自20世紀(jì)下半葉以來,由于空間探測技術(shù)在天文觀測中的廣泛應(yīng)用,科學(xué)家陸續(xù)發(fā)現(xiàn)了許多高能天體物理現(xiàn)象,例如x射線爆發(fā)、伽馬射線爆發(fā)、超新星爆發(fā)、星系的活動和爆發(fā),以及類星體、脈沖星等。這些高能天體物理現(xiàn)象用人類已知的物理學(xué)定律已無法做出解釋,這就使得科學(xué)家猜測,應(yīng)該有一個與黑洞特性相反的天體,它就是白洞。
那么,科學(xué)家是如何描繪白洞的呢?一些科學(xué)家猜測,白洞有一個類似黑洞的封閉世界,但與黑洞不同的是,白洞內(nèi)部的物質(zhì)和各種輻射只能經(jīng)邊界向外運(yùn)動,外界的物質(zhì)和各種輻射卻無法通過邊界進(jìn)入它的內(nèi)部。
這種初步的猜測很快就引起一些科學(xué)家的質(zhì)疑:具有一定質(zhì)量引力的白洞,憑什么將它周圍的物質(zhì)拒之門外?
于是有人為白洞假說進(jìn)行補(bǔ)充,認(rèn)為白洞雖然是一個物質(zhì)只出不進(jìn)的天體,但無法否認(rèn)白洞也具有強(qiáng)引力源,它可以將周圍的塵埃、氣體和各種輻射不斷吸引到它的邊界上,只不過這些物質(zhì)并不能進(jìn)入自洞內(nèi)部,只能在邊界外形成一個包圍白洞的物質(zhì)層。但是,包圍在白洞周圍的物質(zhì)層為什么只待在邊界上,不向引力的中心區(qū)靠攏呢?
南開大學(xué)天文學(xué)教授蘇宜認(rèn)為,白洞純粹是從理論中引申出來的概念,沒有任何事實(shí)根據(jù)。引申的理由就是物質(zhì)世界的對稱性(對稱性是20世紀(jì)末物理學(xué)中最重要的中心思想之一)。
基于這一點(diǎn),科學(xué)家認(rèn)為白洞與黑洞是對稱的一對相反天體。對此,有學(xué)者表示異議。這位學(xué)者認(rèn)為,一些科學(xué)家往往只關(guān)注了黑洞與白洞之間的對立性,卻將它們之間的聯(lián)系切斷了,這在思維邏輯上是不嚴(yán)謹(jǐn)?shù)?。他認(rèn)為白洞與黑洞雖然是具有對稱性的天體設(shè)想,但這種對稱性并不是人們所得出的“完全相反”的結(jié)論,也不是兩種天體相互對立的景象,而是某一天體在演化過程的不同階段的不同表現(xiàn)特征。也就是說,天體可以由白洞演化成黑洞,黑洞也可以在一定條件下演化成白洞。
目前,關(guān)于白洞是怎樣形成的,科學(xué)家主要持有兩種不同的見解。一種觀點(diǎn)認(rèn)為,當(dāng)宇宙誕生的那一刻,由于爆炸的不完全性和不均勻性,可能會遺留一些超高密度的物質(zhì)暫時尚未爆炸,而是等待一定的時間后才開始膨脹和爆炸。這些遺留下來的致密物質(zhì)即成為新的局部膨脹的核心,它就是白洞。另一種觀點(diǎn)認(rèn)為,白洞可能直接由黑洞轉(zhuǎn)變過來。具有代表性的當(dāng)屬英國天體物理學(xué)家霍金,他認(rèn)為黑洞具有一定的溫度,會以類似于熱輻射的方式穩(wěn)定地向外發(fā)射各種粒子,這就是所謂的“自發(fā)蒸發(fā)”理論。黑洞的蒸發(fā)速度與黑洞的質(zhì)量和密度有關(guān),蒸發(fā)的過程如果越演越烈,就會以一種反坍縮式的猛烈爆發(fā)而結(jié)束。這個過程正好就是不斷向外噴射物質(zhì)的白洞。
甚至還有學(xué)者認(rèn)為,根本就不存在白洞,它只不過是黑洞與恒星之間演化過渡的一個角色。按照這一說法,太空中存在黑洞的地方,有可能過不久就會突然冒出一顆亮星來;如果它噴發(fā)的亮度特別大,就極有可能是由黑洞蒸發(fā)出來的。與此相反,原本一個明亮的天體(例如遙遠(yuǎn)的類星體)說不定哪一天突然不見了(變成了黑洞),再過一段時間,從它消失的位置上又突然爆發(fā)出亮光來。如是這般,白洞之說就是多此一舉了,更何況,如今連黑洞是否真實(shí)存在還是個未知數(shù),更何談白洞!只有等到黑洞被證實(shí)之后,白洞的說法才能提到日程上來。
白洞究竟是否存在?它與黑洞到底是什么關(guān)系?相信在不遠(yuǎn)的將來,這些疑難問題會水落石出的。