![]() 宇宙中有什么比黑洞更奇怪的東西嗎?這些奇異的大引力怪物,不僅會破壞空間和時間,還會破壞你的想象力。除了你可能聽說過的所有令人難以置信的特征:它們驚人的質(zhì)量、非常小的尺寸,黑洞還有很多更為古怪的特性,而這些特性并不為人所知,比如以下這些: ![]() 黑洞無毛定律 20世紀60年代,物理學家約翰·惠勒(John Wheeler)認為黑洞“沒有毛發(fā)”,發(fā)明了“無毛定律”。這意味著黑洞只具有三個物理量:電荷、角動量和質(zhì)量,這跟其他天體不太一樣。關(guān)于黑洞的任何其他差異化信息被認為是“毛”。 ![]() 2016年,物理學家斯蒂芬·霍金提出,黑洞實際上是由幽靈般的零能量粒子制成的華麗發(fā)型,而這種粗毛包含有黑洞內(nèi)的信息。這個假設尚未得到證實,但可以幫助解決長期存在的矛盾,即落入黑洞內(nèi)的氣體和塵埃發(fā)生了什么。 黑洞噴泉 沒有什么能夠逃脫黑洞強大的引力,但這僅適用于非常接近黑洞邊緣的物質(zhì)。事實上,許多黑洞周圍都是氣體和灰塵,它們圍繞著這個洞,就像沿著排水溝流走的污水一樣。 ![]() 這些氣體和塵?;ハ嗄Σ廉a(chǎn)生熱量,隨著不斷攪拌,最終形成了物質(zhì)風暴。最近的觀察結(jié)果表明,這種運動還會產(chǎn)生奇怪的現(xiàn)象:它們直接射向空中,非常類似于噴泉。 黑洞可以蒸發(fā) 量子力學為粒子逃離黑洞提供了另一種說法。根據(jù)這種理論,成對的亞原子粒子在黑洞的事件視界周圍不斷閃爍。如果一個粒子陷入黑洞,然后另一個粒子就會帶著一點黑洞的能量離開,因為能量等于質(zhì)量,這個過程實際上會導致黑洞縮小并最終蒸發(fā)掉。在發(fā)現(xiàn)了這種現(xiàn)象后,斯蒂芬·霍金提出了霍金輻射理論。 ![]() 黑洞可能被火墻包圍 霍金輻射給物理學家?guī)砹诵碌碾y題。由這種輻射產(chǎn)生的亞原子粒子本身是糾纏在一起的,這意味著一方發(fā)生的事情會立即被另一方感受到。那么落入黑洞的粒子有沒有讓另一個粒子感覺到它的伙伴已經(jīng)被壓縮進一個無限密集的點?沒人知道。 ![]() 一種理論認為,黑洞會破壞粒子的糾纏,根據(jù)量子力學定律,這種結(jié)果會產(chǎn)生瘋狂的能量。反過來理解,這意味著所有的黑洞都被瘋狂的能量(火墻)圍繞著。 黑洞可能會擾亂信息 由于量子力學聲稱粒子的信息永遠不會被破壞,但是,滑進黑洞內(nèi)的材料從這個宇宙中消失了,沒有信息逃出來,這就是霍金發(fā)明的黑洞信息悖論。 ![]() 到目前為止,關(guān)于這個悖論,科學家尚未達成一致。最近的研究表明,在黑洞內(nèi)被擾亂的信息可以傳遞給霍金輻射中即將離開的粒子伙伴,然而,科學家還是沒有找到這個悖論的明確答案。 黑洞可能是暗物質(zhì) 大爆炸后不久,宇宙應該會產(chǎn)生大量的小黑洞。由于黑洞不發(fā)光,一些物理學家推測,這些原始黑洞可以解釋占宇宙絕大多數(shù)質(zhì)量的暗物質(zhì)來源。 ![]() 但是這個想法是有爭議的,因為來自激光干涉儀引力波天文臺(LIGO)的數(shù)據(jù)已經(jīng)排除了“宇宙中充滿了大量微小黑洞”的說法。也許中等大小的黑洞仍然可能潛伏在黑暗中,不過這個觀點也可能不夠準確,因為觀察結(jié)果表明它們最多只能構(gòu)成暗物質(zhì)的1%到10%。 黑洞時光機 黑洞的無限問題:黑洞的質(zhì)量被壓縮到一個無限密集的點,其大小表示為無限小。在物理上,這沒有任何意義,因此研究人員已經(jīng)尋找替代框架來解釋黑洞。 ![]() 一種提議被稱為量子環(huán)引力,它解釋黑洞中心附近的時空結(jié)構(gòu)被非常強烈地彎曲,這將導致部分黑洞延伸到未來,意味著物質(zhì)被黑洞吸入后,將在未來被拋出。到目前為止,這個理論仍然只是一種想法。 前任宇宙 一個備受爭議的觀察結(jié)果表明,我們的宇宙是后來者,在此之前還有前任宇宙。早期的宇宙可能已經(jīng)存在于我們之前,并且包含著無數(shù)黑洞。 著名的牛津大學數(shù)學物理學家羅杰·彭羅斯認為,宇宙背景輻射——來自宇宙大爆炸的能量遺物,就包含了這些黑洞的印記。其他科學家認為彭羅斯的數(shù)據(jù)只不過是隨機噪音,但這種可能性仍然很有趣。 |
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