“黑洞”已被证实了，还有“白洞”和“虫洞”呢？

羊城派原创文本/夏杨

4月10日晚，人类第一张“黑洞”照片全球发布，爱因斯坦在100多年前就预言可能存在的天体，终于向世人揭开了它神秘的面纱！

人类史上首张“黑洞”照片，证实爱因斯坦广义相对论在极端条件下仍成立 图/新华网

与“黑洞”类似，科学家通过推算而预言可能存在的天体还有“白洞”、“虫洞”等。但它们都还处于“理论假说”状态，至今未得到证实。

“白洞”、“虫洞”是否和“黑洞”一样真的存在？

“计算出来的”神秘天体

“黑洞”是巨大的恒星在生命末期坍缩形成的天体。它极度暗黑，光线都难以逃出；又极度“贪婪”，无情地吞噬着邻近宇宙区域的一切物质！

“黑洞”的身世奇特，它不是被人类观察到后产生认知的，而是被科学家推算出来的。

200多年前就有科学家推测，宇宙中可能存在一种质量巨大、引力强到连光都无法逃脱的天体。

100多年前，爱因斯坦提出广义相对论，计算出了这种天体的若干性质。这一神秘天体，被美国物理学家约翰·阿奇博尔德·惠勒命名为“黑洞”。

“黑洞”研究再次验证了爱因斯坦的预言 图/视觉中国

毕竟是推算出来的，连爱因斯坦都曾怀疑“黑洞”是不是真的存在。

黑洞难以被人类观测到，是因为它引力太大，光线难以从它身边逃脱。而人类的眼睛能看到东西，依赖的就是反射光。没有反射光，它就在茫茫宇宙中隐身了。

真正证实“黑洞”确实存在，是最近几年才发生的事。一次是2015年，两个黑洞合并产生的引力波信号被科学家“捕捉”到，这是人类首次“听”到黑洞。

接下来就是这次了。全球科学家联手，将跨越欧洲、北美洲、南美洲和南极洲四大洲的8个射电天文望远镜组成网（EHT），模拟出了口径和地球一样大的望远镜。

该望远镜的威力史无前例，其成像的分辨率相当于能在黑龙江漠河阅读南沙群岛上的一张报纸！

“事件视界望远镜”由位于四大洲的8台射电望远镜组成，构成一架和地球大小相当的虚拟望远镜 图/ EHT

再经两年数据处理，这张震撼人心的黑洞照片终于面世。无疑，这是人类天文史上的里程碑，100多年来存在于科学家预想中的神秘天体终于被揭开面纱。

吸进黑洞的物质去哪了？

黑洞对周边的星际物质有极大的吸引力，会将一定范围内的天体和尘埃吸过来，连光都逃不掉。

黑洞吞噬一切，所有物质只进不出。那么，这些物质和能量去了哪里？

著名物理学家霍金完善了黑洞理论，提出了“霍金辐射”的假说，认为部分物质以能量的方式辐射到宇宙里去了。

不过，也有科学家推断，这些物质和能量应该发生了转化，通过其他形式释放出去了。于是提出了“白洞”的理论假设。

1991年时的霍金 图/英国《独立报》

和“黑洞”不断吞噬物质相反，“白洞”只向外喷射物质。“白洞”的能量从何而来？科学家推断，就是来自于“黑洞”。

一项新的理论指出，“黑洞”的死亡可能是以转变为“白洞”的方式进行的。黑洞的“霍金辐射”现象会对其自身能量产生损耗，质量也会逐渐减小，进而导致其吸力降低，从而逐渐衰亡。

而爱因斯坦当年在研究广义相对论的引力场方程时发现，“黑洞”和“白洞”的奇点可能是连在一起的。那些被“黑洞”吞噬的物质经由奇点转移到了位于宇宙另一端的“白洞”中，然后被“白洞”喷射到宇宙中。

“白洞”想象图 图/视觉中国

一边是“黑洞”在不断地吞噬、摧毁，一边是“白洞”不断喷发、孕育，二者都存在于宇宙星系中，共同构成星辰系统生灭发展的动力，并且能量在相互转化中始终守恒。

那么，“黑洞”吞噬的物质和能量，是怎么输入给了“白洞”的？除了“直接转化”的说法外，还有一种“能量转移”的观念。

这就涉及到科学家设想中的另一个理论模型：“虫洞”！

“时空隧道”或许在你身边

科学家认为，“黑洞”和“白洞”之间能量输送的通道就是“虫洞”。

“虫洞”或是通往宇宙另一端的捷径 图/视觉中国

“虫洞”又名“时空隧道”、“时空洞”等。它连接在宇宙中的不同时间和空间之中，是物质和能量输送和循环的通路。被“黑洞”吸进去的物质，通过“虫洞”转移，最终通过“白洞”喷射出去。

科学家猜测，宇宙中可能充斥着数以百万计的“虫洞”，除了连接“黑洞”和“白洞”的，还有的连接着不同的时空。

对于“虫洞”，人们最关心的倒不是它能输送物质和能量，而是能实现“时间旅行”！

物质和能量通过“虫洞”转移 图/视觉中国

宇宙浩瀚，生命渺小。星际之间的距离，常用光年来衡量。人类生在其间，时常感觉困于一隅，认知和行程非常有限。“虫洞”的概念给人点燃了一种希望：通过它，或许可以走得更远！

爱因斯坦的广义相对论中，三维空间是可以弯曲的，那么就有一种可能，人可以利用弯曲的时空，进行“时间旅行”。即借助于“虫洞”，实现“瞬间移动”。在极短时间内，就能跨越上万光年的距离，甚至从宇宙一端跨越到另一端。

在一些科幻影视作品中，“时空穿越”的场景已经被呈现出来了。

科幻电影《星际穿越》剧照

霍金更给人鼓舞，他认为，虫洞就在我们身边。只不过它们过于细小，如果我们有办法将它找到，并将之无限放大，就可以借助它实现时空穿越。

借助它，我们可以通过“时间旅行”穿越到未来或过去；也可以通过“空间旅行”，快捷地抵达宇宙的某处。

当然，这一切还只是猜想。虽然已有了第一张“黑洞”照片，但目前科学对“黑洞”的研究还处于初级阶段，还有很多谜团待解。而至于“白洞”和“虫洞”，目前仅仅还只是理论模型而已，尚无任何确切存在的证据。

不过“黑洞”的证实，已给了科学家以极大的信心。接下来一定会再接再厉、继续努力。不仅会深入开展“黑洞”的研究，也会设法研究“白洞”、“虫洞”以及其它可能存在的天体。

电影《星际穿越》中呈现的“黑洞”/剧照

科学研究就是要不断假设、推断，然后不断求索、验证。如今“黑洞”已经被证实存在，更进一步了解“白洞”和“虫洞”的真相，也应该不会太遥远了吧？！(更多新闻资讯，请关注羊城派 pai.ycwb.com)

解剖一个“黑洞”，我们看看它的结构

（以下资料整合自网络）

【黑洞解剖图】

恒星级“黑洞”系统示意图 图/观察者网

艺术家绘制的“黑洞”示意图 图/ESO, ESA/Hubble,M.Kornmesser/N. Bartmann

【关键词解析】

1.奇点： 

在“黑洞”最深处，物质坍缩成的一个密度无限大的区域，被称为奇点。这里是所有落入黑洞的物质和能量的最终归宿。

2.视界面：

这是个以奇点为圆心向外的区域，在这个区域以内的物质和能量都无法逃脱黑洞引力的束缚，因此也被称作“不归点”。这就是黑洞为人所知的“黑”的部分。

3.光子层： 

尽管黑洞本身是黑的，但来自周围炽热喷流和吸积盘中的等离子体的光子却可以辐射出来。在没有强引力的情况下，光子沿着直线传播，但在黑洞的视界面附近，引力强到足以弯曲光的路径，正因此我们看到环绕黑洞“阴影”的明亮光环。

4.喷流： 

当一个黑洞吞噬恒星、气体或尘埃时，会从黑洞两极处接近光速地喷射出粒子流和辐射。这些喷流在宇宙中延伸的长度可达数千光年。

5.最内稳定轨道： 

最内稳定轨道是物质能够稳定地保持绕黑洞旋转而不至于落入“不归点”的最小轨道。

6.吸积盘： 

这是以极高速在黑洞附近盘旋的炙热气体和尘埃组成的一个物质盘。它产生的电磁辐射可以揭示黑洞的位置所在。盘上的一些物质免不了穿过视界面的厄运，同时另一些则可能会以喷流的形式被喷射出去。

浩瀚星空，令人产生无尽遐想 图 /视觉中国

探索宇宙空间，人类永不停步 /《星际穿越》剧照