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热点 掉入黑洞会怎样?被拉成"面条",还是前往另一个宇宙

来源:未知 作者:admin 人气: 发布时间:2019-09-29
摘要:黑洞通往那边?(图片起原:All About Space) 现在,你操办好要跳入一个黑洞。假如你能想方式活下去(尽管这困难重重),等待着你的是甚么呢?假定你千方百计地要回头,最终你会去到哪里,又会经历怎样动听心弦的故事呢? 就像理查德马西(Richard Massey)
  
黑洞通往那边?(图片起原:All About Space)
  现在,你操办好要跳入一个黑洞。假如你能想方式活下去(尽管这困难重重),等待着你的是甚么呢?假定你千方百计地要回头,最终你会去到哪里,又会经历怎样动听心弦的故事呢?
 
  就像理查德·马西(Richard Massey)教授所说的那样,所有这些题目都有一个容易的谜底:“没人晓得。” 作为杜伦大学计较宇宙学钻研所皇家学会的研讨员,马西深知宇宙漫溢了未解之谜。“落入黑洞鸿沟确凿便是跨入了未知世界——一旦掉进去,没人能够发条讯息归来,”马西说,“他们会被硕大的引力撕成碎片,以是我不信赖有人掉进黑洞以后,还能去此外甚么中央。”
 
  如果这个答案听起来令人颓丧,这也是意料之中的。在爱因斯坦的广义相对于论依据时空与引力的关联预言出黑洞之后,人们知道黑洞源高傲品格恒星死亡后遗留的小而致密的外围。假如这个中心的品格跨越太阳的3倍,在巨大的引力劝化下它会发生坍缩,直至所有肉体集聚到一个点(也便是奇点),而这个奇点便是黑洞密度无穷大的核心。
 
  由此孕育发生的黑洞有着弘大的引力,甚至连光都无奈逃离它。德国天文学家卡尔·史瓦西(Karl Schwarzschild)提出了“事宜视界”(event horizon)的观念:一旦光耀或精神横跨事项视界,就永世无法逃脱了。根据马西的解释,濒临黑洞时,你的身熟习因潮汐力作用被剧烈拉伸(也被喻为“意大利面化”),最终到达奇点。至于你会泛起在另外甚么中央——比如黑洞另一面——的想法,看起来都只不过天方夜谭。
 
  要是是虫洞呢?
 
  多年来,科学家不绝在探寻,黑洞可否有可能成为通向其他星系的虫洞。有人以致料想,虫洞可以通向另一个宇宙。
 
  这类设法的发生发火也曾有些时日了。早在1935年,爱因斯坦就与内森·罗森(Nathan Rosen)互助提出关连实际,以为宇宙中可能具备联接两个差别时空的隧道。但直到20世纪80年代,这种现实才盛行起来。当初,天体物理学家基普·索恩(Kip Thorne)推进了一场讨论,主题就是物体能否能穿越虫洞。
 
  马西显露:“当我仍是个孩子的时辰,我读了基普·索恩对付虫洞的滞销书,这本书让我对物理孕育发生了兴趣。”不过,现在看来虫洞犹如其实不存在。
 
  索恩曾是好莱坞片子《星际穿越》的科学参谋,他在自己的著述《星际穿梭中的科学》一书中写道:“我们没能在职何天体衰老的过程观测到虫洞的具有。”索恩显现,穿越这些理论地道的时空赏识极可能只具备于科幻小说中,根本没有牢靠证据能批注黑洞批准这样的穿梭。
 
  然而题目是,咱们没方式接近并亲身察看它们。咱们乃至没法拍摄黑洞外部的任何照片——既然光泽没法逃走黑洞的巨大引力,那末相机根本无奈捕捉其中的回首回头回忆。当前的理论标明,任何高出事宜视界的物体都市成为黑洞的一一小部分。更重要的是,由于事变视界附近的年光也弯曲了,这一历程会变得极其迟钝,于是咱们没法子急迅获得答案。
 
  “我以为尺度的故事答案是黑洞会通向年光的终结,” 哈佛大学地理学传授道格拉斯·芬克拜纳(Douglas Finkbeiner)说,“一个悠远的窥察者没法看到自己的宇航员友人是如何落入黑洞的。由于引力的红移效应,咱们考查到的濒临事情视界的一切都市不时变红、变阴晦。但这位朋侪终极会落入黑洞,去到一个超越‘永恒’的地方,不论那意味着什么。”
 
  也许黑洞能通向白洞
 
  尽管,假如黑洞能够通往星系的另一端或者另一个宇宙,那么出口需要有与黑洞相斥的器材。那会是白洞吗?俄罗斯宇宙学家伊戈尔·诺维科夫(Igor Novikov)在1964年提出了白洞实践,他以为一个黑洞毗连着一个存在于过去的白洞。与黑洞相同,光与物质能够离开白洞,然而无奈进入。
 
  科学家一直都在索求黑洞与白洞之间的荫蔽接洽。2014年,物理学家卡洛·罗维利(Carlo Rovelli)和哈尔·M·哈加德(Hal M。 Haggard)在一项宣布于《物理学驳斥D》上的钻研中阐述道:“有一个经典度量可满足有限时空地区之外的爱因斯坦方程,在那里精神坍缩成黑洞,然后又从白洞中涌现。” 换句话说,黑洞吞下的所有物资均可能被抛出,而黑洞出世后有可能变为白洞。
 
  黑洞的坍缩并不会破欠安个中的消息,不异它会经历一次量子反弹,容许所有的新闻逃逸。假定事实如此,这就能在一种水准上解释斯蒂芬·霍金(Stephen Hawking)曾经提出的实际。20世纪70年代,霍金寻觅了由于量子涨落而招致黑洞羁系粒子与辐射的可能性。
 
  芬克拜纳说:“霍金以为黑洞的寿命是有限的。”1976年,霍金在《物理学批驳D》上揭橥了关连论文。根据他的计算,黑洞会因为辐射而损失能量、缩短并最终消失。因为霍金提出黑洞发射的辐射是随机的,而且不网罗任何落入其中的动态,黑洞的迸发将抹去少量信息。
 
  这象征着霍金的想法与量子实践相矛盾,因为量子实际认为动静是守恒的。假如消息会消散,那静态搜索就越发难题,过去与未来也无从粗通。霍金的设法导致了“黑洞新闻悖论”的泛起,这个悖论临时骚动扰攘侵犯着科学家。有人说霍金根本是错的,而霍金自己以至也在2004年都柏林的学术会议上传播鼓吹他犯了错,并推翻了自己副本的设法。
 
  所以,咱们能否又回到了之前讨论的观点,即黑洞吸引的信息都会经由白洞抛出?或是终于恰是云云。在2013年颁发于《物理学攻讦快报》的一篇论文中,美国路易斯安那州立大学的若热·普林(Jorge Pullin)和乌拉圭共与国大学的鲁道夫·甘宾(Rodolfo Gambin)基于圈量子引力现实(loop quantum gravity)对黑洞发展了研讨,他们发现越濒临中心引力越大,但穿过中心后引力变弱,任何落入黑洞的事物都可能在宇宙的另一端被抛出。这项钻研赞成了黑洞只是个入口的假说。在这项研究中,奇点不具有,以是落入黑洞的事物不会因为撞上奇点而毁灭。这也象征着,信息不会隐没。
 
  也许黑洞不通往任那儿那边所
 
  但是物理学家艾哈迈德·阿尔姆海里(Ahmed Almheiri)、唐纳德·马洛夫(Donald Marolf)、约瑟夫·波钦斯基(Joseph Polchinski)与詹姆斯·苏利(James Sully)仿照照旧信赖,基于霍金的现实可以有进一步的发明。这4位科学家提出了AMPS火墙(或称黑洞火墙)理论。根据他们的合计,量子力学可以将变乱视界变成一堵弘大的火墙,任何征战到它的东西都会当即焚烧殆尽。从这个意思上讲,黑洞欠通往任何地方,因为以至不有工具可以进入黑洞。
 
  然而,这一理论与爱因斯坦的广义相对论相悖。依照绝对论中的等价事理(equivalence principle),穿过事件视界的物体(或人)不会受到极度引力的影响,可以轻松落入黑洞。火墙现实可能遵循了当前宇宙中黑洞以外地域的物理学定律,但纵然不违犯绝对论,它也破不佳了量子场论,并提醒消息是可以散失的。
 
潮汐溃逃事件的艺术假想图。当恒星过于凑近超大风致黑洞时,黑洞的潮汐力会将其撕裂。(图片本源:All About Space)
  黑洞充满了不确定性
 
  让咱们的话题再次转向霍金。在2014年揭橥的研讨中,霍金规避了“事变视界”这一说法,而是提出引力坍缩会发生发火“表观视界”(apparent horizon),这象征着不有任何工具会因视界而点火。
 
  表观视界会阻止光芒来到黑洞中心,并继续“一段年华”。在霍金的新实际中,表观视界只不过暂时困住物资与能量,但终极,表观视界会失踪,并羁系肉体、能量。这一解释支持了认为新闻不会消失的量子现实,假定能获得证实,这就意味着任何事物均可以从黑洞中逃脱。
 
  霍金甚至更进一步,认为黑洞可以并不具备。他写道:“黑洞的中心不具备奇点,黑洞理应被从头界说为引力场的亚稳定自持态。”由于引力作用,表观视界内的肉体会逐渐向内挪动,但永久不会坍缩到中心。
 
  然而,任何被禁锢进去的新闻都再也不是它们被吞噬前的容貌。我们没法颠末被囚系的新闻还原它们进入时的形态,这也会引起标题——极为是当人们创造自己正置身于多么一个令人惶恐的处境傍边。他们再也没法跟之前异样了!
 
  可以必然的是,这个奥妙的谜团还会干扰科学家许久。罗维利和弗朗西丝卡·维多托(Francesca Vidotto)近来提出,暗物质的要素之一多是黑洞蒸发后的残留物。2018年,霍金的一篇对于黑洞和“软毛”(soft hair)的论文被发布。“软毛”是黑洞事情视界上的光子,它们会贮存落入黑洞的精力的消息。但由于事务视界的具备,这些动静从外部看来好像全体隐没了。
 
  这与物理学家约翰·阿奇博尔德·惠勒(John Archibald Wheeler)提出的无毛定理(no-hair theorem)截然分歧。无毛定理的根本是窥察者没法辨别两个一致的黑洞,因为黑洞的性质仅由风致、角动量与电荷这3个物理量确定,而其他动静(毛发)全数消失了。这个实践已经引起了科学家的讨论,然则间隔解答“黑洞通往那里那边”的问题,尚有很长的路要走。
 
   
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