宇宙中有黑洞，還有白洞嗎？

著名科幻作家劉慈欣在小説《詩云》中曾描寫過“微型白洞”，讓很多人浮想聯翩。想象一下，宇宙中有這樣的天體，像一座永不枯竭的“噴泉”，不斷向外噴射光和物質，任何物體一旦接近它，就會被猛烈“推開”。

這就是理論中的白洞。

要認識白洞，還得從它的“孿生兄弟”黑洞講起。

20世紀初，物理學家卡爾·史瓦西解出了愛因斯坦廣義相對論的一個精確解，這個數學結果預言：如果一個天體的質量被壓縮到某個臨界半徑（後來稱為“史瓦西半徑”）內，它周圍的時空將變得極度彎曲，形成一個連光也無法逃逸的區域。這個區域就是黑洞。

然而，黑洞的存在曾一度飽受質疑，就連愛因斯坦也認為它只是數學上的假想產物，並非真實存在。

直到1971年，天文觀測顯示，天鵝座X—1雙星系統中伴隨藍超巨星的不可見天體極有可能是一個黑洞。之後越來越多的觀測證據顯示，黑洞廣泛存在於星系中心和大質量恆星殘骸中。2019年，M87星系中心超大質量黑洞的照片發佈，我們得以“看見”黑洞。最近，這個黑洞又有了新照片。

如果把黑洞比作宇宙中的“無底洞”，任何靠近它的物質都會被吞沒，連光也無法逃脱，那麼白洞恰恰相反：它不允許任何東西進入，只負責向外“吐”出物質和能量。

有趣的是，白洞和黑洞在數學上是同一個“解”——它們的質量、角動量、電荷都相同，唯一的區別是時間反了過來。

黑洞不斷吞噬物質，是有進無出的“宇宙深淵”；而如果把時間倒放，它就變成了不斷噴發物質的白洞。更令人驚奇的是，有些理論認為，黑洞和白洞之間可能由一種叫“蟲洞”的時空隧道相連。假如一個粒子從黑洞掉進去，穿過蟲洞，就有可能從白洞噴出來——實現真正意義上的“星際穿越”。

理論成立，但現實中白洞真的存在嗎？

迄今為止，還沒有任何觀測證據表明白洞真實存在。部分科學家認為，白洞缺乏合理的形成機制——黑洞由大質量恆星坍縮形成，即使時間倒流，也只會回到坍縮前的恆星，而非形成白洞。

但部分科學家認為，白洞理論可以用來解釋宇宙中某些現象。比如類星體驚人的能量輸出，甚至我們宇宙的誕生本身，也可能源於一個原始白洞的噴發。但是，這些猜想都缺乏天文觀測的支持。

儘管白洞尚未被證實存在，但一些科學家提出了新的猜測。

廣義相對論預言黑洞中心有一個密度無限大的“奇點”，這與量子力學矛盾，意味着廣義相對論在奇點附近不再適用。意大利物理學家卡洛·羅威利在研究圈量子引力時提出：當物質被黑洞壓縮到極限時，可能會產生劇烈的量子反彈，把物質重新噴發出來——這時，黑洞就轉變成了白洞。如果這個理論成立，那麼我們宇宙中的每一個黑洞，未來都可能變成一個白洞。

也許在不遠的某一天，我們真能發現白洞，並通過白洞，打開一扇通往宇宙深處的星際之門。

（作者楊科為西南大學物理科學與技術學院副教授，本報記者王欣悦採訪整理）