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黑洞的几种理论:进入黑洞可以踏入未来;我们的宇宙之前还有宇宙

2019-05-02

宇宙中有什么比黑洞更奇怪的东西吗?这些奇异的大引力怪物,不仅会破坏空间和时间,还会破坏你的想象力。除了你可能听说过的所有令人难以置信的特征:它们惊人的质量、非常小的尺寸,黑洞还有很多更为古怪的特性,而这些特性并不为人所知,比如以下这些:

黑洞无毛定律

20世纪60年代,物理学家约翰·惠勒(John Wheeler)认为黑洞“没有毛发”,发明了“无毛定律”。这意味着黑洞只具有三个物理量:电荷、角动量和质量,这跟其他天体不太一样。关于黑洞的任何其他差异化信息被认为是“毛”。

2016年,物理学家斯蒂芬·霍金提出,黑洞实际上是由幽灵般的零能量粒子制成的华丽发型,而这种粗毛包含有黑洞内的信息。这个假设尚未得到证实,但可以帮助解决长期存在的矛盾,即落入黑洞内的气体和尘埃发生了什么。

黑洞喷泉

没有什么能够逃脱黑洞强大的引力,但这仅适用于非常接近黑洞边缘的物质。事实上,许多黑洞周围都是气体和灰尘,它们围绕着这个洞,就像沿着排水沟流走的污水一样。

这些气体和尘埃互相摩擦产生热量,随着不断搅拌,最终形成了物质风暴。最近的观察结果表明,这种运动还会产生奇怪的现象:它们直接射向空中,非常类似于喷泉。

黑洞可以蒸发

量子力学为粒子逃离黑洞提供了另一种说法。根据这种理论,成对的亚原子粒子在黑洞的事件视界周围不断闪烁。如果一个粒子陷入黑洞,然后另一个粒子就会带着一点黑洞的能量离开,因为能量等于质量,这个过程实际上会导致黑洞缩小并最终蒸发掉。在发现了这种现象后,斯蒂芬·霍金提出了霍金辐射理论。

黑洞可能被火墙包围

霍金辐射给物理学家带来了新的难题。由这种辐射产生的亚原子粒子本身是纠缠在一起的,这意味着一方发生的事情会立即被另一方感受到。那么落入黑洞的粒子有没有让另一个粒子感觉到它的伙伴已经被压缩进一个无限密集的点?没人知道。

一种理论认为,黑洞会破坏粒子的纠缠,根据量子力学定律,这种结果会产生疯狂的能量。反过来理解,这意味着所有的黑洞都被疯狂的能量(火墙)围绕着。

黑洞可能会扰乱信息

由于量子力学声称粒子的信息永远不会被破坏,但是,滑进黑洞内的材料从这个宇宙中消失了,没有信息逃出来,这就是霍金发明的黑洞信息悖论。

到目前为止,关于这个悖论,科学家尚未达成一致。最近的研究表明,在黑洞内被扰乱的信息可以传递给霍金辐射中即将离开的粒子伙伴,然而,科学家还是没有找到这个悖论的明确答案。

黑洞可能是暗物质

大爆炸后不久,宇宙应该会产生大量的小黑洞。由于黑洞不发光,一些物理学家推测,这些原始黑洞可以解释占宇宙绝大多数质量的暗物质来源。

但是这个想法是有争议的,因为来自激光干涉仪引力波天文台(LIGO)的数据已经排除了“宇宙中充满了大量微小黑洞”的说法。也许中等大小的黑洞仍然可能潜伏在黑暗中,不过这个观点也可能不够准确,因为观察结果表明它们最多只能构成暗物质的1%到10%。

黑洞时光机

黑洞的无限问题:黑洞的质量被压缩到一个无限密集的点,其大小表示为无限小。在物理上,这没有任何意义,因此研究人员已经寻找替代框架来解释黑洞。

一种提议被称为量子环引力,它解释黑洞中心附近的时空结构被非常强烈地弯曲,这将导致部分黑洞延伸到未来,意味着物质被黑洞吸入后,将在未来被抛出。到目前为止,这个理论仍然只是一种想法。

前任宇宙

一个备受争议的观察结果表明,我们的宇宙是后来者,在此之前还有前任宇宙。早期的宇宙可能已经存在于我们之前,并且包含着无数黑洞。

著名的牛津大学数学物理学家罗杰·彭罗斯认为,宇宙背景辐射——来自宇宙大爆炸的能量遗物,就包含了这些黑洞的印记。其他科学家认为彭罗斯的数据只不过是随机噪音,但这种可能性仍然很有趣。

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来自:碧海567  > 待分类
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