我们所知道的黑洞可能不存在
如果你潜入一个黑洞(我们不建议这样做),你可能会在中心发现一个奇点,或者一个无限小而密集的点。或者这是物理学家们一直以来的想法,
,,但是现在一对科学家认为一些黑洞可能根本不是黑洞。相反,它们可能是充满暗能量的奇怪物体——被认为是推动宇宙边界的神秘力量,使它以越来越快的速度膨胀。
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“如果我们所认为的黑洞实际上是没有奇点的物体,那么我们宇宙的加速膨胀是爱因斯坦广义相对论的自然结果,夏威夷大学Mānoa分校的天体物理学家Kevin Croker说,
Croker和他的同事在一项新的研究中描述了这个想法,该研究于8月28日在线发表在《天体物理学杂志》上。如果他们是对的,黑洞中心的奇点可能会被一种奇怪的能量所取代,这种能量会把一切都抛到一边,这可能会彻底改变我们对这些稠密物体的看法。
这对组合并不是为了揭开黑洞内部的东西。克罗克和乔尔·韦纳是同一所大学的数学名誉教授,他们正在研究弗里德曼方程,这些方程是从爱因斯坦的广义相对论中简化而来的。(相对论描述了质量和能量如何扭曲时空)物理学家使用弗里德曼方程来描述宇宙的膨胀,部分原因是数学比爱因斯坦描述相对论的方程组更简单。研究小组发现,为了正确地写下弗里德曼方程,超致密和孤立的空间区域,如中子星和黑洞,必须用与所有其他区域相同的数学方法来处理。此前,宇宙学家认为忽略超致密和孤立区域的内部细节是合理的,例如黑洞内部。
“我们表明只有一种方法可以正确地(构造这些方程)”,克罗克告诉《生活科学》如果你这样做,这是正确的方法,你会发现一些有趣的事情。
新的结果表明,宇宙加速膨胀所需的所有暗能量都可以包含在这些黑洞的替代品中。研究人员在修正了写出弗里德曼方程的方法后,在数学中发现了这一点。在一份提交给《天体物理学杂志》并于9月7日发表在预印本《arXiv》杂志上的后续论文中,他们指出,这些黑洞的替代品被称为暗能量的一般物体(大地测量学),这也有助于解释2016年引力波观测的特殊性。
弗里德曼方程的数学结果表明,随着时间的推移,这些超致密物体仅仅由于宇宙的膨胀而增加重量,即使它们附近没有可供消耗的物质。就像光在膨胀的空间中传播会失去能量一样,物质也会随着空间的膨胀而减轻重量。这种影响通常很小,看不见。但在内部压力非常大的超致密材料,即相对论性材料中,这种效应变得明显。暗能量是相对论性的,它的压力作用于正常物质和光,所以由它构成的物体(比如这些假设的大地)随着时间的推移而增加重量。
“光是一种奇怪的东西。它的行为与直觉相反,在很多方面,”克罗克说人们没想到这种行为也会在其他物体上表现出来。但是我们展示了,是的,你可以在另一个物体,即“内部大地测量”中看到它。
,大地测量最初是在20世纪60年代作为一个概念提出的,但是支持它们的数学只是最近才得到解决。但事实证明,这些奇怪的物体也可以为观测到的大黑洞合并提供一个简单的解释。2016年,激光干涉仪成员引力波观测站(LIGO)-处女座合作组织宣布他们有史以来第一次观测到黑洞合并,但是计算出的黑洞质量是出乎意料的-科学家们预计质量要么高得多要么低得多。
但是大地测量学不同于传统的黑洞,随着时间的推移体重增加。如果在较年轻的宇宙中形成的两个测地体最终相撞,那么在它们相撞的时候,它们的体积就会比典型的黑洞大。此时,大地的质量将与LIGO Virgo观测到的碰撞中的质量相匹配。大地测量学可以提供一种更简单的方法来解释观测结果,而不必设想导致合并的高度具体的情况。葡萄牙里斯本高级技术学院(Instituto Superior Técnico)的物理学教授维托尔·卡多佐(Vitor Cardoso)没有参与这项研究,他在一封电子邮件中告诉《现场科学》(Live Science)。但是,他补充道,“我喜欢寻找黑洞替代品的想法——这迫使我们加强黑洞的范式。也,有时候如果我们不去寻找,很难找到东西。
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最初发表在《生活科学》上。
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黑洞可能是宇宙中最神秘的地方,自从黑洞理论提出以来,爱因斯坦和霍金都肯定了黑洞的存在,绝大多数科学家都致力于寻找黑洞确切存在的证据完善黑洞理论,美国航空航天局甚至要给附近的黑洞做“人口普查”。但是,有一批美国科学家日前却提出全新的看法,认为所谓的黑洞根本是子虚乌有.
黑洞不让任何其边界以内的任何事物被外界看见,这就是这种物体被称为“黑洞”的缘故。我们无法通过光的反射来观察它,只能通过受其影响的周围物体来间接了解黑洞。虽然这么说,但黑洞还是有它的边界,即”事件视界(视界)”.据猜测,黑洞是死亡恒星的剩余物,是在特殊的大质量超巨星坍缩时产生的。另外,黑洞必须是一颗质量大于钱德拉塞卡极限的恒星演化到末期而形成的,质量小于钱德拉塞卡极限的恒星是无法形成黑洞的。
黑洞广义相对论预言的一种特别致密的暗天体。大质量恒星在其演化末期发生塌缩,其物质特别致密,它有一个称为“视界”的封闭边界,黑洞中隐匿着巨大的引力场,因引力场特别强以至于包括光子在内的任何物质只能进去而无法逃脱。形成黑洞的星核质量下限约3倍太阳质量,当然,这是最后的星核质量,而不是恒星在主序时期的质量。除了这种恒星级黑洞,也有其他来源的黑洞——所谓微型黑洞可能形成于宇宙早期,而所谓超大质量黑洞可能存在于星系中央。
黑洞其实也是个星球,只不过它的密度极大, 靠近它的物体都被它的引力所约束(就好像人在地球上没有飞走一样)。对于地球来说,以第二宇宙速度来飞行就可以逃离地球,但是对于黑洞来说,它的第二宇宙速度之大,竟然超越了光速,光速已经是极限速度了。所以连光都跑不出来,于是射进去的光没有反射回来,我们的眼睛就看不到任何东西,只是黑色一片。
还有另外一些人压根都不相信存在黑洞的天体,不过也确实如此,我们没有实际观察到这一神秘而危险的天体,尽管黑洞周围有很多未知的东西,它究竟长什么样?吸收的物质变成了什么?在我们的星系中又潜伏者多少黑洞等等这些问题都没有答案,但是天文学家和天体物理学家相当确定它们的存在。
科学家观察了它们对轨道物体的影响,测量了来自黑洞合并的引力波,爱因斯坦甚至在1916年预测了它们的存在。然而,比利时鲁汶大学的研究人员提出一种新理论,黑洞其实就是虫洞,是通往其他宇宙的通道。
这个新理论产生的主要原因之一就是黑洞性质所带来的持久性问题:在通过黑洞的事件视界后,物质陷入很显然也被湮灭了。这种对物质的绝对破坏(以及它所代表的“信息”)与量子理论的原则相冲突,量子理论认为信息永远不可能被创造或者消灭。
为了使这一理论与我们称之为“黑洞”的极其强大的引力现象相协调,与此相关的研究小组提出,黑洞实际上是“奇异致密物体”,其表现相似但实际上是虫洞。例如,观察来自两个“黑洞”合并的引力波也可以通过两个旋转的虫洞碰撞来解释。
根据与该项目有关的研究人员的说法:虫洞没有事件视界,但可以作为一个可以穿越的时空捷径,一种将我们带到另一个宇宙的非常长的咽喉地带,而且它们也在旋转,这一事实改变了它们产生的引力波。如果黑洞确实是被误解为了虫洞,那么科学家们应该能够在最初的波消失后,捕捉到它们引力波的“回声”。
科学家们已经在激光干涉引力波天文台(LIGO)和室女座干涉仪上捕捉到了引力波,因此,检验这个虫洞理论的下一步是观察这个事件的假设“回声”。
据布埃诺所说:确认激光干涉仪引力波观测台和处女座信号中的回声是否存在很重要,如果存在,那将是一个无可辩驳的证据,可以证明天体物理中的黑洞并不存在。时间会告诉我们这些回声是否存在。如果结果是肯定的,那么这将是物理学史上最伟大的发现之一。