病床上,他沒打算好好養病,因為他覺得自己時日無多,所以潛心研究相對論和量子論。他把論文寄給愛因斯坦,愛因斯坦自己也不相信會存在黑洞這種奇特的天體,但還是幫他發表了論文,論文發表沒多久史瓦西就已去世了,隨著時代的進步,並且在霍金等人的研究推動下,黑洞理論被大家廣泛接受。

2019年,透過事件視界望遠鏡,人們更是拍到了超大質量黑洞M87的真實照片,黑洞的真實存在性已經毋庸置疑了,黑洞簡單來說可以分為兩大類,一種是恆星黑洞,一種是超大質量黑洞,恆星黑洞質量大約為3-30倍太陽質量,它是大質量恆星在生命末期由引力坍縮形成的黑洞,這些恆星級黑洞會不斷吞噬周圍的物質,在億萬年的吞噬過程中會成長為超大質量黑洞。

黑洞、白洞、蟲洞有何區別?或許是宇宙智慧生命的枷鎖

除了吞噬這個方法,合併也是黑洞成長常用的方法,弱肉強食,不僅適用於大自然,在宇宙中同樣如此,一般超大質量的黑洞,其質量在幾百萬到上億倍太陽質量之間,每個像銀河系這種級別的星系,其中心都會有一個超大質量黑洞,它的引力使整個星系圍繞它旋轉運動。黑洞質量巨大,引力極強,一旦進入視界內,連光都無法逃逸,如果一個人掉進黑洞中,他會有什麼奇妙的體驗呢?

如果是恆星級的黑洞,因為它的史瓦西半徑較短,你的頭和腳尖的引力差非常巨大,一瞬間就被拉成麵條,然後被吸入奇點消失不見,如果是超大質量黑洞,或許你不會瞬間去世,超大質量黑洞的平均密度可以很低,中央引力奇點距離視界很遠,你掉落中不會感受到明顯的潮汐力,直至你到達黑洞的深處。如果說黑洞是隻進不出的守財奴,那麼白洞恰好相反,它是隻出不的散財童子。

黑洞、白洞、蟲洞有何區別?或許是宇宙智慧生命的枷鎖

白洞是廣義相對論預言的一種天體,目前僅是一種理論模型,尚未被觀測證實,白洞和黑洞一樣也有超強的引力,白洞和黑洞相似,也有一個封閉的邊界,聚集在白洞內的物質只可以經邊界向外運動,而不能反向運動。白洞的超強引力可以把它周圍的物質吸積到邊界上,形成物質層,以前科學家認為亮度奇高的類星體內部是一個白洞,但是現在研究表明,類星體也是黑洞所驅動的,現在一些科學家有一種新觀點,認為宇宙大爆炸時的起點正是白洞所形成的。

黑洞、白洞、蟲洞有何區別?或許是宇宙智慧生命的枷鎖

宇宙大爆炸就是一個噴射能量的過程,在開始的一瞬間,我們完全可以說它是一個不斷向外吐出物質和能量的東西,這和白洞的性質一樣,而且我們的宇宙也是在爆炸和擴張中產生了物質能量、暗能量以及宇宙力場等,這些也完全符合白洞噴發物的特徵。也有人認為黑洞的盡頭就是白洞,黑洞一端不斷吸收物質,而白洞一端不斷排出物質,這些物質會進入到另一個平行宇宙,當然了,或許白洞並不存在,因為它僅是一個理論模型,而目前來說,研究蟲洞或許比黑洞和白洞更有意義。

黑洞、白洞、蟲洞有何區別?或許是宇宙智慧生命的枷鎖

1930年愛因斯坦和其助手羅森,在求解廣義相對論時獲得了一個特殊解,再後來被稱為愛因斯坦羅森橋,也就是蟲洞,蟲洞是連線遙遠時空的隧道,穿越它就可以跨越時空,並且不受光速的約束。如果宇宙存在多個維度,在更高維度的空間裡,兩點之間或許存在更多能到達的通道,我們穿越這些通道必然可以實現更快的在三維時空裡穿梭。

和白洞一樣,蟲洞只是理論模型,目前並沒有發現天然的蟲洞,那麼我們有沒有可能人工去創造它呢?理論上,要製造蟲洞需要一種負能量去維持它,在物理學中,人們通常把真空的能量定為零,所謂真空就是一無所有,而負能量意味著比一無所有的真空具有更少的物質,這在經典物理學中是近乎於自相矛盾的說法。

黑洞、白洞、蟲洞有何區別?或許是宇宙智慧生命的枷鎖

隨著時代的發展,尤其是量子理論的發展,真空不再是一無所有,它具有極為複雜的結構,每時每刻都有大量的虛粒子對產生和湮滅,並且荷蘭物理學家卡西米爾在實驗中發現了虛粒子,證明了這一點。雖然負能量存在,但是製造蟲洞依舊很難,我們必須製造一個直徑一光年的蟲洞,才能確保人類可以安全透過,不然人類就會被潮汐力扯碎,科學計算表明,製造這麼大的蟲洞需要消耗掉相當於6倍全宇宙能量的負能量,這顯然是不可能的,人類無法做到這種事情。

黑洞、白洞、蟲洞有何區別?或許是宇宙智慧生命的枷鎖

種種跡象表明,宇宙規則將人類困死在太陽系內,人類如何掙扎也無法打破這種枷鎖,外星文明或許同樣被枷鎖束縛住了,不知道這是一種幸運還是一種悲哀。