宇宙中有黑洞，还有白洞吗？

著名科幻作家刘慈欣在小说《诗云》中曾描写过“微型白洞”，让很多人浮想联翩。想象一下，宇宙中有这样的天体，像一座永不枯竭的“喷泉”，不断向外喷射光和物质，任何物体一旦接近它，就会被猛烈“推开”。

这就是理论中的白洞。

要认识白洞，还得从它的“孪生兄弟”黑洞讲起。

20世纪初，物理学家卡尔·史瓦西解出了爱因斯坦广义相对论的一个精确解，这个数学结果预言：如果一个天体的质量被压缩到某个临界半径（后来称为“史瓦西半径”）内，它周围的时空将变得极度弯曲，形成一个连光也无法逃逸的区域。这个区域就是黑洞。

然而，黑洞的存在曾一度饱受质疑，就连爱因斯坦也认为它只是数学上的假想产物，并非真实存在。

直到1971年，天文观测显示，天鹅座X—1双星系统中伴随蓝超巨星的不可见天体极有可能是一个黑洞。之后越来越多的观测证据显示，黑洞广泛存在于星系中心和大质量恒星残骸中。2019年，M87星系中心超大质量黑洞的照片发布，我们得以“看见”黑洞。最近，这个黑洞又有了新照片。

如果把黑洞比作宇宙中的“无底洞”，任何靠近它的物质都会被吞没，连光也无法逃脱，那么白洞恰恰相反：它不允许任何东西进入，只负责向外“吐”出物质和能量。

有趣的是，白洞和黑洞在数学上是同一个“解”——它们的质量、角动量、电荷都相同，唯一的区别是时间反了过来。

黑洞不断吞噬物质，是有进无出的“宇宙深渊”；而如果把时间倒放，它就变成了不断喷发物质的白洞。更令人惊奇的是，有些理论认为，黑洞和白洞之间可能由一种叫“虫洞”的时空隧道相连。假如一个粒子从黑洞掉进去，穿过虫洞，就有可能从白洞喷出来——实现真正意义上的“星际穿越”。

理论成立，但现实中白洞真的存在吗？

迄今为止，还没有任何观测证据表明白洞真实存在。部分科学家认为，白洞缺乏合理的形成机制——黑洞由大质量恒星坍缩形成，即使时间倒流，也只会回到坍缩前的恒星，而非形成白洞。

但部分科学家认为，白洞理论可以用来解释宇宙中某些现象。比如类星体惊人的能量输出，甚至我们宇宙的诞生本身，也可能源于一个原始白洞的喷发。但是，这些猜想都缺乏天文观测的支持。

尽管白洞尚未被证实存在，但一些科学家提出了新的猜测。

广义相对论预言黑洞中心有一个密度无限大的“奇点”，这与量子力学矛盾，意味着广义相对论在奇点附近不再适用。意大利物理学家卡洛·罗威利在研究圈量子引力时提出：当物质被黑洞压缩到极限时，可能会产生剧烈的量子反弹，把物质重新喷发出来——这时，黑洞就转变成了白洞。如果这个理论成立，那么我们宇宙中的每一个黑洞，未来都可能变成一个白洞。

也许在不远的某一天，我们真能发现白洞，并通过白洞，打开一扇通往宇宙深处的星际之门。

（作者杨科为西南大学物理科学与技术学院副教授，本报记者王欣悦采访整理）