黑洞通向何处?

星球 2个月前 bidu
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太空之谜:如果穿过黑洞,将会到达哪里?

黑洞通向何处?

正如理查德·马西(Richard Massey)教授所解释的那样,对所有这些问题的简单回答是:“谁知道?” 作为杜伦大学计算宇宙研究所的皇家学会研究员,梅西充分意识到黑洞的奥秘深深。他说:“跌倒事件的视线实际上已经超出了面纱—一旦有人陷落了,没人会再发回信息。” “巨大的引力会把它们弄成碎片,所以我怀疑陷落的人都能到达任何地方。”

如果这听起来像是一个令人失望且痛苦的答案,那么这是可以预料的。自从阿尔伯特·爱因斯坦的广义相对论被认为通过将时空与引力的作用联系起来预测了黑洞之后,就已经知道黑洞是由于一颗巨大恒星的死亡而留下的,它留下了一个小的致密的剩余核。假设这个核心的质量大约是太阳质量的三倍,那么重力将不堪重负,以至于它自身会陷入一个单一的点或奇异点,这就是黑洞无限密集的核心。 根据Massey的说法,潮汐力会将您的身体还原成原子束(或众所周知的“意大利面条化”),最终物体将以奇异点被压碎。您可能突然出现在某个地方(可能在另一侧)的想法似乎非常梦幻。

虫洞可能存在吗?

多年来,科学家一直在研究黑洞可能是其他星系的虫洞的可能性。正如某些人所暗示的那样,它们甚至可能是通向另一个宇宙的道路。 

这种想法已经浮出水面了一段时间:爱因斯坦与内森·罗森(Nathan Rosen)合作,在1935年建立了连接时空两个不同点的理论桥梁。但是在1980年代,物理学家基普·索恩(Kip Thorne)成为了世界上一个新的创举。爱因斯坦的广义相对论的天体物理学意义的著名专家,就物体是否可以通过它们物理传播进行了讨论。梅西说:“读基普·索恩(Kip Thorne)的一本关于虫洞的流行书,使我小时候对物理学感到兴奋。” 但是似乎虫洞不大可能存在。

确实,索恩向好莱坞电影《星际穿越》的制作团队提供了建议,他在他的《星际穿越的科学》一书中写道:“我们看不到宇宙中的物体会随着年龄的增长而成为虫洞。”和公司,2014年)。索恩告诉Space.com,穿越这些理论隧道的旅程很可能仍是科幻小说,而且肯定没有确凿的证据表明黑洞可以允许这种穿越。 

但是,问题是我们无法站起来亲自观察,我们甚至无法拍摄黑洞内发生的任何事情的照片-如果光线无法逃脱其巨大的引力,则相机无法捕捉任何东西。就目前而言,理论表明,超出事件视界的任何事物都会被简单地添加到黑洞中,而且,由于时间扭曲接近此边界,所以这似乎发生得非常缓慢,因此答案还是一个漫长的等待。

哈佛大学天文学和物理学教授道格拉斯·芬克比纳(Douglas Finkbeiner)说:“我认为标准的故事是它们导致了时间的终结。” “遥远的观察者不会看到他们的宇航员朋友掉入黑洞。当他们接近事件视界时(由于引力红移),他们只会变得更红,更暗。但是,朋友恰好陷入了超越“永远”。

也许黑洞会导致白洞

当然,如果黑洞确实通向星系或另一个宇宙的另一部分,则在另一侧需要与它们相反的东西。这是一个白洞吗?这是俄罗斯宇宙学家伊戈尔·诺维科夫(Igor Novikov)在1964年提出的一个理论吗?诺维科夫提出将黑洞链接到过去存在的白洞。与黑洞不同,白洞将允许光和物质离开,但光和物质将无法进入。

科学家们继续探索黑洞与白洞之间的潜在联系。物理学家Carlo Rovelli和Hal M. Haggard 在2014年发表在《Physical Review D》杂志上的研究中说:“有一个经典的度量满足一个有限时空区域之外的爱因斯坦方程,在那里物质坍塌成黑洞,然后从一会儿。” 换句话说,吞下的所有材料黑洞都可能被喷出,黑洞死后可能变成白洞。

黑洞的崩溃并不会破坏它吸收的信息,而是会被阻止。相反,它将经历量子反弹,从而使信息得以逃逸。如果是这样,它将为前剑桥大学的宇宙学家和理论物理学家斯蒂芬·霍金(Stephen Hawking)的一项提议提供一些启示,他在1970年代探讨了由于量子涨落而导致黑洞发射粒子和辐射(热能)的可能性。 。

那么,我们是否回到黑洞发出保留的信息并通过白洞将其扔回的概念?也许。路易斯安那州立大学的Jorge Pullin和乌拉圭蒙得维的亚的共和国大学的Rodolfo Gambini在2013年发表在《物理评论快报》上的研究中,将环量子引力应用于黑洞,发现引力朝着核层增加,但减小并倾斜无论进入宇宙的另一个区域。结果进一步证明了黑洞作为门户的想法。在这项研究中,不存在奇点,因此它不会形成难以穿透的屏障,最终会破坏所遇到的任何事物。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(Ahmed Almheiri),唐纳德·马洛夫(Donald Marolf),约瑟夫·波钦斯基(Joseph Polchinski)和詹姆斯·苏利(James Sully)仍然认为霍金本来可以解决某些问题。他们研究了一种被称为AMPS防火墙或黑洞防火墙假设的理论。根据他们的计算,量子力学可以将事件范围变成一堵巨大的火墙,任何接触到的东西都会立即燃烧。从这个意义上讲,黑洞无处可去,因为没有东西可以进入。 

但是,这违反了爱因斯坦的相对论的一般理论。跨越事件视界的人实际上不会感到任何艰辛,因为物体会自由下落,并且根据等价原理,该物体(或人)不会受到重力的极端影响。它可能遵循宇宙其他地方存在的物理定律,但是即使它不违反爱因斯坦的原理,也会破坏量子场论或暗示信息可能丢失。 

不确定性的黑洞 

再次向前走霍金。2014年,他发表了一项研究,其中避开了事件视界的存在-意味着没有东西要燃烧了-说重力坍塌将产生“视界”。

该视界将暂停试图移离黑洞核心的光线,并会持续“一段时间”。在他的重新思考中,表面的视野暂时保留了物质和能量,然后溶解并释放它们。这种解释最适合量子理论,即信息无法被破坏,而且,如果得到证实,则表明任何事物都可能从黑洞中逃脱。

霍金甚至说甚至不存在黑洞。他写道:“黑洞应该重新定义为引力场的亚稳态束缚态。” 不会有奇异性,并且视场会由于重力而向内移动,但它永远不会到达中心并合并在一个密集的物体中。

然而,任何发出的信息都不会以吞没信息的形式出现。通过观察会导致自身问题的结果来弄清楚到底是什么,尤其是对于一个发现自己处于如此令人震惊状态的人而​​言,这是不可能的。他们再也不会有相同的感觉!

可以肯定的是,这一特殊的谜题将在很长一段时间内吞噬更多的科学时间。Rovelli和Francesca Vidotto最近建议,蒸发的黑洞的残留物可能形成暗物质的一部分,霍金于2018年发布了有关黑洞和``软发''的论文,并描述了零能量粒子如何在该点附近保留事件视野是没有回报的,它暗示着信息不会丢失而是会被捕获。

面对物理学家约翰·阿奇博尔德·惠勒(John Archibald Wheeler)所表达的无毛定理,它基于两个黑洞对于观察者是无法区分的工作,因为不会保留任何特殊的粒子物理学伪电荷。这个想法已经引起了科学家的讨论,但是在被视为解决黑洞的答案之前,还有一些路要走。如果只有我们能找到一种方法。

版权声明:bidu 发表于 2020-08-10 8:26:09。
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