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黑洞不存在?一切都是霍金编的?

时间:2016-10-20 18:40来源:未知 作者:Edison 点击:
物体接近黑洞事件视界的示意图。然而这真的是无法回头的分界点吗? 40年前,霍金表示黑洞会释放辐射,奠定他黑洞泰斗的地位。如今他更决定要改写黑洞的定义:连光线也无法逃逸的黑洞,其实并不存在。这样的解释究竟是化解了理论矛盾的难题,还是带来更多的问
黑洞其实不存在?
 物体接近黑洞事件视界的示意图。然而这真的是无法回头的分界点吗?
40年前,霍金表示黑洞会释放辐射,奠定他“黑洞泰斗”的地位。如今他更决定要改写黑洞的定义:连光线也无法逃逸的黑洞,其实并不存在。这样的解释究竟是化解了理论矛盾的难题,还是带来更多的问号?
  从前我们认为没有任何东西能从黑洞里逃脱,包括光在内。这就是黑洞之所以“黑”的缘故。然后霍金出现了,他的理论显示黑洞周围的空间会发射光子和其他次原子粒子,让物理学界大为震惊。在砸下“霍金辐射”这枚震撼弹的40年后,这位举世闻名的剑桥大学物理学家可能再度颠覆大家既有的想象。霍金在他最近出版的论文里宣称,其实东西会从黑洞里流出。如果他是对的,黑洞就不是我们原本以为的样子了。事实上以最严格的定义来看,它们甚至可能不存在。
  一般所知的黑洞, 是大质量恒星耗尽核心燃料时产生的。由于星体没有足够的热来抗衡自身的重力,导致核心溃缩, 形成点状的“奇异点”(singularity)。奇异点周围包覆着一层“事件视界”(event horizon), 这是想象的球面,物质一旦落入黑洞的事件 视界内,就无法脱离了。卡尔‧史瓦西(Karl Schwarzschild)在1916年首度运用爱因斯坦崭新的重力理论推论出这种视界的存在。1971年X光观测卫星“自由号”(Uhuru)第一次发现真正的黑洞“天鹅座X-1”。如今我们已知银河系中的黑洞有十几个,不过一般认为银河系应该还有数百万个黑洞。
  不过除了这些“恒星型黑洞”之外,还有另一种更离奇的黑洞类型。1963年荷裔美籍天文学家马丁‧施密特(Maarten Schmidt)所发现的类星体(quasar)是这类黑洞的最初证据。类星体通常能从比太阳系还小的体积,释放出相当于一百个正常星系的能量。这惊人光亮唯一的合理来源,是物质被吸入黑洞时升温而产生的白炽光。不过这里说的不是普通的黑洞,它的质量高达太阳的300亿倍!
 
  起初大家认为这种“超大质量黑洞”只驱动了占全部星系1%的“活跃星系”(active galaxy)。不过后来发现几乎每个星系中心都藏了一颗超大质量黑洞,让大家跌破眼镜。例如银河系中心就有一颗中等大小的超大质量黑洞“人马座A*”,“只有”太阳的430万倍。
  无中生有的奇幻边界?
  霍金在1974年发现,黑洞周围的视界具有不寻常的性质。黑洞除了驱动宇宙中某些最活跃的天体之外,还让理论物理学家有了独特的机会研究极端条件下的物理现象。量子理论是描述微观世界的最佳理论,它允许次原子粒子及对应的“反粒子”能凭空突然成对出现,只要这对粒子在极短的时间内彼此湮灭消失即可。
  霍金发现,在视界外围有可能发生这样的状况:粒子对的其中一个粒子落入黑洞中,另一个粒子却逃逸出去。幸存的粒子无法成对湮灭,就一直存续下去。这种粒子从视界往各方向发射出去,形成了霍金辐射。
  产生这种粒子所需的能量必须有某种来源。事实上,这些能量是源自黑 洞的重力位能,黑洞因此逐渐缩小,最后完全消失。这就引发一个严重的问题:物理学有项基本前提是,信息无法凭空冒出或消灭。如果黑洞最后消失了,那些黑洞前身的星体信息跑哪去了呢?物理学家近年来的结论是,霍金辐射应该是经过“调变”(就像广播电台发射的电磁波经过人声调变一样),将星体信息逐渐释放回宇宙中。
(责任编辑:admin)
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