确实，如果一个太空人在飞往黑洞以前在她的飞船上放一只大钟，则一个船外的观测者（例如，在飞船附近的空间站上）在太空人接近于坍缩星的周边时，将发觉该钟走得慢下来。旁观者也会感觉到她运动得越来越慢，从未感觉到她达到了黑洞视界的边缘。最后，她将被看上去在时间上冻结了——发愣了，像鹿被汽车前灯“照瞎”了双眼，一动不动了。
但从太空人看来，这些事件的发生完全是另一种情景。飞船上的钟正常地走着。这样，无法阻止她很快地钻进黑洞深渊里去。她还可能察觉不到她穿越视界的时刻，但她将从那一点起被黑洞粘住。
假定，当她下降时，仍能观察到她上面的空间区域，看飞船外面的景色，倒霉的旅行者将看到所有的事物随时间而加速。未来的历史在她眼前一闪而过。但这种时间旅行是毫无意义的，她不能与宇宙的其余部分相互沟通；取而代之的是她本人及飞船的毁灭（除非她能及时掉转船头）。总之，虽然一个太空人能在黑洞的视界附近经受一种形式的时间旅行，但终将是一个悲惨的——因而是毫无意义的——探险。
5.与黑洞性格相反的“白洞”
有些人认为，宇宙是对称的，有此必有彼。当人们热衷于讨论“黑洞”的时候，又有人针锋相对地提出了“白洞”。
我们知道，黑洞是极端自私的，它就像一个贪得无厌的饕餮，张开大口，吞食着宇宙中的一切物质。只要进入它的“视界”之内，就休想再出来，其中包括光。那么，它把物质吞进去之后，又消化到哪里去了呢？因为物质是不灭的。“白洞”的观点便应运而生。
白洞的性格与黑洞截然相反，它允许内部的超高密度物质离开它的边界，进入广阔的太空，却不允许任何物质进入它的边界之内。换句话说，它向外界发出辐射，抛出最终能够构成气体和恒星的物质，即不肯吸收外界的物质来中饱私囊。正因为它具有这样的特性，人们就很自然地把X射线爆发、γ射线爆发以及超新星爆发等现象联系起来。
白洞不断向空间喷射物质，那么谁是它的后勤供应呢？有人认为，白洞的源源不断的能源取自黑洞。进入黑洞的物质并不是完全被它消化了，而是以“热辐射”的方式稳定地向外发射粒子，科学家们称为“自发蒸发”。英国物理学家霍金经研究发现，黑洞具有一定的温度，其数值与黑洞的质量成反比。自发蒸发使黑洞质量减少，使其温度升高，又反过来促使自发蒸发加剧。由于这样地正反促进，使黑洞的蒸发越演越烈，最后便以“反坍缩”的猛烈爆发，形成了不断向外喷射物质的白洞。黑洞把宇宙中的物质吞食了，白洞又把物质归还给宇宙，这是一个多么和谐的宇宙啊！
前苏联学者诺维柯夫把白洞的形成同宇宙大爆炸的理论联系起来，提出了“延迟核”理论。他认为，宇宙在大爆炸时的最初时刻，由于爆发的不均匀，有些超高密度物质并没有立刻膨胀，而是过了一段时间才发生爆炸，成为新的局部膨胀的核心，这就是白洞，有的核心则延迟了百亿年才发生爆发。
不过关于白洞，仍像黑洞一样，还没有证据证实它的存在。
四、宇宙中存在反物质吗
有反物质存在吗？人类在认识物质世界和精神世界时发生了许多相反的事物，例如光明和黑暗，生和死，善和恶等。从哲学的角度看世界，对立统一规律是事物发展的根本规律。世界是物质的，那么，是否存在着同我们已知的物质相对立的“反物质”呢？
20世纪20年代，英国人狄拉克建立了相对论性电子运动方程。为了解释方程中包含的负能解，他从基本粒子的对称性出发，预言了正电子的存在。1932年，美国人安德逊和尼德迈耶在宇宙线中发现了正电子。这是第一个反粒子。
正电子的发现使人们看到，物质世界远比预想的复杂。如果狄拉克的理论是普遍和正确的，就还会有反质子、反中子乃至反物质世界的存在。后来，物理学家也都逐步倾向于认为，一切粒子都有反粒子。正反粒子同质量，同寿命，同自旋，反电荷，反磁矩。
1955年，美国人塞格雷和张伯伦等人合作，利用高能质子同步稳向加速器，成功地产生了反质子。自50年代起，随着反质子的发现，反核子物理学研究兴起。反核子的研究不但涉及到整个反物质世界，而且正反核子湮灭时将放出各种介子和巨大的能量，由此可以产生许多奇特的现象。
反核子物理学研究的基本问题，是利用反电子和反质子构造出反物质原子——“反氢”。不过，人造的反电子和反质子的能量都很高，不能相互结合成反氢。科学家预测，为了使反电子和反质子安定下来，“和平共处”，从而结合成稳定的反氢，需要将它们的能量降低到千分之一电子伏特以下。1983年以来，位于日内瓦附近的欧洲核子研究中心开展了反核物理学研究，设法降低反电子和反质子的能量，制造“反氢”。1996年1月，这个中心宣布：他们已经成功地合成了反氢。不过，据说实验中只产生了9个反氢原子，且仅仅存在了三亿分之四秒！根本无法对其特性进行研究。
反物质的研究关系到人类对现代物理学理论的重新理解和验证，也关系到对时空和物质的重新理解。人造反物质若能实现，无疑会改变人类对物质世界的认识。近期，美国的一些天文学家宣称，在银河中央有一个反物质喷射源，喷出的反物质高达数千光年之远。然而，现在我们还不能有把握地确定反物质是否存在。
从理论上看，宇宙中应该存在一个反物质世界。可事实上并不这么简单。经研究发现，粒子和反粒子一旦相遇，它们就会同归于尽，从而转化成高能量的γ光子辐射。可这种光子辐射人们至今还没有发现，在我们地球上很难找到反物质，因为它一旦遇到无处不在的普通物质就会湮灭。
那么，宇宙中存在着反物质吗？存在着一个反物质世界吗？按照对称宇宙学的观点，它们是存在的。这一学派认为，我们所看到的全部河外星系（包括银河系在内），原不过是个庞大而又稀薄的气体云，由等离子体构成。等离子体既包含粒子，又包含反粒子。当气体云在万有引力下开始收缩时，粒子和反粒子接触的机会就多了起来，便产生了湮灭效应，同时放射出巨大能量，收缩的气体云又开始膨胀。这就是说，等离子体云的膨胀，是由正反粒子的湮灭引起的。
按照这种说法推论，在宇宙的某个部位，一定存在着反物质世界。如果反物质世界真的存在的话，那么，它只有不与物质会合才能存在。可物质和反物质怎样才能不会合呢？怎样才能判断出宇宙中哪些天体是正物质，哪些是反物质？为什么宇宙中的反物质会这么少？这些都是留给人们待解的谜团。
1.物质的创生与反物质失踪之谜
创生这个词有许多意思，在英文中有“创造”、“创作”、“发生”之类的意思，清楚地辨明其众多意思之间的区别是很重要的。宇宙的创生可被认为是表示突然之间，物质从那混沌的、无结构的原始形态被组织到现在我们观测到的复杂的秩序和活动中，宇宙的创生也可能真地表示在先前无形的虚空中创造出物质。或者，宇宙的创生也可表示整个的物质世界，包括空间和时间，从无中突然出现。另外，还有生命及人的创生问题，我们后面再谈。
20世纪之前，科学家和神学家都认为，物质是不能用自然的方法创造（或毁灭）的。当然，物质在化学反应的过程中，形态会发生变化，但物质的总量被认为总是恒定的。科学家们在面对物质起源这道难题时，倾向于相信宇宙的年龄是无限的，这就避开了创造物质的问题。在永恒的宇宙中，物质可以是一直就存在的，于是，物质的起源这道难题也就被绕开了。这是人类的明智之举，还是无奈之举？
那种认为物质不可能以自然的方法创造出来的信念，在20世纪30年代戏剧性地崩溃了。当时，第一次在实验室里造出了物质。导致这一发现的事件便是现代物理学处于全盛时期的最好例证。
这发现过程的故事，如同其他很多同类的故事一样，是由爱因斯坦在1905年引起的。他那有名的E＝mc2方程式就是“质量与能量等同”这一陈述的数学体现。质量有能量，能量有质量。质量是物质的定量，说一物体的质量是多少，就是说它有多少物质。质量大就意味着沉重，难移动；质量小就意味着轻快，容易移动。质量等同于能量这一点就意味着在某种意义上说，物质是“被锁闭的”能量。如果能找到什么方法把它释放出来，物质就会在能量的爆炸中消失。反之，如果想办法把能量集中起来，就会出现物质。
爱因斯坦的方程式是他相对论的一个副产品，在一开始进行构思时，该方程式所涉及的是以接近光速的超高速运动的物体性质。根据相对论，某物体运动所耗用的能量应该使该物体显得变重了（质量增加）。当物体以平常速度运动时，质量的增加是微小的，因为一丁点质量就相当于很大很大的能量，举例来说，1克质量相当于以目前的价格要花10亿美元才能买到的能量。然而，现代亚原子粒子加速器却能把电子和质子的速度提高到十分接近光速，获得这样的速度之后，人们观测到电子和质子的质量增加了几十倍。
当然，质量随着速度的增加而增加还不是物质的创生，只不过是现存的物质增加了重量而已。英国量子物理学家保罗·狄拉克1930年前后进行的划时代的数学推导，使得通过聚集能量造出全新的物质粒子的可能性出现了。狄拉克当时正试图将爱因斯坦的相对论及其E＝mc2与20世纪物理学的另一重大革命——量子论——调合起来。量子论涉及的是原子及亚原子物质的行为。描述以近于光速的速度运动的亚原子粒子，需要有一个统一的相对论量子论。能量的放射性发射就产生以接近光速的速度运动的亚原子。
狄拉克进行了数学分析之后，提出了一个新方程式来描述高速的原子物质。该方程式成功地解释了一个当时一直令人困惑的电子的特征，即电子总是以与常识和基本几何完全相悖的方式旋转。粗略地说，一个电子得自旋两周才能再出现同一个面孔。狄拉克方程式又是一个好例，说明在探寻基本物理学的抽象世界时，数学如何必须取代直觉。
然而，狄拉克的方程式却还有令人不解的一面。方程式的各个解答正确地描述了普通电子的行为，但每一个解答都伴有另一个解答，这种相伴解答在已知的宇宙里似乎没有任何对应物。只要稍微发挥一下想像力，就可能想出这未知的粒子是怎样的东西。它们的质量和旋转方式与普通的电子一样，只不过所有的电子都带负电荷，而这些神秘粒子却要带正电荷。它们的其他特征，如它们的旋转，也要与电子相反，使这种新粒子成为电子的一种镜像。
更有意思的是狄拉克的预言。他预言说，假如能聚集起足够的能量，以前没有这种粒子的地方就会出现这么一个“反电子”，为了电荷守恒，出现这么一个“反电子”的同时，必定也得出现一个电子。这样，能量就可以以电子—反电子的形式直接用来创造物质了。
大约在这个时候（1930年），物理学家赵忠尧正用铅之类的重材料做γ射线（高能光子）穿透力的试验。他注意到，最有力的γ射线被以一种无法理解的高效率减弱了。γ射线被额外吸收，其原因当时对赵忠尧来说是个谜。但我们现在知道，那是因为生产电子—反电子的缘故。
后来，到了1933年，卡尔·安德森在用金属薄板研究宇宙线（即来自宇宙空间的高能粒子）时，头一次明确地发现了狄拉克所预言的反电子。在实验室里的受控实验中，物质被造出来了。接着很快证实了，新发现的粒子具有已预言过的一切特征，于是，狄拉克和安德森因这精彩的预言和发现分享了一项诺贝尔奖。
在其后的年月里，制造电子和反电子（反电子通常被称为正电子）成了范围广泛的实验室实验过程中的家常便饭。第二次世界大战之后，亚核粒子加速器的发展也使得受控生产其他种类的粒子成为可能。反质子、反中子也制造出来了。今天，正电子和反质子可以大批量制造，并被储存在磁“瓶”里。镜像粒子或曰反粒子都被称为反物质。现在，人们在物理实验室里例行公事般地制造反物质。
有了这些事实作后盾，人们似乎摸到了门路，可以对一切物质的本源给出一个自然的解释了。即发生大爆炸时，有大量的能量，使物质和反物质得以断续地大量产生出来。最后，爆炸热冷却下来，这些物质就聚集成恒星和行星。不幸，这简明的解释却有个大漏洞：因为物质遇上反物质时，二者会彼此湮灭，同时会有剧烈的能量释放，而这正与物质创造的过程相反。
因而，由物质和反物质混合组成的宇宙是极不稳定的。在我们的星系中掺加反物质得有非常严格的条件限制，因而，反物质的量是微乎其微的。
