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愛因斯坦理論被推翻?黑洞中心到底是什麼?科學家有了新理論!

12月
21
2018

2018年12月21日21時 今日科學 大師兄科技

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愛因斯坦理論被推翻?黑洞中心到底是什麼?科學家有了新理論!

黑洞是宇宙中最神秘的地方之一;

這是個空間和時間結構嚴重扭曲的地方,甚至光都逃不過它。根據愛因斯坦的廣義相對論,在黑洞的中心有一個奇點,許多恆星的質量被壓碎成一個零大小的體積。然而,最近發表在《物理評論快報》和《物理評論》上的兩篇近期物理學論文,可能會讓科學家重新考慮我們對黑洞的了解。據報導,科學家有了新理論!黑洞中心的奇點可能根本不存在,而且,我們可能完全誤解了他們的性質以及他們在中心的樣子。

愛因斯坦理論將被推翻?

天文學家和物理學家一直認為,黑洞中心奇點的想法一定是錯的。如果具有質量的物體沒有大小,則它具有無限的密度。但在自然界中不存在這種無限性,在真實的物理科學中根本不可能存在「無限」。

這裡給出一個很很容易理解的例子。牛頓的引力定律表明,引力的強度隨著兩個物體之間的距離變化而變化。因此,如果你拿一個遠離地球的球,它會經歷一定的重量的改變。當你把它靠近地球時,重量會增加。將這個方程式推向極致,當你將物體帶到地球中心附近時,它會經歷無限的力量。但事實並非如此。

相反,當你將物體靠近地球表面時,牛頓的簡單引力定律不再適用。你必須考慮地球質量的實際分布,這意味著你需要使用不同的,更複雜的方程來預測不同的行為。同樣,雖然,愛因斯坦的廣義相對論理論預測在黑洞中心存在無限密度的奇點,但這不可能是真的。在非常小的尺寸下,必須使用新的引力理論。我們有這個新理論的通用名稱:它被稱為量子引力。

量子引力意味著「最小尺度的引力」,但它還沒有被完全證實。然而,科學家們已經提出了具體的理論建議,它將描述微觀世界中的引力,被提議稱為「環量子引力」。

環量子引力在數學上是有明確定義的,它將時空結構表示為自旋網絡的晶格,隨著時間的推移而發展。自旋網絡只是描述粒子和場如何相互作用的數學公式。從更實際的角度來看,環量子引力預測時空被量化,具有最小可能的單位或空間和時間片段,超過該空間時間不能進一步細分時空。

環量子引力是一種複雜的數學理論,它推翻了黑洞內奇點的預測。賓夕法尼亞州立大學的Abhay Ashtekar和Javier Olmedo以及路易斯安那州立大學的Parampreet Singh將環量子引力應用於黑洞的中心。他們聲稱:結果不是奇點。

他們計算後預測,時空在黑洞中心附近存在非常強烈地彎曲。時空繼續進入具有白洞結構的區域。一個白洞就像一個反向的黑洞,這意味著不像黑洞那樣可以拉入物質,白洞會射出物質。

也許還有另一種方式可以想像他們在預測什麼。眾所周知,在強大的引力場中,時間會減慢。黑洞包含宇宙中最強的引力場。正因為如此,對這項新工作的一種可能的解釋是,物質陷入黑洞,然後被「反彈」,將質量射向整個宇宙。因為在黑洞中心附近的時間太慢,這個過程需要花費大量的時間。如果研究人員是正確的,在遙遠的未來,現在的使勁吸東西的黑洞,未來會把物質統統吐到宇宙中。

和理論科學一樣,有許多有趣且具有挑釁性的想法是不正確的,這可能就是其中之一。因此,重要的是要看看是否有像這樣的理論思想的實驗支持。有幾種可能性。科學家已觀察到空間中非常高的能量現象尚未完全解釋。一個是存在非常高能量的宇宙射線,它們撞擊了地球的大氣層。另一種是所謂的「快速射電暴 」,即在很短的時間內觀察到大量的無線電能量。至少在原理上,這兩種現象都可以成為黑洞過渡到白洞的標誌。

接受這個有趣的新想法肯定為時過早。我們就等著環量子引力的持續進展吧。


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