江棋生|白洞：广义相对论的新衣

江棋生 | 文

在《宇称变换：一种可悲的源头性出错》[1]一文中，我们指出：在时间反演变换下，现有理论中的通用物理量变换公式是错误的。而广义相对论引力场方程的白洞解及虫洞解，就是根据上述变换公式得来的；那么，它俩还能靠谱吗？随之，宇宙学中基于白洞和虫洞构建起来的部分，还能不岌岌可危吗？在《世上无此便宜事》[2]一文中，我们预告：我们将先说说并不存在的“白洞”和“虫洞”。现在，我们就用这一篇准科普文章，来说一说白洞及虫洞。对文中占了大半页的四个貌似唬人的公式，读者诸君可作如下选择：视而无睹，略去不看。这样读下去，这篇准科普文章就成短小有味的科普文章了。

说白洞，就必须先说黑洞。

黑洞是宇宙中一种奇异的极端存在物，它的密度极大，引力极大，任何东西包括光都不能从黑洞中跑出去。1783年，英国科学家米歇尔通过基于经典力学的计算后第一个提出：会有一种天体，它的逃逸速度超过光速，从而光也不能从它表面逃离，所以人们就看不见它。1798年，法国天文学家拉普拉斯也独立地推出了相同的结果。之后，就轮到广义相对论出场了。

1915年，在付出了近乎十年磨一剑的原创努力之后，爱因斯坦确立了广义相对论，给出了广义协变的引力场方程：

1916年，德国天文学家卡尔·史瓦西首先求得了上述场方程的一个严格解，即静态球对称真空解。该解描述静止球对称引力源的外部引力场，所以叫史瓦西外部解，也称表征“看不见的天体”的史瓦西度规[3]：

由米歇尔、拉普拉斯和史瓦西所导出的“看不见的天体”，被美国物理学家惠勒于1967年简洁形象地称为黑洞（black hole）。

史瓦西度规及衍生出来的其它广义相对论黑洞解，早已被物理学界所接受。现在，从理论上质疑黑洞存在的人，已经几乎没有了。2016年人类首次探测到引力波之后，人们更是信心满满地指出，该引力波是由两颗黑洞之合并所造成。

2017年 4月，在全球 60多个研究机构参与下，事件视界望远镜（EHT）首次启动对黑洞拍照，拍摄目标是距离地球 5500万光年的M87*黑洞。首张黑洞照片之冲洗，用了长达约两年的时间。2019年 4月 10日，该照片在全球六地同步发布。可以说，黑洞的存在，已成全球科学界的共识。

不过，据我所知，至今尚有极少数质疑黑洞的人；其中一位，就是我的北航同班同学蔡立先生。他通过基于狭义相对论的计算，认为米歇尔和拉普拉斯用牛顿力学求出的“看不见的星”，在理论上是不成立的。而史瓦西从爱因斯坦引力场方程得到的黑洞解，其实就是拉普拉斯黑洞解，因此也是不成立的[4][5]。蔡立先生心态甚好，他持有和德国天文学家开普勒一样的信念：我的书可以等待读者一百年[6]。

在广义相对论问世之前，人们只知有黑洞，不知有白洞。广相的史瓦西黑洞解出来之后，一些研究时间反演的物理学家，就从理论上得到了宇宙间很可能存在的另一种奇异物体——白洞（white hole）。他们是怎么得到白洞解的呢？诸君请看：

1932 年，比利时宇宙学家乔治·勒梅特把史瓦西坐标系(t, r)变换为勒梅特坐标系，从而把史瓦西度规变换成了同样表征黑洞解的勒梅特度规[7]：

他们随之认定，度规(4)作为黑洞解的“时间反演”，也是引力场方程的解；这个解表征了白洞——一种粒子和光子只能通过史瓦西面（事件视界）向外辐射或喷射的物理存在[8]。人们说，把拍黑洞情形的影片倒着放，所见到的就是白洞的样貌。也就是说，黑洞这个家伙，是把外面的一切东西都往自己肚子里吸；而白洞则极为慷慨大方，把自己肚子里的任何东西都往外喷。

关于黑洞事实上的存在，科学界已然言之凿凿。而对来自广义相对论的白洞，科学界则普遍接受其理论上的存在，但承认至今并没有什么观察证据。

那么，现在还有人在理论上质疑白洞的存在吗？据我所知，几乎没有。要有，恐怕也就我一人。而且我不仅是质疑，我是干干脆脆否定白洞的存在[9][10]。这篇文章的标题，就鲜明体现了我们对白洞刮拉松脆的否定。我们称白洞是广义相对论的新衣。简略一点说就是，白洞是广相的新衣。文章的标题，来自写作本文时的灵光一闪：通过类比“皇帝的新衣”而得到——皇帝身上，没穿新衣；广相里面，何来白洞？

在文献[10]第 75页上，我们写道：

时至今日，据称乌墨无比的黑洞，人类已接连拍到了它的照片。而理应极为炫目的白洞，人类却根本找不到它的踪影。在我们看来，个中原委，既不是观察仪器的鞭长莫及，也不是上帝与人类在玩捉迷藏游戏，而是整个宇宙中，压根儿就没有白洞的鬼影。

广相的新衣和皇帝的新衣，同属一类，如出一辙：说是有，其实无。不过，二者有一个明显的区别。广相的新衣，是由理性的迷误所导致；皇帝的新衣，则为权势的显赫所造成。

白洞是广相的新衣，那么所谓“连接黑洞和白洞”的虫洞（wormhole）[11]，自然也就成了广相的另一件新衣。而宇宙学中关于白洞和虫洞的部分，当然就是宇宙学的新衣了。

不少科幻小说，都用白洞和虫洞做了很多文章：时空隧道啦，时光机器啦，等等。不过，既然是科幻，我们就不去较真了。

2026 年1 月 01 日 初稿于北京家中

2026年 1 月 20 日 定稿于北京家中

相关链接：

江棋生|宇称变换：一种可悲的源头性出错

江棋生|世上无此便宜事

参考文献：

[1]江棋生. 宇称变换：一种可悲的源头性出错. 2025年 12月 31日发布于微信公号“阿斗凿墙”.

[2]江棋生. 世上无此便宜事. 2026年1月 15日发布于微信公号“阿斗凿墙”.

[3]王永久，唐智明. 引力理论和引力效应[M]. 长沙：湖南科学技术出版社，1990：172.

[4]蔡立. 质疑黑洞[M]. 北京：北京师范大学出版社，2010：89.

[5]蔡立. 相对论探疑[M]. 上海：北京交通大学出版社，2013：147.

[6]开普勒. 世界的和谐[M]. 北京：北京大学出版社，2011：前言.

[7]王永久，唐智明. 引力理论和引力效应[M]. 长沙：湖南科学技术出版社，1990：404.

[8]王永久，唐智明. 引力理论和引力效应[M]. 长沙：湖南科学技术出版社，1990：406.

[9]江棋生.T变换与倒放影片操作毫无瓜葛[ OL]. 序号 1536，自然科学—物理学，中国预印本服务系统，国家科技图书文献中心网，2010.09.29.

[10]江棋生. 物理学分立对称性新论[M]. 武汉：汉斯出版社，2022：75.

[11]霍金 S.霍金演讲录[M]. 长沙：湖南科学技术出版社，1995：87, 110.

【作者简介】江棋生：一枚园地耕耘者。