黑洞白洞，虫洞黑洞综述
究竟什么是黑洞?黑洞是由具有极大质量的超巨星在塌陷时所形成的，恒星的核心在本身重量的影响下非常快速的收缩，并释放出强劲的暴发能量，如果核心物质大的使塌陷无限地继续下去，便产生了黑洞，在重力巨大的挤压下，所留下的物质有难以想像的高密度。由于黑洞的质量非常大，使得它们具有强大的重力场，这些力量大的连光线也无法逃出它的手掌心，这也就是为什么它要叫做黑洞的原因了，在它的边界内你看不到任何东西。
(一)黑洞导论：
「黑洞」，顾名思义就是一个漆黑的洞。因其引力过强，以至于连自己发出的光线都无法由其中逃脱而出。就连光线由外射入，也像射入无底洞。但是大质量塌缩的恒星是如何到达此情境的呢?试想一物体于一塌缩星的表面，随著恒星塌落而凝缩，不停的靠向中心，重力愈来愈强。(天体的重力离中心愈近愈大)而恒星愈收缩，要离开它的表面速度要求愈大。当恒星塌缩到到光速时，已几乎无任何物体可逃脱而出。(根据爱因斯坦相对论而言，光速是所有物体速度的极限，几乎没有任何物体的速度会超过光速。)而塌缩到光速都无法逃出时，任何物体都不可能再从黑洞中出来。当恒星塌缩到此一境界时，这时黑洞所呈现的半径就称为「史瓦西半径」。假设地球也做如此的塌缩，那此时地球的史瓦西半径就为一厘米宽。但恒星并非一定凝缩到此程度才形成不可逃脱的表面。质量愈大其史瓦西半径内的物质密度愈小。如质量是太阳一亿倍的，缩到水的密度便达到史瓦西半径了。
(二)黑洞与相对论：
在这里又谈到爱因斯坦的相对论。本来黑洞并非一定得由大质量的恒星演变而成，只是一般星体不可能一下子缩到底。所以恒星演变成黑洞只有经由大质量塌缩这一途径。此结论已由相对论导出，至于黑洞与外界断绝关系，我们可以把其形状试想成细长瓶子状。进入瓶子的一切短程线，都只能按弧线落到其底部。因此形成禁锢的空间，任何物体都无法逃出。但这个禁锢空间对外界是开放的，只是进的去出不来而已，也就是它和外界相通只有单向性。这个禁锢空间的内外分界称为「事界」(Eventhorizen)，也就是史瓦西半径的界面，过了这界线，外界就无从得知了。内部的人最远只能到达史瓦西半径界面，亦即事界是他们世界的端点。而史瓦西界面是由史瓦西首先依据相对论所求出的解，后人便称之为史瓦西黑洞。但是其实事界的概念已先于爱因斯坦早存在，但他创见性的两点在于时空弯曲以及光速是一切物体运动的极限。
(三)宇宙深渊：
黑洞是一去不复返的深渊，但在靠近黑洞时，由于时间的延滞，会发生许多奇妙的事。黑洞旅行者穿越事界，按他的计时系统来说只是很短的时间，但对远方的观测者来说其结果却是恰恰相反。他看见愈近事界宇航员的身影愈薄，接近事界愈缓慢。火箭无限靠近事界，但总不能到达。外界的人看事界亦为如此，也是越塌缩越缓慢，形状也越朦胧，塌缩星就像是渐渐凝住了所以以前把这现象叫做「塌缩星凝止」。凝止的界面就称为「凝止界面」(Staticlimit)。而当塌缩接近事界时，星光迅速黯淡。对于太阳质量十倍的星，就在凝止那一刹那，在百万分之四秒内全部化为乌有。所以我们无从得知黑洞是如何形成的。但是黑洞周围的时空弯曲的性质，对人的寿命有特殊影响。它周围的时间进度缓慢，也许这可以做为一种变时机制，勇敢涉足于事界边缘也许可以不老不死。但在黑洞的边缘要求很大的加速度。愈靠近黑洞要求的加速度越大，时间延滞也越厉害。
(四)黑洞与时间：
在我们的世界中，空间是自由的，你可以随意上下左右移动；但时间只有一个方向，你不能使时光倒流。靠近事界时时间进程减缓了，但是方向没有改变。而在事界中则恰恰相反，我们不能在空间自由行动了，但却可在时间上后退。黑洞中的物体毫无办法的向下落，亦即绝对不停止的冲向黑洞中心。在外界不断向时间的一方流逝，在事界却变为不断的向中心走去，舍此别无它途。我们每个人都有自己的内在时钟，这时钟和某人一起行动，其时刻便称为他的「本位时」(Propertime)。由于各种原因，各人的本位时皆不同。只是地球上的本位时差太微小了，所以大家可以校准，但靠近事界的人和远方的人本位时去却相差很多。由于运动系统时间的延滞，不同速度的系统时间就相异了。靠近黑洞时的强引力，相对于周围世界产生加速度，同样也就有时间延滞。光的红位移亦可表明此一效应。光有能量也就是有质量，一样受到引力场的作用，它要克服事界的巨大力量，一定付出能量的代价。光的能量由频率决定，越靠近事界的光，跑出黑洞范围的频率越跌落的厉害。如果以光的脉动来做计时装置，那么愈靠近事界处的钟就走的越慢。
(五)黑洞的利用：
物理学家把有序的相反概念，也就是无序状态叫做熵(Entropy)。一个封闭的物质世界系统，无论甚么物理变化，全熵量即无序的总量绝不减少，这称热力学第二定律。最后熵达到最大而成平衡状态，这就是所谓的热寂，这时到处能量分布相同，宇宙再也活不起来了。没有运动也就是没有时间，宇宙就不存在了!引力能的熵比核能以及热运动能的熵小得多，通常引力场绝非无序的。但黑洞把通常共存物体吞噬进去，就使黑洞失去多样性而趋于统一，于是就包含一定的熵，把黑洞引力场转为其他形式就不能百分之百有用。但黑洞有熵是肯定的。若非如此投入极大量的无序的东西到黑洞中，岂非全体熵减小了。这就和热力学第二定律相违背了。而黑洞的引力能，可看为存于表面，恰如水滴表面张力那样的表面能。如果给水滴补充能量，它就会激烈震动而分裂。因为面积不够容纳更大的能量。同样的如果对黑洞施以能量，类似的理由它会震动，用引力波放走能量，因为它不能分裂。它的表面积依然和初始界面表面积一样，亦即表面积不能减少，这可称为「不减能」。黑洞一形成对应的表面积就是永远不可减。再来谈到若黑洞自转或带电的话，其塌缩星的能量便对应增加。因为各个电场互相排斥，要合成一体必须作功。所以电荷凝缩伴随著电场能量的储存。以后吸收等量反符号电荷，变成中性，就等于把储存的能量放出。事实上塌缩星的全部能量包含了寄存的电量。而黑洞有不可减表面能量、自转能量、电场能量三种。自转能和电场能不是以熵的形式寄存的。旋转速度降低、电荷中性化，就可送出能量，所以只有表面能是熵性的。但要如何获得其能量呢?在这里提供了「弹道法」。它是把物体射入能层，让它分裂为二。一个跌进了事界，一个抛了出来，而跑出的便带走了能层的能量。
白洞
【白洞是什么】
简单来说白洞可以说是时间呈现反转的黑洞，进入黑洞的物质，最后应会从白洞出来，出现在另外一个宇宙。由于具有和“黑”洞完全相反的性质，所以叫做“白”洞。它有一个封闭的边界。聚集在白洞内部的物质，只可以向外运动，而不能向内部运动。因此白洞可以向外部区域提供物质和能量，但不能吸收外部区域的任何物质和辐射。白洞是一个强引力源，其外部引力性质与黑洞相同。白洞可以把它周围的物质吸积到边界上形成物质层。白洞学说主要用来解释一些高能天体现象。目前天文学家还没有实际找到白洞,还只是个理论上的名词.在了解白洞前先简略介绍黑洞：
【黑洞】
“黑洞”是一种天体：它的引力场强大得就连光也不能逃脱出来。根据广义相对论，引力场将使时空弯曲。当恒星的体积很大时，它的引力场对时空几乎没什么影响，从恒星表面上某一点发的光可以朝任何方向沿直线射出。而恒星的半径越小，它对周围的时空弯曲作用就越大，朝某些角度发出的光就将沿弯曲空间返回恒星表面。黑洞不让任何其边界以内的任何事物被外界看见，这就是这种物体被称为“黑洞”的缘故。我们无法通过光的反射来观察它，只能通过受其影响的周围物体来间接了解黑洞。据猜测黑洞是死亡恒星或爆炸气团的剩余物，是在特殊的大质量超巨星坍塌收缩时产生的。(现在有科学家分析,宇宙中不存在黑洞,这需要进一步的证明,但是我们在学术上可以存在不同的意见)
【白洞概念的提出过程】
黑洞作为一个发展终极,必然引致另一个终极,就是白洞.其实膨胀的大爆发宇宙论中,早就碰到了原初火球的奇点问题,这个问题其实一直困扰着科学家们.这个奇点的最大质量与密度和黑洞的奇点是相似的,但他们的活动机制却恰恰相反.高能量超密物质的发现,显示黑洞存在的可能,自然也显示白洞存在的可能.如果宇宙物质按不同的路径和时间走到终极,那么也可能按不同的时间和路径从原始出发,亦即在大爆发之初的大白洞发生后,仍可能出现小爆发小白洞.而且,流入黑洞的物质命运究竟如何呢是永远累积在无穷小的奇点中,直到宇宙毁灭,还是在另一个宇宙涌出呢？
20世纪60年代以来,由於空间探测技术在天文观测中的广泛应用，人们陆陆续续发现了许多高能天体物理现象，例如宇宙X射线爆发、宇宙γ射线爆发、超新星爆发、星系核的活动和爆发以及类星体、脉冲星，等等。
这些高能天体物理现象用人们已知的物理学规律已经无法解释。就拿类星体来说吧，类星体的体积与一般恒星相当，而它的亮度却比普通星系还亮。类星体这种个头小、亮度大的独特性质，是人们从未见到过的，这就使科学家们想到类星体很可能是一种与人们已知的任何天体都迥然不同的天体。
如何解释类星体现象呢？科学家们提出了各种各样的理论模型。前苏联的诺维柯夫和以色列的尼也曼提出的白洞模型，引起了大家的注意。白洞概念就这样问世了。
如果黑洞从有到无,那白洞就应从无到有。60年代的苏联科学家开始提出白洞的概念，科学家做了很多工作，但这概念不像黑洞这么通行，看来白洞似乎更虚幻了。问题是我们已经对引力场较为熟悉，从恒星、星系演化为黑洞有数理可循，但白洞靠什么来触发，目前却依然茫然无绪。无论如何宇宙至少触发过一次，所以白洞的研究显然与宇宙起源的研究更有密切的关系，因而白洞学说通常与宇宙学及结合起来。人们努力的方向不在于黑白洞相对的哲学辩论，而在于它的物理机制问题。从现有状态去推求终末，总容易些，相反的从现有状态去探索原始，难免茫无头绪。
有人认为类星体的核心就可能是一个白洞。当白洞内中心点附近所聚集的超密态物质向外喷射时，就会同它周围的物质发生猛烈碰撞，而释放出巨大的能量。因此有些X射线、宇宙线、射电爆发、射电双源等现象，可能与白洞的这种效应有关。白洞目前还只是一种理论模型，尚未被观测所证实。
【白洞的起源以及争论】
白洞学说出现已有一段时间，1970年捷尔明便提出它们存于类星体，剧烈活动的星系中的可能性。相对论和宇宙论学者早已明白此学说的可能性，只是这与一般正统的宇宙观不同，较不易获得承认。某些理论认为，由于宇宙物体的激烈运动，或者星系一部喷出的高能小物体，它们遵守着克卜勒轨道运动。这是一种高度理想化的推测，亦即一个地方有几个白洞，在星系核心互相旋转，偶然喷出满天星斗。喷出的白洞演化成新星系。而从星系团的照片中可观察到一系列的星系由物质连接起来。这显示它们是由一连串剧烈喷射所形成的.照此来说白洞可能会像阿米巴原虫一样分裂生殖,由分裂而形成星系。但是这又和目前的理论相违背。
从此看来就是星系生成也有不同见解。有的天文学家便提出并接受宇宙之初便有不均匀物质的结块，而其中便包含了白洞。宇宙向最初奇点收缩，星系、星系群都同一动作,这当然和黑洞的奇点相似。宇宙的不同区域，其密度皆不同，收缩时首先在高密度的地方，达到了黑洞的临界密度，从此消失在事界之后，宇宙不断收缩，使不断出现高密奇点。宇宙成为大量黑洞及周围物质的集合体。但是事实上宇宙是膨胀而非收缩的,因此它是白洞而不是黑洞。在宇宙整体性源始的大奇点中存在着密度高的小质点，它们随着膨胀向四面八方扩散，大白洞大量爆发生出小白洞。星系等不均匀物体，正是由它生成的。不均匀物体之所以易和黑洞拉上关系，皆是因为它和膨胀现状相对称的宇宙中局部收缩的过程。目前宇宙中黑洞和白洞的存在是并行不悖的，是过程的两个端点而已。黑洞奇点是物质末期塌缩的终点，白洞物质的奇点是星系的始端。只不过各过程不是同时而是先后交错的。
科学家们普遍认为，自从大爆炸以来，我们的宇宙在不断膨胀，密度在不断减少。因此现在正在膨胀着的天体和气体乃至整个宇宙，在200多亿年以前，是被禁锢在一个“点”（流出奇点）上，原始大爆炸后，开始向外膨胀，当它们冲出“视界”的外面，就成为我们看得见的白洞。
与上述相反的一种观点认为，由于原始大爆炸的不均匀性，一些尚未来得及爆炸的致密核心可能遗留下来，它们被抛出以后仍具有爆炸的趋势，不过爆炸的时间推迟了，这些推迟爆发的核心——“延迟核”就是白洞。
也有人认为白洞可能是黑洞“转化”而来。就是说当黑洞的坍缩到了“极限”，就会经过内部某种矛盾运动质变为膨胀状态——反坍缩爆炸，这时它便由向内积吸能量，转变为从中心向外辐射能量了。
最富吸引力的一种观点认为，像宇宙中有正负粒子一样，宇宙中也一定存在着与黑洞（负洞）相同，而性质相反的白洞（正洞）。它们对应地共生在某个宇宙膨胀泡的泡壁上，分属两个不同的宇宙。
由于我们的宇宙中存在着10万多个黑洞，同样也可能存在着数目相等的白洞。于是在宇宙继续膨胀过程中，白洞周围一些质量稍许密集区域就变得更加密集；黑洞周围的一些质量稍微稀薄的区域就变得更加空虚。这些大片空虚的区域就是——
【白洞的喷发】
有关于白洞的信息，目前并不多。所以我们对白洞的喷发并不十分了解。白洞的喷口的来历并不清楚，一如大爆发原因不明。奈理卡在1975年论述了许多使天文学家感觉困扰的问题和白洞的数学连系，这是相关重要的。在喷发中白洞存在的前提下。外部观测者可以探测到蓝移所致的不同辐射源的频谱。大爆发的初期状态所遵循的爱因斯坦宇宙论方程式同样可施于探索星系规模膨胀系统的未爆核状态，但奈理卡使用了方程式时结合了过程的物理项。白洞向外爆发的时间极短，这一瞬的过程当然很难说明，但白洞所产生的电磁辐射是可计算的。观测到的爆炸光谱的最大特征，是最初以高能辐射为主体，不久就显示出低能辐射。
辐射若是由白洞产生,这现象就很自然了。辐射能愈高,蓝移也愈大,所以最初可见光也都移到紫外区了.他还计算了银河系中偶然的小规模爆发现象,说明了银河内小白洞随时爆发的可能性.例如短期间活动的银河内X-ray,剧烈的最高能量最先到达,其后能量下降,整体按幕函数递减在光谱中显示出来.这和白洞理论计算是一致的.各X-ray之间,光谱不尽相同,不过这差异可从白洞对自己产生的电磁辐射产生畸变说明.因为白洞内产生的辐射可能有黑体辐射(微波以下噪音),自由—自由辐射(带电粒子间相互作用产生),同步辐射(带电粒子在强磁中通过而产生)等不同形态.人造卫星偶然观测到的突发r射线,可以白洞影响说明;宇宙射线背景高能粒子的生成,也可以认定是白洞喷发的物体。
【宇宙中真的有白洞存在吗】
到目前为止“白洞”还只是个理论名词,科学家并未实际发现。在技术上要发现黑洞，甚至超巨质量黑洞，都比发现白洞要容易的多。也许每一个黑洞都有一个对应的白洞！但我们并不确定是否所有的超巨质量“洞”都是“黑”洞，也不确定白洞与黑洞是否应成对出现。但就重力的观点来看，在远距离观察时两者的特性则是相同的。
当人们有了很复杂的数学工具来分析这些相关方程式，他们发现了更多。在这个简单的情形下时空结构必须具备时间反演对称性，这意味着如果你让时间倒流，所有一切都应该没什么两样。因此如果在未来某个时刻光只能进不能出，那过去一定有个时刻光只能出不能进。这看上去就像是黑洞的反转，因此人们称之为白洞，虽然它只是黑洞在过去的一个延伸。(更奇怪的是：在世界里面似乎应该还有一个宇宙，虽然这里用“里面”可能不太确切。)时间在白洞里面是存在的，但既然你不能进去，那你只有出生在里面才能知道了。
但在现实中白洞可能并不存在，因为真实的黑洞要比这个广义相对论的简单解所描述的要复杂得多。他们并不是在过去就一直存在，而是在某个时间恒星坍塌后所形成的。这就破坏了时间反演对称性，因此如果你顺着倒流的时光往前看，你将看不到这个解中所描述的白洞，而是看到黑洞变回坍塌中的恒星。
我们知道由于黑洞拥有极强的引力，能将附近的任何物体一吸而尽，而且只进不出。如果我们将黑洞当成一个“入口”，那么应该就有一个只出不进的“出口”，就是所谓的“白洞”。黑洞和白洞间的通路，也有个专有名词，叫做“灰道”(即“虫洞”)。虽然白洞尚无发现，但在科学探索上，最美的事物之一就是许多理论上存在的事物，后来真的被人们发现或证实。因此也许将来有一天，天文学家会真的发现白洞的存在喔！
【白洞与黑洞的关系】
白洞与黑洞是相辅相成的，是对立统一的。沈葹在《黑洞、白洞交相衬映》一文中对黑洞与白洞的相互关系作了如下论述：“霍金着眼于黑洞，但他的假说或可给予黑洞、白洞相互转化之设想以便宜。当然此设想主要还是出于黑洞、白洞之对称性的思考；因为物质坍缩成一个中心奇点、与物质从一个中心奇点里爆发出来，本是相反相成的两个过程，所以从黑洞瞬即转化成白洞，似乎还是可能实现的。对于宇宙演化，我们且作如下尝试性解释。从广义相对论演绎得出的一种演化模式，把宇宙假设为从原始火球的大爆炸中诞生，接着便膨胀，胀到最大，再转变成坍缩，缩到最小；尔后又发生第二次爆炸及其胀、缩过程；如此循环反复。对此模式可否把每次爆炸的原始火球看作为一个原始白洞，而它是上一次坍缩过程的终止黑洞瞬即转化来的。起始点和终止点就是这白洞和黑洞的中心奇点。”这段论述包含了深刻的辩证逻辑思想。
根据上述情况，可以得出以下结论：
第一黑洞是宇宙间吸引的一种极端现象和形式，它的直接结果是“大坍缩”，与之相反，白洞则是宇宙间排斥的一种极端现象和形式，它的直接结果是“大爆炸”或“大膨胀”。两者缺一不可，紧密相联，相辅相成，相互转化，对立统一。
第二黑洞与白洞是通过某种“极变机制”（虫眼机制等）相互转化的，由于这种相互转化的存在，使得量子阶梯中的所有物质现象得以产生、发展和消亡。在这个过程中，既没有一成不变的永恒事物，也没有只出现一次就永远绝灭的东西。产生了的东西会消亡，消亡了的东西又会产生，如此循环不止。
第三黑洞与白洞的相互转化是宇宙演化最根本、最重要的动力根源。它们两者的存在和转化，是“吸引和排斥这一个古老的两极对立”的生动体现，是万物变化最深层次的总根源。
【白洞与黑洞相遇会如何】
有科学家猜测白洞与黑洞相撞会形成虫洞。虫洞连接黑洞和白洞，在黑洞与白洞之间传送物质。在这里虫洞成为一个阿尔伯特·爱因斯坦—罗森桥，物质在黑洞的奇点处被完全瓦解为基本粒子，然后通过这个虫洞（即阿尔伯特·爱因斯坦—罗森桥）被传送到白洞并且被辐射出去。
虫洞的概念最初产生于对史瓦西解的研究中。物理学家在分析白洞解的时候，通过一个阿尔伯特·爱因斯坦的思想实验，发现宇宙时空自身可以不是平坦的。如果恒星形成了黑洞，那么时空在史瓦西半径，也就是视界的地方与原来的时空垂直。在不平坦的宇宙时空中，这种结构就意味着黑洞视界内的部分会与宇宙的另一个部分相结合，然后在那里产生一个洞。这个洞可以是黑洞，也可以是白洞。而这个弯曲的视界，就叫做史瓦西喉,它就是一种特定的虫洞。
那么“虫洞”是什么呢？简单地说，“虫洞”是连接宇宙遥远区域间的时空细管。它可以把平行宇宙和婴儿宇宙连接起来，并提供时间旅行的可能性。随着科学技术的发展，新的研究发现，“虫洞”的超强力场可以通过“负质量”来中和，达到稳定“虫洞”能量场的作用。科学家认为相对于产生能量的“正物质”，“反物质”也拥有“负质量”，可以吸去周围所有能量。像“虫洞”一样，“负质量”也曾被认为只存在于理论之中。不过目前世界上的许多实验室已经成功地证明了“负质量”能存在于现实世界，并且通过航天器在太空中捕捉到了微量的“负质量”。
宇航学家认为，“虫洞”的研究虽然刚刚起步，但是它潜在的回报，不容忽视。科学家认为如果研究成功，人类可能需要重新估计自己在宇宙中的角色和位置。现在人类被“困”在地球上，要航行到最近的一个星系，动辄需要数百年时间，是目前人类不可能办到的。但是未来的太空航行如使用“虫洞”，那么一瞬间就能到达宇宙中遥远的地方。
【白洞与高能天体】
既然白洞概念是在解释高能天体物理现象时提出来的，那么白洞与高能天体究竞存在什么联系呢？
白洞是一个物质只出不进的天体，但是，对于外部区域来说白洞也是一个强引力源。它能把周围的尘埃、气体和各种辐射不断地吸引到它的边界上来，只不过这些物质并不能进入白洞的内部，只能在边界外形成一个包围白洞的物质层。
白洞内部中心奇点附近所聚集的物质是一种超高密态的物质，其中包含各种基本粒子，甚至引力子，并且还聚集着极其巨大的能量。起初这些物质是处于某种平衡状态，但它们具有向外膨胀的趋势。当由於某种原因引起膨胀时，物质密度就会在膨胀过程中不断降低。降低到某一程度，就会引起粒子的衰变过程，从而将各种高能粒子、光子、中微子等发射出来。
从白洞内部发射出来的物质都具有很高的速度，而被白洞吸引到其边界上的物质也具有很高的速度。不难想象这进进出出，又都是高速度，它们在白洞边界上的碰撞该有多么猛烈。随着猛烈的碰撞，必然就会有异常巨大的能量释放出来。
假若类星体或活动星系核的中心有大质量白洞存在的话，那么它们所释放的巨大能量就可以看成是白洞向外喷射物与其边界上吸积物相互作用的结果。这也就是白洞对高能天体物理现象能源之谜的解释．
