如何在黑洞中存活下來?面臨某種完全陌生的柯西視界

2021-01-11 中國數字科技館

如果你被吸入一個具有電磁電荷的黑洞,一旦進入事件視界,你會發現自己面臨某種完全陌生的事物:柯西視界

新浪科技訊 北京時間4月3日消息,據國外媒體報導,被吸進黑洞是一種什麼體驗?這聽起來就像《神秘博士》裡面的情節,可能永遠都不會發生在你身上。不過,對數學家、物理學家和其他領域的科學家而言,在嘗試以現實的角度來理解宇宙的過程中,這樣的思想實驗其實非常有用,而它們可能要比我們想像的更有實用價值。

近日,美國加州大學伯克利分校的彼得·欣茨(Peter Hintz)所領導的團隊在《物理評論快報》(Physical Review Letters)期刊上發表了一篇論文,闡述了他們對這一問題的研究結果。在介紹他們的發現之前,讓我們回憶一下,一些黑洞具有電磁電荷,一些則沒有。所有黑洞都具有所謂的「事件視界」(event horizon,指一種是空的區隔界限,視界中任何事物都無法對視界外的觀察者產生影響)。當你發現自己身處黑洞之中,如果你穿過了事件視界,那這條界線就將是「一條不歸路」。

如果你被吸入一個具有電磁電荷的黑洞,一旦進入事件視界,你會發現自己面臨某種完全陌生的事物:柯西視界(Cauchy horizon)。這條宇宙邊界之外有什麼?我們不知道。這也正是彼得·欣茨和他的團隊所好奇的問題。「我們並不知道柯西視界以外的情況,因此只要在數學上有可能,就可能會出現瘋狂的事情,」欣茨說道。

巨大的未知

比猜測柯西視界以外存在什麼東西更有趣的是,根據我們目前認知世界所用的思想和邏輯原理,在相對較為合理的水平上預測會出現什麼樣的場景。

我們確定的一點是,如果你在柯西視界附近待的時間過長,引力將把你撕扯至死。然而,在這段時間裡,時空也將拉長有意義事物——哲學家稱之為決定論——的界限。

在地球上,如果我們想要更好地理解目前的環境,或者嘗試猜測未來,我們可以回溯過往。但是,在柯西視界的邊緣,在奇點的邊緣,物理定律並不適用。因此,我們不僅不知道其中隱藏著什麼,而且無法做出任何預測。

「(奇點)可能釋放出大象、行星、輻射——基本上是一切東西,」欣茨說道。這意味著,即使引力沒有將你撕成碎片,你也可能被以曲速飛越過來的大象撞死。

然而,還有一件事情,正如欣茨團隊所指出的,宇宙正在快速膨脹。因此,所有能量的分布可能要比我們原先預計的更為平均。假如真的如此,那麼,如果我們的宇宙飛船擁有足夠的動力,以足夠快的速度穿過柯西視界,那我們或許真的能到達另一端。

欣茨團隊的計算結果只適用於具有電荷的黑洞(就目前所知,這些黑洞只在理論上存在),但研究團隊在論文中指出,這些尚未證實存在的帶電荷黑洞的行為,還可以出現於另一些特定的黑洞:旋轉的黑洞。

雖然你被吸進任何黑洞的可能性都極低,但令人欣慰的是,就理論上而言,你還是有機會倖存下來的。當然,在柯西視界之外那個奇特且無法預知的世界中,生命會呈現出什麼樣的狀態,我們依然不得而知。不過,欣茨等人的論文中還提出,有可能宇宙中還充滿了蟲洞,因此如果你不喜歡把你吸進去的黑洞,你或許還能跳躍到另一個宇宙中。(任天)

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  • 量子物理學從新定義黑洞的存在
    量子物理學從新定義黑洞的存在。幾十年來,黑洞被認為是由一個巨大的恆星在核聚變反應的燃料耗盡而「死亡」後,發生引力坍縮形成的。黑洞的體積十分微小,只是太空中的一個點——就像地球被壓縮成像花生米大小的一個球體——被稱為奇點。圍繞著這個奇點的是一個無法偵測到的事物視界,又稱黑洞視界,它產生的引力場極為強勁,以至於任何物質和輻射在進入到黑洞的視界(臨界點)內,便再無力逃脫。
  • 黑洞事件視界望遠鏡拍攝史無前例的黑洞射流圖像
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  • 滿懷期待,第一張黑洞視界照片
    我們從未見過黑洞視界的照片。基於已知,我們還有對照片有很多期望。幾百年來,物理學家們一直都在假設宇宙中應該有黑洞存在。如果足夠多的物質聚集到足夠小的空間中,引力就會強大到宇宙中沒有任何粒子,反粒子,甚至連光都無法逃脫。
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