爱因斯坦错了？美国科学家认为，“黑洞”中心并无奇点
爱因斯坦用广义相对论解释宇宙震惊世界，广义相对论为黑洞的发现铺平了道路。但由于黑洞过于奇幻，在20世纪早期，即使科学幻想家也无法想象黑洞存在。不仅如此，事实上，爱因斯坦本人也并非真的相信黑洞存在，他假定黑洞只是伪影。德国理论物理学家卡尔·史瓦西利用广义相对论描述这种假设情况，他解算出，当中心物体的质量密度超过一个特定极限时，它会触发一种引力崩塌，如果这发生在球形对称的情况下，就会产生“史瓦西黑洞”。但是，令人不解的是，爱因斯坦坚持认为真实的宇宙中不可能有黑洞。20世纪20年代，他在写给多名法国物理学家的信中直接否定了某些东西会达到无限密度点、甚至捕捉到光的观点。
20世纪30年代初期，年轻的印度天体物理学家苏布拉马尼扬·钱德拉塞卡认识到，如果一颗巨大的恒星耗尽了燃料，它就无法平衡自身重力，物质便会向内塌陷，导致时空崩塌，这个理论拉近了数学假设与科学可能性之间的差距。但是，爱因斯坦仍然认为这样的物体不可能存在，他多次否定黑洞形成的可能性。有评论称，爱因斯坦在这方面固执己见对一些人来说是个沉重打击，他的顽固基于基本的哲学态度差异，正是这种差异把爱因斯坦同年轻一代人分隔开来。例如，德国理论物理学家马克斯·玻恩表示，他感到自己属于年轻一代，虽然他只比爱因斯坦小3岁。
1939年，爱因斯坦在美国顶尖数学杂志《数学年鉴》发表著名论文，他宣布所谓黑洞的猜想“缺乏说服力”，这种现象并不存在于真实的宇宙中。为此，他构造了一个很不自然的静态黑洞模型。通过这个不切实际的模型，他得出结论，一颗恒星崩塌会越来越快地旋转，以无限能量的光速旋转，远早于它成为“史瓦西奇点”(黑洞)的时刻，“我们可以通过这项研究清楚地看到，为何‘史瓦西奇点’不存在于物质现实中”。科学界普遍认为，爱因斯坦的这些结论是错误的。
就在爱因斯坦发表“黑洞否定说”同一年，美国理论物理学家罗伯特·奥本海默和他的学生哈特兰德·斯尼德发表一篇关于持续引力的论文，预言了黑洞的存在。爱因斯坦肯定知道奥本海默和斯尼德对耗尽燃料的巨大恒星坍缩成黑洞的计算，但他从未对此作出回应。1947年，奥本海默来到普林斯顿高等研究院担任院长，作为该院常驻学者的爱因斯坦经常能见到他，但是，爱因斯坦却从未同他谈起过黑洞话题。
1955年4月18日，爱因斯坦在普林斯顿医院去世。但直到去世为止，爱因斯坦一直不相信宇宙中有黑洞，他为何提出了广义相对论又不相信黑洞真实存在呢？这成了一个历史疑团。美国国家航空航天局评价道，爱因斯坦不相信黑洞存在，但他的理论却暗示它们存在，他应该相信自己的理论，黑洞真实存在。
1916年,德国天文学家卡尔.史瓦西(Karl Schwarzschild)经由计算而得出了爱因斯坦引力场方程的一个“真空解”,这一“真空解”意味着,若极大量的物质集中于极渺小的空间中,则“质点”(极大量物质所集中的空间一点)周围会生成一个界面——“视界”——一旦进入了“视界”中,即便是“光”也无法逃脱。故此,美国物理学家约翰.阿奇博尔德.惠勒(John Archibald Wheeler)把这一奇异的天体命名为“黑洞”。科学界的主流观点认为黑洞的产生过程与中子星的产生过程比较近似,即某一恒星灭亡之前,其核心在自身重力的作用下迅速地收缩、塌陷和集中,以致于中子间的排斥力也无法阻止这一收缩和集中的过程,进而形成了“黑洞”,而黑洞的中心是一个密度无限大、时空曲率无限高、体积无限小、热量无限大的“奇点”。不过,近日发表于《物理评论快报》(Physical Review Letters)和《物理评论D》(Physical Review D)的两篇论文,对科学界关于“黑洞”的主流观点提出了质疑,几位美国的科学家说人们对黑洞的本质、及其中心的猜测可能是完全错误了。
依据阿尔伯特.爱因斯坦的广义相对论,科学家们推断“黑洞”存在于宇宙中、且黑洞的中心是一个质量“无限大”、体积“无限小”的“奇点”,不过,理论和数学层面成立的事物和事态,于真实情况中就不一定成立了,所以,一直以来都有天文学家和物理学家质疑和批评“奇点”这一观点。美国宾夕法尼亚州立大学的阿贝.阿什克塔(Abhay Ashtekar)和哈维尔.奥尔梅朵(Javier Olmedo),以及路易斯安纳州立大学的帕姆普里特.辛格(Parampreet Singh)等人将“圈量子引力论”——所谓的“圈量子引力论”将时空结构表述为“自旋网络”的晶格,其随着时间的推移而演化,“自旋网络”只是一个描述粒子和场如何相互作用的数学公式——应用到了对黑洞和奇点的研究里,结果出人意料,黑洞的中心并不是奇点。
阿贝.阿什克塔等人宣称,黑洞中心附近的时空极度弯曲,致使时空会进入一个有着“白洞”结构的区域——“白洞”与“黑洞”恰恰相反,黑洞不断的吞噬物质、白洞不断的抛射物质。也就是说,黑洞终有一日要转变为白洞,黑洞吸入的物质,将被白洞抛射而出。目前,有两种高能天体物理现象契合阿贝.阿什克塔等人的理论,一种现象是冲击地球大气层的高能宇宙射线、另一种现象是所谓的“快速射电暴”(fast radio burst)——“快速射电暴”是指遥远的宇宙中突发的无线电波大暴发,其持续的时间短暂、但强度极大——这两种高能天体物理现象可能是黑洞转变为白洞的标志。不过,阿贝.阿什克塔等人提出的观点能否成立、是否动摇和推翻了“黑洞中心是奇点”的理论,尚需进一步的研究和验证,接受这一有趣的观点还为 时尚 早。
小考题: 你认为黑洞的中心是奇点、还是白洞呢?欢迎你留言讨论。
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爱因斯坦用广义相对论解释宇宙震惊世界，广义相对论为黑洞的发现铺平了道路。但由于黑洞过于奇幻，在20世纪早期，即使科学幻想家也无法想象黑洞存在。不仅如此，事实上，爱因斯坦本人也并非真的相信黑洞存在，他假定黑洞只是伪影。德国理论物理学家卡尔·史瓦西利用广义相对论描述这种假设情况，他解算出，当中心物体的质量密度超过一个特定极限时，它会触发一种引力崩塌，如果这发生在球形对称的情况下，就会产生“史瓦西黑洞”。但是，令人不解的是，爱因斯坦坚持认为真实的宇宙中不可能有黑洞。20世纪20年代，他在写给多名法国物理学家的信中直接否定了某些东西会达到无限密度点、甚至捕捉到光的观点。
20世纪30年代初期，年轻的印度天体物理学家苏布拉马尼扬·钱德拉塞卡认识到，如果一颗巨大的恒星耗尽了燃料，它就无法平衡自身重力，物质便会向内塌陷，导致时空崩塌，这个理论拉近了数学假设与科学可能性之间的差距。但是，爱因斯坦仍然认为这样的物体不可能存在，他多次否定黑洞形成的可能性。有评论称，爱因斯坦在这方面固执己见对一些人来说是个沉重打击，他的顽固基于基本的哲学态度差异，正是这种差异把爱因斯坦同年轻一代人分隔开来。例如，德国理论物理学家马克斯·玻恩表示，他感到自己属于年轻一代，虽然他只比爱因斯坦小3岁。
1939年，爱因斯坦在美国顶尖数学杂志《数学年鉴》发表著名论文，他宣布所谓黑洞的猜想“缺乏说服力”，这种现象并不存在于真实的宇宙中。为此，他构造了一个很不自然的静态黑洞模型。通过这个不切实际的模型，他得出结论，一颗恒星崩塌会越来越快地旋转，以无限能量的光速旋转，远早于它成为“史瓦西奇点”(黑洞)的时刻，“我们可以通过这项研究清楚地看到，为何‘史瓦西奇点’不存在于物质现实中”。科学界普遍认为，爱因斯坦的这些结论是错误的。
就在爱因斯坦发表“黑洞否定说”同一年，美国理论物理学家罗伯特·奥本海默和他的学生哈特兰德·斯尼德发表一篇关于持续引力的论文，预言了黑洞的存在。爱因斯坦肯定知道奥本海默和斯尼德对耗尽燃料的巨大恒星坍缩成黑洞的计算，但他从未对此作出回应。1947年，奥本海默来到普林斯顿高等研究院担任院长，作为该院常驻学者的爱因斯坦经常能见到他，但是，爱因斯坦却从未同他谈起过黑洞话题。
1955年4月18日，爱因斯坦在普林斯顿医院去世。但直到去世为止，爱因斯坦一直不相信宇宙中有黑洞，他为何提出了广义相对论又不相信黑洞真实存在呢？这成了一个历史疑团。美国国家航空航天局评价道，爱因斯坦不相信黑洞存在，但他的理论却暗示它们存在，他应该相信自己的理论，黑洞真实存在。
