黑洞,已经够神秘了,但最神秘的地方在更深处

来源:科普中国

在2019年的时候,科学家们首次拍摄了 “黑洞照片”。从图片中可以看到,一个巨大的圆环围绕着一个圆形的黑色空洞发光。虽然我们可以看到由数以亿计太阳光组成的吸积盘,但是黑色的内部却什么也看不到。尽管如此,这里却存在着现代科学里最大的谜团之一。

黑洞最深处是什么?你需要回答这些重大问题吗?你总是会很好奇吗?


(资料图片仅供参考)

叮咚!为那耐人寻味的内容按下铃铛提醒!所有的天体物体中,黑洞可能最为神秘。在基本面上说,我们知道它们基本上会吸收身旁的光,这可以使它们在大多数情况下不可见,并且这部分状态经常通过重力对周围环境的影响推断出来。追溯回1783年,科学家约翰·米契尔是第一个提出这个惊人的结构的理论。

这个概念是如此陌生以至于被很多人忽视,直到一个多世纪后,阿尔伯特·爱因斯坦才开始他有关这方面的研究。尽管到了二十世纪六十年代,“黑洞”这个名字还没被广泛使用。回到今天,从现代的认知来看,黑洞还是不会掀起多大的浪花。甚至是我们最引以为豪的方程式,当问到他们中心或者奇点处有什么的时候也会崩溃。这所有的一切甚至是黑洞的 “中心”或“底部”的概念都不能真正从字面意思上理解。

广义相对论告诉我们黑洞的中心的质量太大太集中了,它们实际上无限地扭曲着时空,以创造一个在空间结构上永无止境的凹陷。基于目前的思考,这个“底部”事实上永远无法到达。话虽如此,这个绝不是封闭的例子,要知道我们的知识日新月异。黑洞的核心比简单描绘成“奇点”这个概念还要复杂,即使这是不争的事实。作为一种方法,当我们考虑时空——一种理论上的宇宙结构的时候,我们需要问我们正在处理的奇点类型,空间上的还是时间上的?空间(或“类空的”)奇点和时间(或“类时的”)对应体的行为是不相同的。

在空间奇点中,一旦物质到达事件视界,它就被捕获了,在这一点上,从时间的角度来看,它实际上没有未来,也不再存在。然而,在时间奇点中,即使事件后视界物质再次被捕获,但它仍然存在于时间中,因此在某种程度上,物质仍然存在。更主流的观点倾向于黑洞拥有空间奇点,这个观点存在了几十年,但最近出现了一些问题。因为一方面,时间奇点可能会解决围绕黑洞的许多问题,把它们从我们刻板印象中的无生命的死亡区变成更有活力的东西,甚至可能变成一种创造力本身。

然而,从目前来看,时间奇点也可能更加可视化,而我们知道黑洞(看不见)。也许我们发现黑洞只是时间问题,但在那之前,研究还在继续。不过,也有人提出,我们一开始就如此专注于奇点可能是错误的,它可能是隐藏在黑洞深处的某些东西。有些人甚至说,我们的整个黑洞理论可能被误导了。从根本上说,我们所知的这些物体并不能很好地与我们现有的大多数关于生命、宇宙和一切事物的理论相吻合。但是根据物理学家帕维尔·马祖尔和埃米尔·莫托拉提出的一个假设,这是因为黑洞实际上并不是我们目前所理解的黑洞概念。相反,它们是另一种被称为引力星的巨型太空物。

引力星从远处看起来就像一个黑洞——当然,“从远处看”只是我们看待它们的方式——但在这里,内部有一些不一样的东西,也可能有一个能到达的“底部”。与无穷无尽的奇点不同,引力星包含了我们的老朋友:暗能量。人们经常用“暗能量”作为无法回答的问题的答案,因为我们对它几乎一无所知。但是,当涉及到黑洞时(或者在这里称它为引力星),暗能量的自然排斥性才是关键。

在重力真空星中,尽管物质会不断下落,直至超过事件视界和人类观测,但它并不会无限坠落,而是在暗能量核心的排斥下,停留于重力真空星的核心周围。对我们来说,物质在不断流失,但对宇宙来说,物质始终存在。值得注意的是,这一理论目前还没有得到广泛认可,但它仍不乏为一个有趣的可能性,它暗示着终有一天我们对黑洞的发现,将颠覆人们对物理学的理解。

此外,为了解释黑洞这一存在,一些研究者对宇宙如何运作持有完全不同的理论,比如圈量子引力论。它试图建立一个难以捉摸的量子引力理论,并认为宇宙实际上是由时空中的微粒(或圈)组成的。如果这是真的那将另有多种诠释,但对黑洞来说,这意味着在它们的底部存在着一颗普朗克恒星或暗星。在广义物理学中,普朗克长度是最小的测量单位,而且就目前所知,不存在更小的物体。

因此,也几乎不会有比普朗克恒星更小的存在。但在圈量子引力模型中,它仍旧排斥其他能量,因此标志着黑洞中切实存在“一切事物的终点”。这种理论的一个纰漏是,黑洞会在这种场景下瞬时爆炸,而我们尚未观测到这一现象。不过,一个潜在的解释是,黑洞周围扭曲的引力膨胀了时间,进而扰乱了黑洞的生命周期,导致我们眼中的黑洞似乎长存有数十亿年时间。尽管如此,这些理论还尚在不断演变中。

目前为止,它们代表的只是另一种可能性,黑洞的本质仍然扑朔迷离。那么,你觉得黑洞是什么呢?这些理论不约而同地放弃了传统物理学,转而追求别的答案...时间奇点,暗能量核心,抑或是长存的普朗克恒星。不过,要牢记你并不是只有这些选择。毕竟据黑洞宇宙学模型来看,黑洞的内部从未完全达到过无限密度。

Fy: A.M. Falconé, 令仪令色°, 丁丁猫, 一粒菜籽儿, 你脸红什么啊

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