黑洞通向哪里？

珍爱1103

你在这里，准备跳进一个黑洞。什么可能等待---------------------------------------------------------------如果你设法爬回来，你将会在哪里结束，你将会得到什么引人入胜的故事？

Richard Massey教授解释说，对所有这些问题的简单答案是“谁知道呢？”作为杜伦大学计算宇宙学研究所的皇家学会研究员，梅西充分意识到黑洞的奥秘是很深的。他说：“从地平线上掉下来，就等于越过了面纱——一旦有人从面纱上掉下来，就没人能发出信息。”"它们会被巨大的重力撕裂成碎片所以我怀疑任何掉下来的人都不会成功"

如果这听起来是一个令人失望的——也是痛苦的——答案，那么这是可以预料的。自从爱因斯坦的广义相对论被认为通过将时空与重力的作用联系起来来预测黑洞以来，人们就已经知道黑洞是由一颗大质量恒星的死亡所造成的，它留下了一个小而密集的残余核心。假设这个核心的质量大约是太阳的三倍多，那么引力就会达到这样的程度，以至于它会落在自己身上，变成一个点，或者说是奇异点，被认为是黑洞无限稠密的核心。

由此产生的无法居住的黑洞将有如此强大的引力，以至于连光都无法避免。那么，如果你发现自己处于事件视界——正如德国天文学家Karl Schwarzschild所建议的那样，光和物质只能通过内部的视界——那就没有出路了。根据梅西的说法，潮汐力会将你的身体还原成原子链（或者也被称为“意大利面”），最终物体会在奇异点被粉碎。想到你可以在某个地方——也许在另一边——突然冒出来的想法，似乎完全是痴人说梦。

那虫洞呢？

是吗？多年来，科学家们一直在研究黑洞可能是其他星系的虫洞的可能性。正如一些人所说，它们甚至可能是通往另一个宇宙的道路。

这样的想法已经流传了一段时间：爱因斯坦和Nathan Rosen在1935年合作建立了连接时空两个不同点的桥梁理论。但它在20世纪80年代获得了一些新进展，当时物理学家Kip Thorne----爱因斯坦广义相对论中天体物理学含义方面的世界领先专家之一----提出了一个关于物体是否可以通过它们进行物理旅行的讨论。

“阅读Kip Thorne关于虫洞的畅销书是我小时候第一次对物理学感到兴奋的原因，”梅西说。但虫洞似乎不太可能存在。

事实上，索恩曾为好莱坞电影《星际》的制作团队提供过他的专业建议，他写道：“我们在宇宙中没有看到任何物体随着年龄的增长会变成虫洞，”在他的著作《星际科学》（W.W. Norton与公司，2014）中。索恩告诉Space.com，通过这些理论隧道的旅程很可能仍然是科幻小说，当然没有确凿的证据证明黑洞可以允许这样的通道。

但是，问题是我们不能靠近看。为什么，我们甚至不能拍摄任何发生在黑洞里的事情——如果光不能逃离它们巨大的引力，那么照相机就无法捕捉到任何东西。从现在的情况来看，理论表明，任何超越事件视界的东西都只是简单地添加到黑洞中，而且，由于时间在接近这个边界的地方发生扭曲，这似乎发生得非常缓慢。所以很快就不会有答案了。

哈佛大学的天文学和物理学教授Douglas Finkbeiner说：“我认为标准的故事是，它们会导致时间的终结。”"远方的观察者不会看到他们的太空朋友掉进黑洞当它们接近事件视界时（由于引力红移），它们会变得越来越红。但他的朋友却坠入了一个超越“永远”的地方。他说：“我不知道这是什么意思。”

也许一个黑洞通向一个白色的洞

当然，如果黑洞确实指向星系的另一个部分或另一个宇宙，那么另一边就需要与它们相反的东西。这会是一个白洞吗？这是俄罗斯宇宙学家Igor Novikov1964年提出的理论吗？诺维科夫提出黑洞与过去存在的白色黑洞相连。与黑洞不同的是，白色的黑洞会让光线和物质离开，但光线和物质将无法进入。

科学家们继续探索着黑洞和白洞之间的潜在联系。在2014年发表在《物理评论》杂志上的研究中，物理学家Carlo Rovelli和Hal M. Haggard声称“在有限时空区域外存在一个经典的度量满足爱因斯坦方程，在那里物质塌缩成一个黑洞，然后从一个小洞中出来”。换句话说，所有被吞噬的物质黑洞都可以被喷出，而黑洞在死亡时可能变成白色的黑洞。

一个黑洞的崩溃将会停止，而不是摧毁它吸收的信息。相反，它将经历量子反弹，让信息逃脱。如果是这样的话，这将为前剑桥大学宇宙学家和理论物理学家斯蒂芬史蒂芬霍金的一项提案提供一些线索，他在20世纪70年代，探索了黑洞释放粒子和辐射的可能性——热热——是量子波动的结果。

“史蒂芬霍金说黑洞不会永远存在，”Finkbeiner说。史蒂芬霍金在1976年发表在《物理评论》上的论文中指出，辐射会导致黑洞失去能量、收缩和消失，因为他声称辐射是随机的，不会包含任何关于黑洞中的物质的信息。黑洞在爆炸时会抹掉大量的信息

这意味着史蒂芬霍金的想法与量子理论不一致，量子理论认为信息是不能被破坏的。物理学中的国家信息变得更加难以找到，因为如果失去了，就不可能知道过去或未来。史蒂芬霍金的想法导致了“黑洞信息悖论”，长期以来一直困扰着科学家。有些人说史蒂芬霍金是完全错误的，而他本人甚至在2004年都柏林的一次科学会议上宣称他犯了一个错误。

那么，我们是否要回到黑洞发射保存的信息并通过一个白色的洞将其抛出的概念？也许吧。在他们2013年发表在《物理评论信》上的研究中，路易斯安那州立大学的Jorge Pullin和乌拉圭首都蒙特维加共和国大学的Rodolfo Gambini，将量子引力应用到黑洞中，发现引力向核心方向增加，但却减少了，并且阻碍了进入宇宙另一个区域的任何东西。结果更加证实了黑洞作为门户的观点。在这项研究中，奇点不存在，因此它不会形成一个无法逾越的障碍，最终粉碎它遇到的任何东西。这也意味着信息不会消失。

也许黑洞无处可去

然而，物理学家Ahmed Almheiri、Donald Marolf、Joseph Polchinski和James Sully仍然相信史蒂芬霍金可能发现了什么。他们研究了一个被称为安培防火墙或黑洞防火墙假说的理论。通过他们的计算，量子力学可以将事件视界变成一堵巨大的火墙，任何接触到的东西都会在瞬间燃烧。从这个意义上说，黑洞没有出路，因为任何东西都不可能进入。

然而，这违反了爱因斯坦的广义相对论。一个穿越事件视界的人实际上不应该感到任何巨大的困难，因为一个物体会在自由落体中，并且，根据等效原理，那个物体——或人——不会感受到重力的极端影响。它可以遵循宇宙中其他地方存在的物理定律，但是即使它没有违背爱因斯坦的原理，它也会破坏量子场论或者暗示信息可能丢失。


原文地址：今日头条