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(huì)破壞空間和時(shí)間,,還會(huì)破壞你的想象力。除了你可能聽(tīng)說(shuō)過(guò)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(wú)毛定律 20世紀(jì)60年代,,物理學(xué)家約翰·惠勒(John Wheeler)認(rèn)為黑洞“沒(méi)有毛發(fā)”,發(fā)明了“無(wú)毛定律”,。這意味著黑洞只具有三個(gè)物理量:電荷,、角動(dòng)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(rèn)為是“毛”。 2016年,,物理學(xué)家斯蒂芬·霍金提出,,黑洞實(shí)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(gè)假設(shè)尚未得到證實(shí),,但可以幫助解決長(zhǎng)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(méi)有什么能夠逃脫黑洞強(qiáng)大的引力,,但這僅適用于非常接近黑洞邊緣的物質(zhì)。事實(shí)上,,許多黑洞周圍都是氣體和灰塵,,它們圍繞著這個(gè)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(fēng)暴,。最近的觀察結(jié)果表明,,這種運(yùn)動(dòng)還會(huì)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(xué)為粒子逃離黑洞提供了另一種說(shuō)法,。根據(jù)這種理論,成對(duì)的亞原子粒子在黑洞的事件視界周圍不斷閃爍,。如果一個(gè)粒子陷入黑洞,,然后另一個(gè)粒子就會(huì)帶著一點(diǎn)黑洞的能量離開(kāi),因?yàn)槟芰康扔谫|(zhì)量,,這個(gè)過(guò)程實(shí)際上會(huì)導(dǎo)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(xué)家?guī)?lái)了新的難題,。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(huì)立即被另一方感受到,。那么落入黑洞的粒子有沒(méi)有讓另一個(gè)粒子感覺(jué)到它的伙伴已經(jīng)被壓縮進(jìn)一個(gè)無(wú)限密集的點(diǎn),?沒(méi)人知道。 一種理論認(rèn)為,,黑洞會(huì)破壞粒子的糾纏,,根據(jù)量子力學(xué)定律,這種結(jié)果會(huì)產(chǎn)生瘋狂的能量,。反過(guò)來(lái)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(huì)擾亂信息 由于量子力學(xué)聲稱粒子的信息永遠(yuǎn)不會(huì)被破壞,,但是,,滑進(jìn)黑洞內(nèi)的材料從這個(gè)宇宙中消失了,沒(méi)有信息逃出來(lái),,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(gè)悖論,,科學(xué)家尚未達(dá)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(kāi)的粒子伙伴,,然而,,科學(xué)家還是沒(méi)有找到這個(gè)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(yīng)該會(huì)產(chǎn)生大量的小黑洞,。由于黑洞不發(fā)光,,一些物理學(xué)家推測(cè),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(lái)源,。 但是這個(gè)想法是有爭(zhēng)議的,,因?yàn)閬?lái)自激光干涉儀引力波天文臺(tái)(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(shuō)法。也許中等大小的黑洞仍然可能潛伏在黑暗中,,不過(guò)這個(gè)觀點(diǎn)也可能不夠準(zhǔn)確,,因?yàn)橛^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(shí)光機(jī) 黑洞的無(wú)限問(wèn)題:黑洞的質(zhì)量被壓縮到一個(gè)無(wú)限密集的點(diǎn),,其大小表示為無(wú)限小,。在物理上,這沒(méi)有任何意義,,因此研究人員已經(jīng)尋找替代框架來(lái)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(shí)空結(jié)構(gòu)被非常強(qiáng)烈地彎曲,,這將導(dǎo)致部分黑洞延伸到未來(lái),,意味著物質(zhì)被黑洞吸入后,將在未來(lái)被拋出,。到目前為止,,這個(gè)理論仍然只是一種想法。 前任宇宙 一個(gè)備受爭(zhēng)議的觀察結(jié)果表明,,我們的宇宙是后來(lái)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(wú)數(shù)黑洞,。 著名的牛津大學(xué)數(shù)學(xué)物理學(xué)家羅杰·彭羅斯認(rèn)為,宇宙背景輻射——來(lái)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(xué)家認(rèn)為彭羅斯的數(shù)據(jù)只不過(guò)是隨機(jī)噪音,,但這種可能性仍然很有趣,。 |
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