落入黑洞一定灰飛煙滅?沖入奇點或許能看看內部-SAKAI BBS 社區
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落入黑洞一定灰飛煙滅?沖入奇點或許能看看內部

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    2015-1-3 10:48
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    [LV.2]偶爾看看I

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    發表於 2018-7-17 14:13:24 | 顯示全部樓層 |閱讀模式
    長時候以來,物理學家一向堅稱人類不成能揭開黑洞之謎。任何物體一旦進入黑洞便一去不返,沒法展開研討。少許物資和能量也答應以以“霍金輻射”的形式逃離黑洞的魔爪,但任何落入黑洞的物體都將從實體宇宙中消失不見。

    現代物理有這樣一條根基假定︰任何物體只要落入黑洞,就沒法再聯系到它,也沒法猜測其未來情況。任何觀察者都不成能在黑洞內部存活,甚至來不及瞥一眼四周,就會完全湮滅。

    但是,一群來自葡萄牙、加拿大、荷蘭和美國的數學家和物理學家則試圖在該假說中找到一個缺口。今朝該研討範圍還很小,但已經在學界激起了很多愛好和相關研討。

    研討職員在在1月17日頒發在期刊《物理批評快報》(Physical Review Letters)上的論文中指出,在一些極端情況下,理論中的觀察者可以穿越黑洞鴻溝,且不會立即撲滅。假如你駕駛堅不成摧的宇宙飛船沖入這些奇點(即黑洞的物資和能量全數消失的點)的事務鴻溝,也許還能在世看一眼黑洞內部的樣子。

    這一理論如同在黑洞之謎上敲開了一道小小的裂隙。

    要瞭解這對物理學家而言為何如此重要,首先要大白他們是若何看待宇宙的。

    宇宙檢查假說(cosmic censorship hypothesis)指出,黑洞鴻溝如同一堵密不透風的牆,不成能觀察其內部情況。該假說由數學家羅杰€€潘洛斯(Roger Penrose)于1969年率先提出,後來史蒂芬€€霍金(Stephen Hawking)、基普€€索恩(Kip Thorne)等人對該假說展開辯說。

    幾十年來,該假說屢經點竄,但始終未被列為正式理論。但對一些研討職員而言,它就像一種信仰,可以完善整合現代宇宙模子中一些尚未弄清的題目。

    但此次新頒發的論文以為,宇宙檢查假說在這些特別黑洞的鴻溝地區沒法建立。假如觀察者可以衝破可猜測、可觀察地區,深入黑洞中的奧秘地帶,就意味著物理學有望將未知變成已知。

    宇宙︰一座未來牢籠

    物理學家希望宇宙能像鐘表一樣運轉。設備好一切原始條件,把這顆恆星放在這里,那顆行星何在那里,再在何處角落里放一波能量,接下來就交由宇宙法例決議全部系統若何隨時候變化。

    物理學家假定一切物資都遵守隱形的“軌道”運轉,從一個目標地奔赴下一個目標地。雖然人類和超級計較機猜測未來的才能有限,但物理學家一般假定,未來若何早有定數。就連怪僻隨機的量子力學,實在也並未違反這條根賦性的物理學決群情。

    “在量子力學範圍內,有些工作固然是沒法由決群情猜測的,比如原子何時會衰變等。”加州大學伯克利分校數學家、克雷數學研討所的助理研討員皮特€€辛茨(Peter Hintz)在采訪中暗示,“但我們可以猜丈量子能夠衰變時候(和不成能衰變時候)的幾率分布情況。”

    從量子力學來看,宇宙由眾多不竭變化、相互交織的幾率分布組成,這無疑比牛頓、甚至愛因斯坦構建的天下觀復雜很多,也使人困惑很多,但它本質上仍未離開決群情。

    人間萬物都被禁錮在自己命定的軌道上,斗轉星移,始終穩定。

    黑洞︰或打破牢籠

    決群情唯一生效的地方即是奇點內部。假如將充足的質量和能量緊縮在一路、使其坍縮成為一點,愛因斯坦法例便會失靈。忽然之間,物理法例起頭使不成能成為能夠,使有限的答案成為“無窮”。

    奇點處的引力有多大?無窮大。奇點處的時空曲折度有多高?無窮高。

    在這類情況下,我們熟知的物理學可謂一籌莫展。

    不管奇點內部會發生什麼,現代物理學都有力詮釋。而按照潘洛斯對宇宙檢查假說的詮釋,我們地點宇宙中的科學家永久沒法獲知真相。

    時空的結構決議了我們必定與究竟無緣︰一切已知的奇點要末被封鎖在黑洞事務鴻溝內部,要末隱藏在宇宙大爆炸之初那段不為人知的歷史中。

    灰飛煙滅

    雖說今年1月17號頒發的那篇論文只是冰山一角,但它捅開的裂隙極能夠越變越寬,直至傾覆全部宇宙檢查假說。

    辛茨和同事們指出,在特定情況下,黑洞四周的“滅亡之牆”簡直有能夠崩潰。

    在科學家探討黑洞鴻溝四周地區的宇宙檢查假說利用情況時,會商重點之一即是能量在接近奇點時若何表示。

    正統概念以為,時候在黑洞四周會放慢速度(假如你看過《星際穿越》你必定大白這一點)。假如在一位宇航員朝事務鴻溝墜落的進程中向其發射一束白光,從宇航員的視角來看,時候的收縮效應便會致使光芒變化。對宇航員來說,時候流逝得越來越慢。但光源所處位置穩定,光芒一波波到達的速度也穩定。

    這樣一來,每道光波波峰到達宇航員地點處的時候便似乎越來越快。這些電磁輻射(可見光也是其中一種)的波峰傳遞至宇航員處的速度越來越快,也就意味著在宇航員看來,波的頻次不竭加速。隨著頻次增加,光芒相對宇航員發生藍移,每秒照顧的能量便越來越多。

    在宇航員看來,這道溫順的閃光未幾便會釀成一束灼熱的伽馬輻射。是以,就在奇點使空間高度扭曲、無從識此外鴻溝上,時候似乎完全靜止,頻次激增至無窮高,能量也趨于無窮大,絕對不容生命存活。

    這是可瞭解的物理範圍的最初防線,就像神話中看管天堂之門的三頭犬一樣,防線背後即是無窮無盡的虛空。它仿佛在警告人們︰只要來到這里,你就會完全湮滅。

    帶電黑洞

    但是,究竟也許一定如此。依照辛茨和同事們建立的模子,上述能量藍移之牆亦有消失的能夠。

    “在我們研討的模子中,宇宙中只要一個黑洞,而且宇宙已處于演變末期,我等其余物資早已灰飛煙滅,大概消失在了悠遠的奇點中。”辛茨詮釋道,“這是一個黝黑、荒涼的天下。”

    而他們描寫的這個黑洞也分歧平常,帶有很強的電磁電荷。

    一般情況下,強帶電粒子總會相互吸引、然後相互抵消。天下上強電荷有很多,例如用氣球磨擦頭發後、頭發就會帶上電荷。但大型物體所帶電荷總能相互抵消,使總電荷為零。是以辛茨指出,他們此次研討的黑洞不太能夠存在于實在宇宙當中。

    不外,物理學家還是會研討帶電黑洞,由於它們和快速扭轉的黑洞很是類似。只不外後者雖然存在,卻難以停止計較。

    “電荷就類似于角動量。”辛茨指出。兩者並不完全不異,但結果類似,是以物理學家偶然在研討黑洞時會將兩者停止對換。

    成果發現,當黑洞所帶電荷充足強時,另一種效應便會勝過藍移效應,也許能拯救上面那位倒霉宇航員的生命︰能量在接近黑洞時會逐步衰減,而在該研討中,能量衰減的速度居然跨越了藍移速度。是以能量不會在黑洞鴻溝四周激增至無窮大,而是恰好相反,在鴻溝處逐步磨滅。

    “假如你在超出事務鴻溝以後還能僥幸存活,決群情就會不攻自破,由於你沒法猜測爾後會發生什麼。”辛茨說道。

    爆炸效應

    一石激起千層浪。該理論出現後,敏捷吸引了大量後續研討。

    1月29日,另一支數學家和物理學家團隊在網站arXiv上頒發論文,今朝正期待同業評審。他們在論文中研討了同一個題目,只不外研討對象是更常見、也更難建模的快速扭轉黑洞。

    他們發現,假如沒有辛茨等人設想的“帶電黑洞”這一極端條件,宇宙檢查假說仍然完整有用。在他們建立的模子中,能量束接近奇點時仍然會衰減,但速度不夠快,沒法阻止致命的藍移效應。在現實與虛無的鴻溝,仍能夠燃起煉獄般的大火。

    辛茨誇大,他和同事們構建的宇宙模子“離現實相去甚遠”,但此類抽象研討可以在人們普遍接管的現實概念中翻開缺口,以嘗試物理沒法企及的方式,摸索全新的研討範疇。

    “對于黑洞的內部情況,很難從內部獲得確實的證據。”辛茨指出。

    但此次研討說明,不管我們有沒有這個眼福,宇宙中也許總有某種工具能一瞥黑洞內部的真相

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