所以你在这里,即将跳进一个黑洞。如果你能克服重重困难,杏耀下载app以某种方式幸存下来,等待你的将会是什么呢?你会在哪里落脚?如果你能大声嚷嚷着回来,你会有什么诱人的故事可讲?
正如理查德·梅西教授所说,所有这些问题的简单答案是:“谁知道呢?”作为英国皇家学会在杜伦大学计算宇宙学研究所的研究员,梅西深知黑洞的奥秘。他说:“从活动视界坠落实际上是越过了面纱——一旦有人从它上面坠落,就没有人能回发送信息了。”“它们会被巨大的引力撕成碎片,所以我怀疑任何人掉下去都不会有任何结果。”
如果这听起来像一个令人失望和痛苦的答案,那么这是可以期待的。自从阿尔伯特·爱因斯坦的广义相对论被认为是通过时空和引力的作用来预测黑洞以来,人们就知道黑洞是由一颗大质量恒星的死亡留下的一个小而稠密的残余核形成的。假设这个核心的质量大约是太阳的三倍以上,重力会压倒它,以至于它会自己掉入一个单一的点,或奇点,被认为是黑洞的无限稠密的核心。
由此产生的不适合居住的黑洞会产生强大的引力,甚至连光都无法避免它。因此,如果你发现自己处在事件视界——就像德国天文学家卡尔•施瓦茨希尔德(Karl Schwarzschild)所提出的那样,光和物质只能向内通过的点——就没有逃脱的可能。根据梅西的说法,潮汐力会把你的身体缩成一股股的原子(也被称为“意大利面化”),物体最终会在奇点处被压碎。你可以在某处跳出来——也许在另一边——这个想法似乎完全是幻想。
虫洞呢?
或者是吗?多年来,科学家们一直在研究黑洞成为其他星系的虫洞的可能性。就像一些人说的那样,它们甚至可能是通往另一个宇宙的道路。
这样的想法已经流传了一段时间:1935年,爱因斯坦与内森·罗森(Nathan Rosen)合作建立了连接时空中两个不同点的桥梁理论。但在20世纪80年代,物理学家基普·索恩(Kip Thorne)——爱因斯坦广义相对论天体物理学含义方面的世界顶尖专家之一——提出了一个关于物体是否可以在这些天体中穿行的讨论,这一理论获得了一些新的发展。
“读基普·索恩那本关于虫洞的畅销书,是我小时候第一次对物理学感兴趣,”梅西说。但似乎虫洞并不存在。
事实上,曾为好莱坞电影《星际穿越》(Interstellar)提供专业建议的索恩在《星际穿越的科学》(the Science of Interstellar)一书中写道:“随着年龄的增长,我们的宇宙中没有任何物体会变成虫洞。”索恩告诉Space.com网站,通过这些理论上的隧道进行的旅行很可能仍然是科幻小说,而且肯定没有确凿的证据表明黑洞可以允许这样的通道。
艺术家对虫洞的概念。如果虫洞存在,它们可能会通向另一个宇宙。但是,没有证据表明虫洞是真实存在的,也没有证据表明黑洞会像虫洞一样活动。(图片来源:在上面)
但是,问题是我们无法亲自近距离观察。为什么,我们甚至不能给黑洞内发生的任何事情拍照——如果光不能逃脱它们巨大的引力,那么照相机就什么也拍不成。就目前的情况来看,理论表明,任何超出事件视界的东西都会被简单地添加到黑洞中,而且,由于时间在接近这一边界的地方发生扭曲,这一过程看起来会非常缓慢,因此答案不会很快出现。
“我认为标准的说法是,它们导致了时间的终结,”哈佛大学天文学和物理学教授道格拉斯·芬克贝纳(Douglas Finkbeiner)说。“一个遥远的观察者不会看到他们的宇航员朋友掉进黑洞。当它们接近视界时(由于引力红移的结果),它们会变得更红、更暗。但这个朋友就在那里,到了“永远”之外的地方。’不管那是什么意思。”
也许一个黑洞会导致一个白洞
当然,
杏耀平台谈科技 ,如果黑洞确实会导致另一个星系或另一个宇宙的另一部分,那么在另一边就需要有与它们相反的东西。这可能是一个白洞吗?这是1964年俄罗斯宇宙学家Igor Novikov提出的理论。诺维科夫提出,黑洞与过去存在的白洞相连。与黑洞不同,白洞将允许光和物质离开,但光和物质将不能进入。
科学家们一直在探索黑洞和白洞之间的潜在联系。物理学家卡洛·罗维里(Carlo Rovelli)和哈尔·m·哈格德(Hal M. Haggard)在2014年发表在《物理评论D》(Physical Review D)杂志上的一项研究中称,“在有限的时空区域之外,有一个经典的度量标准可以满足爱因斯坦方程。在有限的时空区域内,物质坍缩成黑洞,然后从黑洞中出来。”换句话说,所有被黑洞吞噬的物质都有可能被喷吐出来,黑洞死亡后可能变成白色的黑洞。
黑洞的坍塌非但不会破坏它所吸收的信息,反而会停止。相反,它会经历量子反弹,让信息逃逸。如果是这样的话,它将有助于理解前剑桥大学宇宙学家和理论物理学家斯蒂芬·霍金的一项提议。霍金在20世纪70年代探索了黑洞释放粒子和辐射——热能——作为量子涨落的结果的可能性。
“霍金说黑洞不会永远存在,”芬克贝纳说。黑洞霍金辐射的计算会导致失去能量,缩小和消失,描述在他1976年的论文发表在《物理评论d》给他声称辐射将是随机的,不包含了什么信息,黑洞,其爆炸后,会删除加载的信息。
这意味着霍金的想法与量子理论相悖,量子理论认为信息不能被摧毁。物理学认为,信息变得越来越难找,因为一旦丢失,就不可能知道过去和未来。霍金的想法导致了“黑洞信息悖论”,并一直困扰着科学家。有些人说霍金完全错了,甚至霍金本人在2004年都柏林的一次科学会议上也宣称他犯了一个错误。
那么,我们是否应该回到黑洞释放出被保存下来的信息并通过一个白洞将其抛出的概念?也许吧。在2013年的研究发表在《物理评论快报》上,豪尔赫牵引在路易斯安那州立大学和大学Rodolfo Gambini共和国在蒙得维的亚,乌拉圭,环圈量子重力适用于黑洞,发现重力增加对核心但减少,架设无论进入宇宙的另一个地区。这些结果为黑洞作为入口的观点提供了额外的证据。在这项研究中,奇点并不存在,因此它不会形成一个不可逾越的障碍,最终粉碎它遇到的任何东西。这也意味着信息不会消失。
也许黑洞无处可去
然而,物理学家艾哈迈德·阿尔姆海里、唐纳德·马洛夫、约瑟夫·波钦斯基和詹姆斯·萨利仍然相信霍金可能有所发现。他们研究的理论后来被称为AMPS防火墙,或黑洞防火墙假说。根据他们的计算,量子力学有可能将事件视界变成巨大的火墙,任何与之接触的物体都会在瞬间燃烧。从这个意义上说,黑洞没有出路,因为没有任何东西可以进入黑洞。
然而,这违反了爱因斯坦的广义相对论。穿越视界的人实际上不会感到任何困难,因为一个物体会自由落体,根据等效原理,这个物体或人不会感受到重力的极端影响。它可以遵循宇宙中其他地方存在的物理定律,但即使它不违背爱因斯坦的原理,它也会破坏量子场论,或者表明信息可能会丢失。
一个不确定的黑洞
再向前一步,霍金。2014年,他发表了一项研究,在该研究中,他避开了事件视界的存在——意味着那里没有什么可以燃烧的东西——他说,引力坍缩会产生一个“明显的视界”。
这个视界会使试图离开黑洞核心的光线悬浮起来,并会持续“一段时间”。在他的反思中,视域暂时保留了物质和能量,之后又将它们分解并释放出来。这个解释最符合量子理论——信息是不能被摧毁的——如果它被证明的话,它就表明任何东西都可以从黑洞中逃逸。
霍金甚至说黑洞可能根本不存在。“黑洞应该被重新定义为引力场的亚稳态束缚态,”他写道。这里不会有奇点,虽然由于重力的作用,视场会向内移动,但它永远不会到达中心,并被合并成一个稠密的物质。
然而任何被释放的东西都不会以信息被吞噬的形式出现。通过观察结果来判断结果是不可能的,因为结果本身就会产生问题——尤其是对于一个发现自己处于如此危险境地的人来说。他们再也不会有同样的感觉了!
有一件事是肯定的,在未来很长一段时间内,这个特别的谜团将吞噬更多的科学研究时间。Rovelli和弗兰西斯卡Vidotto最近暗示暗物质的组成部分可以由蒸发黑洞的残余,和霍金的黑洞和“软头发”在2018年被释放,并描述了如何零能粒子都是离开的临界点,视界——一个想法表明信息不是失去而是被俘。
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”相悖,杏耀app该定理的基础是,两个黑洞在观察者看来是不可分辨的,因为没有任何特殊的粒子物理学伪电荷是守恒的。这一想法引起了科学家们的讨论,但在它被视为黑洞走向的答案之前,还有一段路要走。要是我们能找到一种方法跳进其中就好了。