黑洞吸進的物質可能進入未來

黑洞吸進的物質可能進入未來

黑洞是宇宙中最神秘的地方之一,在這些地方時空的結構扭曲得非常嚴重,甚至連光都逃不出來。根據愛因斯坦的廣義相對論,在它們的中心是一個奇點,許多恆星的質量被壓成一個體積,大小完全為零。然而,最近的兩篇物理學論文,分別發表在“物理評論快報”和“物理評論D”雜誌上,可能會讓科學家重新考慮我們認為我們對黑洞的瞭解。B缺洞有可能我們完全誤解了他們的本性和他們在中心的樣子。

天文學家和物理學家長期以來一直認為,奇點的想法一定是錯誤的。如果有質量的物體沒有大小,那麼它就有無限的密度。而且就像研究人員到處亂扔“無窮大“自然界中不存在這種無窮大,相反,當你在一個真實的、物理的、科學的情境中遇到無窮大時,它真正意味著你已經把你的數學推到了它們應用的領域之外。你需要新的數學。

牛頓定律重力說引力的強度隨著兩個物體之間的距離平方而變化。所以如果你拿一個離地球很遠的球,它會經歷一定的重量。然後,當你把它帶到離地球更近的地方,重量就會增加。把這個等式帶到極致,當你把這個物體帶到地球中心的時候,它會經歷無限的力。但事實並非如此。

相反,當你把物體靠近地球表面時,牛頓的簡單引力定律就不再適用了。你必須考慮到地球質量的實際分佈,這意味著你需要使用不同和更復雜的方程來預測不同的行為。同樣愛因斯坦廣義相對論預測黑洞中心存在無限密度的奇點,這是不可能的。在非常小的尺寸,一個新的引力理論必須發揮作用。我們有一個新理論的通用名稱:它叫做量子引力。

量子引力這個名字僅僅意味著“最小尺度上的引力”,但這個短語並不意味著一個特定的理論。然而,已經提出了一些具體的理論建議,這些建議將描述微觀世界中的重力。有一個建議叫做環形量子引力,環量子引力在數學上有很好的定義,它把時空的結構表現為一個自旋網路的晶格,隨著時間的推移而進化。自旋網路只是描述粒子和場之間相互作用的數學公式。從更實際的角度來看,迴圈量子引力預測時空是量子化的,有一個最小的空間和時間單位或部分,超過這個單位,時空就不能再細分了。

環形量子引力是一種困難的數學理論,它阻止了黑洞內部可測試預測的作出。然而量子引力被應用於黑洞的中心。物理學家的計算預測時空在黑洞中心附近有很強的彎曲。其結果是,時空在未來將繼續進入一個具有白洞結構的區域。白色的黑洞就像反向的黑洞,這意味著與黑洞不同的是,黑洞會將物質吸引進來,而白色的黑洞則會將物質射出。

也許還有另一種方式來想象他們所預測的。眾所周知在強引力場中時間會慢下來。黑洞包含宇宙中最強的引力場。正因為如此,對這項新工作的一個可能的解釋是,物質落入黑洞,然後“反彈”,將質量射回宇宙。因為時間在黑洞中心附近是如此緩慢,這個過程只需花費大量的時間。如果研究人員是正確的,在遙遠的將來,在現在有黑洞的地方,物質將會爆發,在整個宇宙中傳播物質。

黑洞吸進的物質可能進入未來

在理論科學中,有許多有趣的和挑釁性的想法是不正確的,這可能就是其中之一。所以重要的是看看是否有實驗上的支援,像這樣的理論思想。科學家們在太空中觀察到了尚未完全解釋的極高能量現象。一是存在著撞擊地球大氣層的高能宇宙射線。另一個就是所謂的“快速無線電突發在很短的時間內觀測到大量的射電能量,這兩種現象至少在原則上都是黑洞向白洞過渡的標誌。

現在接受這個有趣的新想法當然為時過早。相反,謹慎的做法是看看使用迴圈量子引力正在進行的計算是如何展開的。如果預言得到改進,看起來更像一些無法解釋的觀測天文現象,那麼這個新的結果可能既解釋了量子引力的工作原理,也改變了我們對宇宙過去和未來的理解。

頂部