从黑洞到白洞：宇宙时间的新叙事
Self portrait: Image credit: Dr. Steffen Gielen 从黑洞到白洞：宇宙时间的新叙事 在浩瀚宇宙的深邃谜团中，黑洞长久以来被视为终极陷阱——一个无法逃离的永恒囚笼。然而，如果这些天体非但不是死路一条，反而是通往时空新领域的门户呢？这一引人深思的命题成为了英国谢菲尔德大学斯泰芬·吉伦博士（Dr. Steffen Gielen）与卢西亚·梅嫩德斯-皮达尔博士（Dr. Lucía Menéndez-Pidal）开创性理论的核心，提出黑洞或许会演变为白洞，将物质、能量，甚至时间本身重新释放回宇宙。在这一假设中，黑洞的神秘核心非但不是物理学的终点，反而可能是某种非凡现象的起始之处。 这项发表于《物理评论快报》（Physical Review Letters）的研究将这种宇宙演化与暗能量——那股加速宇宙膨胀的神秘力量——联系起来，为时间本身提供了崭新视角。借助量子力学，研究团队提出黑洞的核心，这个常被视为不归路的地点，或许实为一个由微妙涨落与宇宙力量塑造的量子过渡区域。在这一模型中，时间并非停滞，而是不断演进，潜在地孕育着白洞的诞生。我们专访了吉伦博士，以揭开这一激进理念及其对物理学最深层次谜题的启示：时间是否真的没有起点？暗能量会否充当宇宙时钟？这能否为广义相对论与量子力学之间的鸿沟架起桥梁？请与我们一同跨越事件视界，踏入宇宙学的新疆域。 从宇宙终点到全新起点 “黑洞是爱因斯坦广义相对论（我们在巨大尺度上的引力理论）的极端预测，”吉伦博士解释道。”这些引力巨人以其能将一切向内拉扯的特性而闻名，一旦越过事件视界便无法逃脱。相比之下，白洞在理论上恰恰相反——它们向宇宙喷射物质，却不允许任何物质进入。” “这是完全的反转，”他说，”白洞将物体排出，但你却无法进入其中。”虽然白洞作为爱因斯坦方程的数学解已存在数十年，但这项研究提供了一种机制：量子力学可能使黑洞随时间演变为白洞。 理论之间的量子桥梁 该理论直面物理学的核心挑战——将主宰宇宙的广义相对论与统治亚原子世界的量子力学统一起来。”我的主要目标之一是将爱因斯坦的引力理论与量子理论联系起来，”吉伦博士指出，”这是一个尚未解决的宏大难题。” 在经典物理学中，黑洞的核心会坍缩为奇点——一个引力达到极限，超出我们现有模型适用范围的区域。但量子力学则暗示着另一种命运。”在量子系统中，一切都在不断演化，”吉伦博士说，”你从初始状态开始，能够预测接下来会发生什么。”这一原则与时间在奇点终结的观念相悖。相反，他们的模型假设黑洞转变为白洞，通过量子过程保持时间的流动。 宇宙状态的量子舞蹈 有趣的是，这种转变涉及量子”叠加”——物体同时以黑洞和白洞的形态存在。”它总是两者的混合体，”吉伦博士解释道，”随着时间推移，它从’主要是黑洞’过渡到’主要是白洞’。”这反映了薛定谔著名的猫既生又死直到被观测的情景，只不过是在宇宙尺度上——一种从一种状态到另一种状态的渐进演化。 暗能量：宇宙时间的守护者 该理论还重新构想了时间与暗能量的关系。”在广义相对论中，时间因观察者而异——想想《星际穿越》中靠近黑洞时时间变慢的场景，”吉伦博士说，”但量子理论需要更稳定的度量。”暗能量遍布整个宇宙，应运而生。”它无处不在，因此可以充当时钟，”他建议，”它的演化可能普遍地定义时间。”这一大胆的联系将黑洞的命运与宇宙加速膨胀紧密相连。 通往新领域的单程旅行 那么，坠入黑洞的探险者会遭遇什么？”你会穿越黑洞，从白洞中出现，进入看似不同的宇宙，”吉伦博士描述道，”但这是单程旅行——你无法返回。”与科幻小说中的虫洞不同，白洞只能出不能进，暗示着在我们自己的宇宙之外可能存在着平行现实。 从理论到望远镜 尽管仍是简化模型，但这项工作可能引导未来的观测。”几十年前，在二十世纪七八十年代，探测引力波——时空中的波纹——似乎不可能，”吉伦博士回顾道，”现在这已是常规操作。”随着技术的进步，白洞或许也将从理论走向现实，甚至可能在我们有生之年。该理论的数学基础坚实，但正如吉伦博士谨慎地指出：”这是一项进行中的工作——真正的证据需要时间和创新。” Theoretical visualization of a white hole phenomenon—the hypothetical time-reversal of a black hole where matter and energy would be expelled rather than absorbed. Image created […]
