黑洞和虫洞有什么联系?可以通过黑洞到达另外的时空吗?
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黑洞是通过爱因斯坦广义相对论推导出来的一种特殊星体 , 应该广泛存在于宇宙的空间中 , 后来科学家们也通过天文望远镜间接地观测到了它们的存在 。 而虫洞则是人们假想出来的一种空间形态 , 通过它连接着黑洞和白洞或者不同的空间 , 至今也没有被观测到 , 不过在广义相对论中可以推导其在理论是存在的 。
广义相对论关于时空变化极端情况的两个特解按照爱因斯坦提出的广义相对论 , 其核心就是解决引力的来源问题以及引力与质量之间的关系 , 只要存在质量的物体 , 就会引发空间和时间的扭曲 , 从而产生引力 , 而且物体的质量越大 , 对空间和时间的扭曲作用就会越明显 , 从而对外表现的引力就越大 。
通常情况下 , 我们可以将广义相对论归结为两个方向 , 一个是引力场方程 , 表达的是物体的质量对时空曲率的影响关系;另一个是测地线方程 , 表达的是微观粒子在特定的引力场中运动轨迹的规律 。
在广义相对论中 , 我们可以看出 , 当目标物体的质量达到一定程度之后 , 它所引发的引力场扭曲可以从根本上改变微观粒子的运动轨迹 , 使引力场一直向着巨大质量中心延伸 , 从而在一定的距离之内 , 连光子这种运动速度最快的粒子也无法挣脱引力场的束缚 , 于是推导出了这个物体的视界边界 。 在这个视界以内 , 所有物质都无法与外界进行信息联系 , 而被“永远地锁在”了里面 , 这也奠定了“黑洞”的理论基础 。
与此相对地 , 按照广义相对论时间对称性的描述 , 既然黑洞可以在视界以内吸收所有的物质 , 那么按照相反的时间线进程 , 也必须存在可以向视界以外源源不断输出物质的过程 。 科学家们将这种结构称之为“白洞” , 也就是说 , 白洞也会有一个视界界限 , 只不过这个视界对物质的运动影响与黑洞正好相反 , 处在视界以内的空间只能向外辐射出物质 , 而在处于以外的物质具有强烈的排斥性 。
对黑洞和白洞的监测从黑洞本身的特性来看 , 由于其强大的引力作用 , 使得光线都无法逃离其引力束缚 , 因此 , 理论上黑洞是不可以被直接观测到的 。 这里提一下中子星的观测 , 这一类天体的引力也非常强 , 但是人们可以通过X-射线望远镜观测到中子星表面的黑体辐射能量谱线以及因自转产生的X射线脉冲 , 因此中子星可以被直接观测到 , 但是黑洞用任何天文望远镜都不能看到表面的任何信息 。
但是 , 由于任何有质量的物质存在 , 根据广义相对论 , 它对周围的时空都会产生扭曲效应 , 而黑洞的质量无比巨大 , 它对周围物体的引力将会直接影响到其它天体的运动规律 , 而且黑洞的引力波及范围 , 要远比其视界半径要远得多 , 基于此 , 科学家们采用了间接观测的方法 , 通过对某些区域附近天体的运动特殊性 , 或者形成的吸积盘运动特征 , 推测出远超现有所有恒星质量的天体存在 , 或者通过监测这一区域周围空间的温度异常 , 间接反推中心区域那片“寂静之地” , 从而间接证实黑洞的存在 。 世界上首张关于黑洞的照片-M87星系中心的黑洞 , 就是这样被发现而展示在世人面前的 。
而白洞的概念与人们认知的宇宙时空扭曲的正进程正好相反 , 虽然在理论上推测其势必存在 , 但是由于白洞对物质包括光线的极大排斥 , 科学家们仍然没有能够直接观测到这种特殊的天体 。 不过 , 按照多普勒效应 , 当白洞中的物质包括光线大量向外界散发时 , 就会在接收光谱中呈现明显的蓝移现象 , 而这种蓝移也将明显大于因引力作用和宇宙膨胀所引发的红移程度 。 特别是通过理论推导 , 在白洞的形成早期 , 其释放的光线的频率非常高 , 对于观测者来说几乎以伽马射线和伦琴射线 。 目前 , 科学家观测到了来自深空中的众多伽玛射线暴、X射线暴等高能射线爆发现象 , 极有可能是因白洞而引发 , 只不过尚未进一步证实 。
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