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黑洞通向哪里?

kepu007 于2019-9-27 08:56:44发表 显示全部楼层
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谁知道呢,也许没有出口。

图:All About Space magazine

掉进黑洞,你会来到哪里?若你能侥幸活着穿过黑洞,那你又会落在哪里?如果你甚至能找到方法反穿回来,这中间又会有什么光怪陆离的经历?

其中的答案,正如Richard Massey教授所说的:“谁知道呢?”作为来自杜明翰大学的计算宇宙学家(Computational Cosmology),Massey深知黑洞的奥秘就是个无底深渊。“穿过视界几乎就当于揭开了黑洞的面纱。没有人能在视界的那一头将讯息传递回来,”他说道,“任何物体都会被撕个粉碎。”

虽然这答案听着一点也不激动人心,但却是预料之中的回答。从爱因斯坦提出的广义相对论将时空与重力作用联系起来衍生出黑洞理论开始,人们普遍认为黑洞是一颗巨大的恒星死亡后塌缩遗留下来的致密而小的星核。假设这个核心的质量有太阳的三倍大,那么重力将被无限压缩落入奇点。




即使是光,也无法逃脱黑洞引力的追捕。因此,如果你发现自己身处视界、即所有光和物质都只能进不能出的分界线时,如德国天文学家Karl Schwarzschild所言,你死定了。Massey表示,潮汐力会将你的身体撕扯成原子串,又叫spaghettification,即将你“意大利面条化”,最终在奇点碎成渣渣。

虫洞呢?

多年来,科学家们一直在寻找利用黑洞通往多元宇宙的可能性。就像某些电影里描述的,穿过虫洞到达另一个平行宇宙。

类似的理论学说已经存在多时:1935年,爱因斯坦曾和Nathan Rosen共同研究两个时空之间通过某种桥梁连接的理论可能性。在20世纪80年代,研究爱因斯坦广义相对论的天体物理学含义的领军人物、物理学家Kip Thorne则进一步扩充该理论至一个新方向,即在物理层面上,物体穿过黑洞的可能性。

Massey说道:“Kip Thorne写的关于虫洞的书是我走向物理的启蒙。”但时至今日,虫洞存在的可能性似乎仍然很低。

Thorne的团队曽为《星际穿越》提供技术支持,他也表示,穿过理论中的通道完成一趟时空之旅更偏像是科幻中的情节,实际上并无证据证实,黑洞具有时空穿越的能力。

虫洞的模拟图。如果虫洞存在,它可能就是前往另一个宇宙的通道。但却没有证据证明,虫洞真的存在,又或是黑洞会像虫洞一样活动。图: Shutterstock

问题在于,我们没法近距离观察,无法拍摄黑洞。连光线都无法逃脱其巨大的引力,其它任何东西也都无法被相机捕捉到。理论表明,视界外的东西会被拉进黑洞里,更重要的是由于边界时间扭曲,这一切似乎发生地很慢,所以答案不会很快出现。

来自哈佛大学的天文物理学家Douglas Finkbeiner表示:“标准的说法是,它们导致了时间的终结。远处的观测者看不到他们的宇航员掉进黑洞。而且由于引力红移,越接近视界视野所见会越来越红越来越暗。”

从黑到白

如果黑洞真的连接了另一个宇宙,那么另一个宇宙的那头就需要有与黑洞相反的东西。可能是1964年俄罗斯宇宙学家Igor Novikov提出的白洞吗?与黑洞恰好相反,白洞只能出不能进。

在2014年的一项研究中,物理学家Carlo Rovelli和Hal M. Haggard称:“物质塌缩掉进黑洞,从另一个黑洞出现。”也就是说,黑洞吞食的所有物质都可能被全部喷出,黑洞死亡时就变成了白洞。

黑洞的坍塌不但不会破坏它吞食的物质,相反,它将经历一次量子反弹让物质逃逸。如果真是这样,那它将进一步扩充霍金在20世纪70年代提出的一项理论,即探索黑洞由于量子涨落而发射粒子和辐射热的可能性。




Finkbeiner表示:“霍金在1976年的一篇论文中称,辐射会令黑洞失去能量,收缩、消失。爆炸会抹去大量的信息。”

这正好与量子理论相悖,量子理论认为信息无法被破坏。而这个“黑洞信息悖论”便长期以来一直困扰着科学家们。

当一颗恒星离超大质量黑洞太近的时候,就会出现潮汐力破坏事件。

图:All About Space magazine

一个不确定的黑洞

2014年,霍金发表了一份研究报告,其中回避了事件视界的存在,相反他说引力坍塌会产生一个“明显的视界”。

而这个视界将定住试图离开黑洞的光线,并“持续一段时间”。在他的理论中,视界在溶解、释放物质和能量之前会暂时保留物质和能量,而这一解释也最符合量子理论,即信息不会被破坏。如果加以证实,就表明任何东西都能逃离黑洞。

可以肯定的是,这个谜团将在未来很长一段时间浮浮沉沉。Rovelli和Francesca Vidotto近日还提出,暗物质的一个组成部分有可能是黑洞蒸发的残余物。而霍金在2018年发表的一篇论文也描述了那条一去不复返的路线周围如何留下了零能量粒子。

但这却与物理学家John Archibald Wheeler诠释的无毛定理又背道而驰。在黑洞指向何处的答案浮现之前,还有一段路要走。如果能找到一种跳进黑洞的方法就好了。


蝌蚪五线谱编译自livescience,译者 狗格格,转载须授权



梅森: 比起任何特殊的科学理论来,对人类的价值观影响更大的恐怕还是科学的方法。  
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共 0 个关于黑洞通向哪里?的回复 最后回复于2019-9-27 08:56:44

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