一個奇怪的宇宙!科學家發現迷你分形宇宙可能位於帶電的黑洞內

2020-10-13 智慧黑科技

黑洞也許是我們宇宙中最奇怪、最難理解的一個存在,我們對它的了解幾乎是太皮毛了,很多都還是未知。它們具有如此巨大的潛力?與從蟲洞到新的嬰兒宇宙的一切事物都有聯繫?就是因為它的存在,幾十年來一直吸引著物理學家。

一個奇怪的宇宙!科學家發現迷你分形宇宙可能位於帶電的黑洞內

但是,就像這些已知物體一樣奇怪,甚至可以想像到更奇怪類型的黑洞。在宇宙的一個上下顛倒的假設版本中,可能存在一種奇怪的黑洞類型,比MC Escher草圖更奇怪。現在,一組研究人員投入了所謂的帶電黑洞的科學核心,發現了許多驚喜,包括時空的地獄和奇異的分形景觀……甚至還有更多。

假想中的黑洞

有各種各樣可能的假想黑洞:帶有或不帶有電荷的黑洞,旋轉或靜止的黑洞,被物質包圍的浮子或漂浮在空曠空間中的黑洞。這些假想的黑洞中有一些眾所周知,肯定存在於我們的宇宙中。例如,旋轉的黑洞周圍充滿著下落的物質,這很常見。去年我們甚至拍了一張黑洞照片,引起廣大媒體的關注。

但是其他一些黑洞都純粹是理論上的,即便如此,物理學家仍然有興趣探索黑洞的秘密,通過深入研究他們的科學基礎,我們可以認識到物理理論的新關係和含義,這可能會對現實世界產生影響。

一個奇怪的宇宙!科學家發現迷你分形宇宙可能位於帶電的黑洞內


一個這樣的理論黑洞就是被帶電荷的黑洞,該黑洞被某種稱為anti-de Sitter的空間包圍。無需過多考慮細節,這種空間就具有恆定的負幾何曲率,就像馬鞍一樣,我們知道這並不是對我們宇宙的很好描述。(具有反de Sitter空間的宇宙在所有其他方面都相同的情況下,將具有負的宇宙常數,這意味著任何物質都傾向於凝結成黑洞,而已知的加速膨脹則使宇宙四分五裂。)

這個馬鞍形的空間在我們的宇宙中不存在,但事實證明,這些奇特的黑洞仍然具有令人驚訝的複雜結構,值得探索。

值得探索的原因之一是帶電黑洞與旋轉黑洞有很多相似之處,旋轉黑洞在我們的宇宙中確實存在,但是帶電黑洞在科學上更容易解決。因此,通過研究帶電黑洞,我們可以獲得對現實世界中旋轉黑洞的一些見解。

物理學家發現,當這些黑洞變得相對涼爽時,它們會在其表面周圍形成量子場的「陰霾」。這種煙霧會粘在表面上,並通過黑洞自身永不疲勞的重力向內拉動,但由於同一黑洞的電排斥力而向外推。在表面上穩定工作的量子場的霧也被稱為超導體。超導體具有實際應用(黑洞可以無電阻地傳輸電流),因此了解超導體在這些奇特的情況下如何發揮作用有助於我們理解其科學結構,從而有可能在實際應用中帶來新的見解。

在8月28日發布到資料庫arXiv的一項研究中,一組研究人員最近使用超導語言來發現這些假想黑洞表面下方的東西。

蟲洞

「正常」的帶電黑洞,在我們的宇宙中可能被各種花園時空包圍著,內部有一些怪異之處。首先,在事件視界之外(每個黑洞的邊界,一旦您掉入其中,就無法離開),這就是所謂的內部視界,即一個強大的量子能量區域。除此之外,還有蟲洞,是通向宇宙中其他孤獨區域的白洞的橋梁(至少根據科學方法而言)。

我們真的不知道在現實生活中是否存在像這樣的蟲洞,因為帶電黑洞的科學在內部視野中破裂了,在我們開發新的物理學之前,我們將學不到更多的東西。幸運的是,被反de Sitter空間包圍的帶電黑洞(現在我們稱為超導體黑洞)可以避免此問題。

最近收到一個好消息,超導體黑洞的內部視界破裂了,使您可以像在普通的固定黑洞中一樣順暢地駛過它。壞消息是,超導體黑洞中的蟲洞橋也會自行破裂,因此您無法將自己運送到遙遠的恆星。

一個奇怪的宇宙!科學家發現迷你分形宇宙可能位於帶電的黑洞內

但這並不意味著您沒有發生任何有趣的事情。就在本來是內部視界的內部,超導體黑洞的內部卻有點泡沫。

通常,現實生活中的超導體中的粒子會發生振蕩,從而支持波來回擺動,這種效應被稱為「約瑟夫森振蕩」。在這些黑洞的深處,空間本身來回振動。

一個奇怪的宇宙

但是,一旦您擺脫了振動的時空,接下來的事情將是真正的神秘。研究人員發現,超導體黑洞的最內層區域可能具有怪異的微型膨脹宇宙,在該地方空間可以在不同方向上以不同的速率拉伸和變形。

此外,根據黑洞的溫度,這些空間中的某些區域可能會觸發新一輪的振動,從而產生新的擴展空間斑塊,從而觸發新一輪的振動,進而產生新的斑塊不斷擴大的空間等等,規模越來越小。

那將是一個微型的分形宇宙,從大尺度到小尺度無休止地重複。完全不可能描述穿越這樣一個風景是什麼樣的,但肯定會很奇怪。

在這個奇怪的分形的中心,混亂的混亂是奇點:無限密度的點,即落入黑洞的每一點物質所在的地方。不幸的是,即使使用超荷電的超導科學技術,研究人員也無法描述奇異情況。所有已知的物理學都崩潰了,需要新的引力理論來充分描述。

誰知道您會在超導體黑洞的中心找到什麼,但至少您會喜歡這次旅行。

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    這種空間說起來非常複雜,它是愛因斯坦場方程在宇宙常數為負時的最大對稱真空解,對應負的宇宙學常數,幾何曲率也為負,形狀類似於馬鞍。這種空間聽起來和我們的宇宙格格不入,因為它會導致所有物質都坍縮到一個黑洞之中。但是,科學家仍然發現了其中的有趣之處,值得深入思考,甚至令人震驚。科學家發現,這種帶電的黑洞和自轉的黑洞有很多相似之處。
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