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如果黑洞这样无限制地吸收下去,那么整个银河系都会被吞噬吗?

银河系是太阳系的母星系,而太阳系又是地球的母星系,可以说没有银河系就没有太阳系,也就没有地球,那人类也不会存在。而众所周知的一个事实是,宇宙存在“黑洞”这一物体,在银河系中心就有一个这样的庞然大物,黑洞在它的视界范围内拥有全部的统治力,事实上银河系的全部恒星、行星等都是在围绕这个黑洞旋转,而黑洞可以无限制地吞噬周遭的物体,那么再这样下去,整个银河系都会被吞噬吗?

要回答这个问题,我们需要对黑洞有更深层次的了解。在宇宙学中,黑洞本质上是高度压缩质量的集合。简单地说,给恒星或行星或任何物体增加越来越大的质量,引力的本质就会产生一种强大的引力,即使是轻粒子也无法逃脱。而光无法逃逸的点被称为“视界”,因为在这个视界或边界处,任何类型的信息都无法逃逸。在黑洞的中心,所有的质量都承受着最大的压缩,被称为奇点。

压缩质量是什么意思?想象一下,如果我们用一个质量相似的黑洞来取代我们的太阳,地球仍然会继续它的轨道运行,就像什么都没发生过一样。它会一直这样持续下去,直到有别的东西破坏了这种平衡。黑洞及其引力与其他天体并没有太大的区别,天体是质量,黑洞只是更极端的质量集合。

关于黑洞,一般来说,我们有三种分类:

恒星黑洞:这是最普遍的形式。我们把它们定义为中等大小,它们的质量通常是太阳的20倍左右,直径约为15公里。恒星黑洞是当一颗大质量恒星坍缩时形成的,这种坍缩会引发超新星,将恒星的一部分爆炸到太空中。

超大质量黑洞:你会在大多数星系的中心发现超大质量黑洞,它们的大小各不相同。它们的质量比恒星黑洞要大得多,至少是10万倍左右的质量,甚至10亿倍的质量。它们与周围星系同时形成。但它们形成的机制仍未完全了解,也许它们一开始就像恒星黑洞一样,然后迅速地以周围的混乱为食。但是,正如我所说的,这仍然是一个悬而未决的问题。

原始黑洞:这是最小的一种黑洞,我们这样称呼它们是因为它们是在宇宙大爆炸时诞生的。他们的假想存在是发生的种种混乱的结果。它们的大小不比一个原子大,质量不比一座大山大,也不可能比一般人大。

黑洞和奇点

根据广义相对论,黑洞的中心是所谓的奇点。奇点拥有无穷大的引力,在这个点,我们的方程已经失效了。这意味着,我们无法以科学的观点,说出黑洞中心发生了什么,除非我们知道,无论那里有什么,我们的物理学都无法描述或预测。

关于奇点的猜测众说纷纭,不过在这里我认为虫洞或跨维度通道的猜想是非常荒谬的,而且基本上是没有根据的。我们所能得出的结论是我们对宇宙几何结构的理解被这些奇点打破了。我们的理解有所欠缺,很可能,这是一个未知的类别——质量的压缩,一种奇异物质的概念形式,或者是我们当前理解的其他逻辑延续。然而,我们不知道,也无法表达。

这个问题的解决方法将来自大统一方程,也就是所谓的“万有理论”。我们将通过量子力学和广义相对论的结合来发现这一点。这些理论是描述量子世界和宏观世界的王者,但如果把它们结合在一起,它们就会失败。一旦这两个物理领域的完美结合完成,我们将能够更深入地探索在这些奇点上发生了什么。但是,到目前为止,我们还没有成功。

黑洞唯一死亡的可能:霍金辐射

如上所述,有了奇点,黑洞似乎有着无限吞噬的魔力,这样看来,黑洞似乎不会死亡。不过著名科学家霍金提出了黑洞死亡的可能,那就是霍金辐射。

什么是霍金辐射呢?想象一对虚拟粒子随机地出现在空间的某个地方,这种情况一直在发生,我们称之为量子涨落。这一对是彼此的湮灭者:负能量和正能量,加起来等于零。它们会突然出现又突然消失。如果在黑洞外产生的虚粒子对,其中一个被吸引进去,而另一个逃逸的情况,如果是这样,那个逃逸的粒子获得了能量,也不需要跟其相反的粒子湮灭,可以逃逸到无限远,在外界看就像黑洞发射粒子一样,这个猜想后来被证实,这种辐射被命名为霍金辐射。由于它是向外带去能量,所以它是吸收了一部分黑洞的能量,黑洞的质量也会渐渐变小、消失;它也向外带去信息,所以不违反信息定律。这就是霍金辐射。

那些飞走的将会被探测到辐射,当然到目前为止还没有被成功探测到,但是人们普遍认为最终会被证实。在我们的方程中计算这一现象,它将导致一个净负能量对洞的影响。黑洞通过霍金辐射接收到负能量,因此对洞内所有的正能量产生净负效应。这实际上意味着,尽管黑洞获得了一个分裂粒子,但它仍将失去能量。随着时间的推移(比如千万年的时间),所有粒子对产生的负效应将使黑洞分裂,使黑洞缩小到完全消失的地步。

所以说这是宇宙中唯一能摧毁黑洞的东西。这将需要很长时间,可能要数万亿年,但根据这个尚未证实的假说,这将是不可避免的。

那么银河系中心的黑洞会吞噬银河系吗?

目根据前宇宙学中的一般模型,它描述了质量的增加如何加深黑洞的引力井,并按比例扩展事件视界。这意味着我们的黑洞的大小有很大的不同,但它不像听起来那样会吞噬一切。

伦纳德·苏斯金德是理论物理学的权威,他提出了另一种观点(2018年提出的一个假说),即黑洞内部的膨胀比周围的膨胀更多。如果更多的附加质量没有转化成外径,这也意味着增长不会包含整个宇宙——即使永远离开。即使所有东西都掉进去,这个洞也能保持它有限的外观尺寸。

想象一下后院有一口水井,它的深度无法测量,但无论它有多深都不会吸进房子。只要它在你花园里的直径保持不变,它的深度就无关紧要。黑洞就像这样,空间的几何膨胀可以发生在一个洞里,所以当我们在洞外徘徊的时候,不会对我们产生惊人的影响,就像在花园中徘徊,有一口很深的井。

银河系的恒星(包括太阳系)都绕着银河系的质心运行。而超大质量的黑洞位于质量中心。最终的结果是,星系中的恒星似乎在绕着黑洞旋转,但事实并非如此——它们只是在绕着黑洞所在的位置旋转。

如果不受干扰,在轨道上的物体将无限期地留在自己的轨道上。不管它是绕着恒星、行星、黑洞还是其他什么东西运行,都没有其他影响,这个物体会继续在它的轨道上不受阻碍地运行。这包括围绕星系中心运行的恒星——如果不受影响,它们将继续运行,永远不会坠入星系中心的黑洞。

然而,我们的星系是超过一千亿颗恒星的家园,它们都在空间的同一个点周围跳舞。这样的两颗恒星经常会接近对方,破坏对方的轨道。两者中较小的会获得动能,较大的会损失一些。这些破坏的最终结果是,大多数物体(约90%)最终将被甩出银河系,独自留在太空中。剩下的将最终落入中央黑洞。

这个过程将会发生得非常非常缓慢,可能要经历几百万亿亿年的时间。但是,当它完成时,就不再有星系了,只有分散在宇宙周围的超大质量黑洞,它们之间只剩下死亡恒星的残留物罢了。

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